静电放电防护设计规范与指南.docx

编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径学海无涯苦作舟页码：第一章概述21.1静电和静电放电21.2静电放电的特点31.3静电放电的类型3第二章静电放电模型42.1人体带电模型42.2场增强模型（人体-金属模型）42.3带电器件模型5第三章静电放电的危害53.1ESD造成元器件失效53.2ESD引起信息出错导致设备故障53.3高压静电吸附尘埃微粒6第四章ESD防护设计指南64.1设备的ESD防护设计要求64.2PCB的ESD防护设计要求74.3通讯端口的ESD防护设计要求10第五章典型案例145.1某宽带园区接入产品防静电设计145.2某小容量带宽接入产品的防静电设计155.3某产品与结构工艺有关的防静电案例165.4ESD试验使某单板程序“跑飞”165.5试验使单板复位18第一章概述1.1静电和静电放电静电式物体表面的静止电荷。物体在接触、摩擦、分离、感应、电解等过程中发生电子或离子的转移整电荷和负电荷在局部范围内失去平衡就形成了静电。带有静电的物体称为带电体。当带电体表面附近的静电场梯度大到一定的程度超过周围介质的绝缘击穿场强时介质将会发生电离从而导致带电体的点和部分的电荷部分或全部中和。这种现象我们称之为静电放电(ESD)。静电放电可以出现在两个物体之间也可由物体表面静电荷直接向空气放电。人体由于自身的动作以及与其它物体的接触、分离。摩擦或感应等因素可以带上几千伏甚至上万伏的静电。在干燥的季节人们在黑暗中托化纤衣服时常常会听到“啪啪”的声音同时还会看到火花这就是人体的静电放电现象。在工业生产中人是主要的静电干扰源之一。1.2静电放电的特点1、静电放电时高电位强电场瞬时大电流的过程大多数情况下静电放电过程往往会产生瞬时脉冲大电流尤其是带电导体或手持小金属物体的带电人体对接地体产生火花放电时产生的瞬时电流的强度可达到几十安培甚至上百安培。2、静电放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲在静电放电过程中会产生上升时间极快、持续时间极短的初始大电流脉冲并产生强烈的电磁辐射形成静电放电电磁脉冲它的电磁能量往往会引发起电子系统中敏感部件的损坏、翻转使某些装置中的电火工品误爆造成事故。1.3静电放电的类型静电放电类型主要有下面三种：1、电晕放电电晕放电是在不均匀电场中以布局击穿形式表现出来的一种气体放电其特点是放电能量较低在尖端电极上呈现微弱的发光现象并随着极间电压的升高发光区域不断增大在电压足够高时呈现连续的拂尘状光体。刷形放电刷形放电是发生于导体和绝缘体之间的一种放电形式。其放电通道的一端具有放电集中点另一端呈分枝状散开并伴有放电声光。刷形放电的能量较大声、光比一般电晕放电显著。火花放电火花放电是当两个电极间的电压足够高致使气体全路径被击穿的一种放电形式。火花放电时放电通道成为导电性的电极上积蓄的电荷瞬时被中和放电火花随之消失。火花放电产生的放电电流及电磁脉冲具有较大的破坏力它可对一些敏感的电子器件和设备造成危害。第二章静电放电模型静电放电时一个复杂多变的过程。静电放电有许多不同的形式能产生静电放电的静电源多种多样。针对静电放电的这种复杂性为了有效地对静电放电的危害及其效应进行正确的评估人们对实际中各种可能产生危害的静电源进行了研究根据各自的特点建立了相应的ESD模型。下面是几种常见的模型。2.1人体带电模型人体是产生静电危害的最主要的静电源之一。人体带电模型是为了模拟带点人体与物体接触时的静电放电效应而建立的。人体带电模型的电路网络是一个电容和一个电阻的串联结构称为单RC电气结构。其中电容C和电阻R的取值对不同的行业有所不同。在电子器件的静电敏感度测试中美军标MIL-STD-1686A规定的参数值是：电容100pF电阻1.5kΩ。对电火工品的静电敏感度测试美军标MIL-STD-1512采用的参数值是：电容500pF电阻5kΩ。在汽车制造业中人体模型通常采用的参数是电容330pF电阻2kΩ.。2.2场增强模型（人体-金属模型）场增强模型是用来模拟带电人体通过手持的小金属物件如螺丝刀钥匙等对其它物体产生放电时的情形因此这一模型又被称为人体-金属模型。当带电人体手持小金属物件时由于金属物件的尖端效应使得其周围的场强大大增强再加上金属物件的点击效应导致放电时等效电阻大大减小。因此在同等条件下它产生的放电电流峰值比单独人体放电的要大放电持续时间短。场增强模型的电路结构为双RLC电气结构其基本原理如下：图2-1双RLC人体静电放电模型图中CB、RB、LB分别为人体电容、电阻及电感。CH、RH、LH分别为手、前臂及手持的小金属物件的电容、等效电阻及电感。IEC801-2及IEC61000-4-2标准在模拟人体静电放电时采用了