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顶星经典技术之——ESD抵御电路
[发布时间:2008-9-10]

1ESD的形成原理:

ESD(Electro Static Discharge)中文名为静电放电:是处于不同电势的物体之间的静电电荷转移过程,其强烈程度受积聚的电量大小及物体间距离的影响。

    静电的产生一般都是源于各种摩擦和感应,人体和衣物的摩擦、皮鞋和地毯的摩擦、纸张和空气的摩擦、雷电天气都能产生大量静电。ESD大于8 Kv时可看到ESD发出的光亮,大于6Kv时可以听到ESD的放电声,大于3Kv时可以感觉到ESD的发生,小于3Kv时也会发生ESD过程,但我们感觉不到。在不同湿度条件下,人体活动产生的静电电位有所不同,干燥的季节中,人体静电可达几千伏甚至上万伏。实验证明,静电电压为1万伏时人体也没有不适感觉,但对电子产品却是致命的!

2ESD的危害:

现代半导体器件集成的规模越来越大,布线工艺已达到微米和纳米阶段,直接导致了半导体器件对外界静电的敏感程度。许多电子设备在正常使用时会莫名其妙地发生故障。当今主板上所有的元件的最高工作电压都无法超过36V,所以轻微的ESD现象都可以制造出大量的故障。

3、顶星针对ESD的防护方法:

对于主板抵御ESD,顶星根据快速疏导包容承受这两种理论,设计了两套方案来将其实现:

    一、在容易产生ESD的位置上设计高耐压值的静电吸收电路,能够将绝大多数情况下的ESD现象湮灭于无形,在其还没有来得及对其他元器件产生危害前,先行将其吸收容纳,直接减低了ESD的危害。

    二、在部分敏感位置采用压敏元件设计特殊的静电疏导电路,该元件能在遇到极强大的电压的时候自动形成开路,将电流导入到主板的地线区,消除ESD伤害。

    结合上述两种ESD抵御方法,就使得顶星主板能够达到15000V的超高电压ESD抵御能力。

4ESD抵御电路的测试:

顶星的ESD抵御标准是以国家标准化机构的文件(国标GB/T 17626.2 )为标准的。所有的测试制度、测试设备、测试标准、测试方法、测试报告都是严格遵守上述文件而定制的。

    测试的项目包括:接触放电和空气放电两种ESD方式,电压最高达15000V以上。

测试工具:

上左为静电发生器,通过不同的放电头可以制造出空气放电现象和接触放电现象。根据要求,我们将最高测试到15000V高压的ESD现象。

测试平台:

上图是ESD测试的标准实验台结构。整个实验台都要铺设金属桌面并且要良好接地。整个实验台周围的地板也都是金属制造,形成良好的地线区

测试位置:



测试规则:

在选定的测试点上用静电发生器逐步提高电压进行放电。与此同时主机将同时使用3D Mark系列的软件进行高负荷运转。

    每个接触点必须进行至少10次的接触放电和空气放电测试。放电完毕后,将更换电极,再次测试。也就是说每个测试点都将进行:正电、负电、接触放电、空气放电共记40ESD测试。在此期间内3D Mark如果出现了死机、重启现象都将列为不合格。

5ESD抵御的现实意义:

任何精密的电子产品如果不设计ESD抵御电路都将导致故障率上升。但是抗ESD电路的设计并不简单,并不是愿意加成本就可以随便做到的。顶星因为不仅有主板研发能力,同时也拥有笔记本电脑研发能力,而抗ESD电路恰恰正是笔记本里最重要的要求之一。所以顶星主板才能轻易的就做到,并且一举达到笔记本级和小型服务器级别的15000V ESD抵御标准。

     加入了ESD抵御电路后,产品的不良率可以大大的降低,并且整个ESD抵御电路加入的过程本身就可以说是一次对产品的潜在威胁电路的大清洗——不将原本设计脆弱的部分加固补全,是起不到抵抗ESD的作用的。

    总而言之,加入了ESD抵御电路的最显而易见的优势就是提高品质减少返修率。

 

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