ESD测试与整改设计

电子小跑腿 · 发表于 2017-4-11 19:46:46

马上注册，结交更多好友，享用更多功能，让你轻松玩转社区

您需要登录才可以下载或查看，没有账号？立即注册

×

一> ESD设计一般的三个方向:
  1)降低减弱ESD放电对保护目标的冲击强度:
   一般是割地/串电阻磁珠/加esd器件/对地并电容/减短目标器件的pin脚引线；
  2)增加保护目标ESD免疫力(Robust);
   一般是增加目标的参考地的完整性/减小供电电源的高频电流环路的面积/降低输入端子子对参考地的高频输入；
  3)Software看门狗/reset
   软件看门狗，就是主循环死掉就reset；加状态检测是看寄存器/io口状态，异常则复位。
二> ESD对保护目标的冲击一般三个途径:
1)地的传导；
2)信号线+电源线+I/O线上的传输；
3)空间的辐射。
三> 设计时ESD考虑设计
  1) 结构的ESD设计
   必须打ESD的结构件离主IC不要太接近；对LCD, 信号板上要有一定数量的接地螺丝孔通到LCD铁板上，电源板；
  2) 软件ESD设计.
把不用的IO口接地;加看门狗;增加对保护目标的状态位的检测;注意写保护的控制正确；
  3) 硬件ESD设计
   1]  尽量保证主ic的每个电源脚就近有个瓷片去藕电容，大小一般为100n,当然如果两个电源脚电压相同,性质相接近,可以考虑两个脚共用一个电容,可以节省空间 ; 在Layout的方法上, 建议电源脚附近的去藕电容要尽量靠近主ic;如果有可能，电源的走线是先经过电容，后到主ic的电源脚, 这种layout方法不仅对esd有效，对emi的特性也有非常有效;如果电源脚的临近的pin是该电源的地,去藕电容放在top层,那么请尽量在top层就近把该电容的地连到ic的接地pin。这样的走法可以减少环路面积,让所包含的场流量减小，其感应电流减小。
   2] 尽量保证主ic 的每个i/o 脚、信号脚附近有个串接的限流电阻，大小从10R-10K，具体的值视信号要求而定。
   3] 尽量保证主ic 的每个adc 脚、ir 脚附近有个下地的电容，大小从10p-100n，具体的值视信号而定。
   4] 视频端子输入的信号线上尽量预留bav99/压敏电阻,串接电阻, 或其他的esd器件。
   5] 若有vga 的在线升级设计，RX、TX 上可以分别串接100R电阻和分别增加bav99(或压敏电阻)来增强esd特性。
   6] e2prom的I2C上可以分别串接100R电阻和增加bav99或电容来增强e2prom的抗esd特性。
   7] i/o脚、信号脚串接的防静电限流电阻要放在ic附近，大概在4 排或5 排以内都会有很好的效果。这种layout方法可以有效的抑制辐射过来冲击电流，对esd、打火都有效，对emi 也有一定的好处。
   8] 视频信号的bav99 或其他esd器件要靠近插座。
   9] flash和spi信号上的排阻都要靠近主ic。这种layout方法对esd、emi和图像干扰都有好处，也是改善flash丢程序问题的有效措施之一。
10] 静电电流通向电源模块的地要足够大和宽，通道要直接和通畅。一般要保证>=3mm，而且越宽越好。
11]  合理的割地，但是割地一般是和EMI等特性矛盾的，所以割地要合理，一般要在割开的缝隙之间留个可以焊回去的option.
四> ESD整改思路与经验
找出源头：找出哪个端子打ESD容易发生问题，空气放电还是接触放电容易发生问题，然后抓住问题点增加测试次数或增加放电电压，让EUT出故障；保留现场，多多分析一下故障，比如可以debug一下，操作一下按键遥控等等，以便于得到更多的信息。
分析途径：分清楚ESD的冲击是从哪种途径干扰到了保护目标:地的传导/信号线+电源线+IO线上的传输/空间的辐射。这个分析很重要，比如，如果ESD冲击是空间辐射过去的，那么再怎么割地也没有用的。
   确定被影响器件：分清楚是图象 or 伴音 or memory 出问题？如果是图象，搞清楚是AFEC/VD /COMB/SCALER /MEMORY /TCON 等等，哪一个模块出问题；分清楚保护目标的哪个部位感应到了ESD冲击？电源pin脚／地pin脚／reset/信号的ip&op/io口／悬空的pin都有可能是ESD冲击的目标。
   对症下药：
   1) 机构，加强绝缘，增加导电泡棉等加强接地
   2）软件（与设计思路差不多），把不用的IO口设置为低电平;加看门狗;对保护目标的状态位进行检测; 协助硬件工程师分析哪些模块发生异常。
   3）硬件，先通过各种手段分析ESD对保护目标冲击的源头+ 途径+具体位置，然后设法加以措施改善，并且优先使用合理的容易实现的措施。