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产品结构设计·结构防ESD的设计资料

什么是ESD 

ESD是ElectroStatic Discharge的缩写,即静电放电的意思,简单说ESD就是电荷的快速中和,我们知道所有物质都由原子构成,原子中有电子和质子,当物质获得或失去电子时,它将失去电平衡而变成带负电或正电,正电荷或负电荷在材料表面上累计就会使物体带上静电,这种静电荷的快速中和称为静电放电,由于其速率很快,而且在放电时的电阻一般很小,往往会造成顺时大电流,如果经过集成电路,往往会对电路造成损害。
ESD产生电流可直接穿透通过孔洞、缝隙、输入输出电缆等耦合到电路,造成整机元器件失效。
 ESD通过五种耦合途径进入电子设备 
  • 容性耦合

初始的电场容性耦合到表面积较大的网络上,并在离ESD电弧100mm处产生高达4000v/m的高压。

  • 电荷释放

电弧注入电荷/电流,导致器件损伤。

  • 共模阻抗耦合

电流导致导体上产生电压脉冲(V=L*dI/dt),这些导体可能是电源、地或信号线。

  • 感性耦合

电弧产生一个频率范围在1MHz到500MHz的强磁场,并感性耦合到临近的每一个布线环路,在离ESD电弧100mm远的地方产生高达15A/m的电流。

  • 辐射耦合

电弧辐射的电磁场会耦合到长的信号线上,这些信号线起到接收天线的作用。

 静电防护的有效方法 

  • 隔离(介质、电气)

塑料机箱、空气路径和绝缘体可以隔离射向电子设备的ESD电弧。除利用距离保护以外,还要建立一个击穿电压为20kv的抗ESD环境。

  • 屏蔽

可采用金属机箱、金属片、导电的金属涂料等,接地的选择很重要

  • 泄放

对于静电的释放可选择旁路释放,或限压/限流两种方式。

 自制屏模组结构防ESD设计 

为防止生产中ESD静电打坏屏,设计时需注意:

①要求屏的Tcon板、Source板接地,地是指机芯地、电源地、铁板地连在一起的系统地;

②要控制面壳与屏之间的间隙,尽可能最小,防止ESD静电直接从间隙进入。

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设计原则:

金属件原则上必须接地,接地点选择和硬件协商,接地方式结构确定,但必须可靠,要求和机壳尽量的重叠,远离结构缝隙。

接地方式①

能用螺丝直接固定的,要用表面导电螺丝进行固定

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接地方式②

一体机固定屏的Tcon板和Source板的地方是塑胶,这时要用连接贴片进行固定连接。(下图左)

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接地方式③(补救措施)

导电泡棉进行连接(上图右)

接地方式④(补救措施)

用导电布进行连接

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 结构IR部分防ESD设计 

为防止ESD静电通过IR透镜与面壳之间的间隙损坏整机电路(IR板/机芯/其它),可采用隔离法。

①IR透镜与面壳间隙小于0.1mm;

②尽可能延长外部与IR板间的爬电距离,采用内部向外部的组装方式

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设计原则:要求和机壳有尽量多的重叠,原理结构缝隙。

 结构KEY部分防ESD设计 

为防止ESD静电通过按键支架与面壳之间的间隙损坏整机电路(KEY板/机芯/其他),可采用隔离法。

①按键支架与面壳之间的间隙小于0.1mm;

②尽可能延长外部与KEY板间的爬电距离

设计原则:要求和机壳有尽量多的重叠,原理结构缝隙。

 其他结构防ESD设计 

结构设计材料要应用带金属导电涂料的,镀金属层的地方要具体和硬件工程师确认。


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