随着科学技术的发展与国民经济发展的要求,对产品可靠性提出越来越高的要求,本文针对电源及电子设备的静电防护设计总结出一些较为实用的设计原则,能够帮助解决电子可靠性设计方面的问题。 静电作为一种普遍物理现象,近十多年来伴随着集成电路的飞速发展和高分子材料的广泛应用,静电的作用力、放电和感应现象引起的危害十分严重,静电放电(ESD)不同静电电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。也就是说,静电放电耦合到电子设备主要有两种方式:直接传导和空间耦合,耦合又分为电场耦合和磁场耦合。静电放电是高电位、强电场、瞬时大电流的过程。静电放电会产生强烈的电磁辐射形成电磁脉冲(EMP)。电晕放电是一种高电位、小电流、空气被局部电离的放电过程。刷形放电是一种发生在导体与带电绝缘体之间,放电通道成分散的树权形形状的放电过程。火花放电是一个瞬变的过程,放电时两放电体之间的空气被击穿,形成“快如闪电”的火花通道,静电能量瞬时集中释放。 电子设备的ESD防护主要应针对直接传导、电容耦合、电感耦合这几种耦合方式采取措施,可总结为静电屏蔽,滤波去耦,绝缘隔离,接地泄放,良好搭接,瞬态抑制24字方针。对于设备级的ESD防护设计,其重点应放在为静电放电设置一条通畅的泄放通道。主要应做好机箱金属之间要实现良好的搭接,搭接处要采用面接触,避免点接触,搭接的直流电阻不大于5mΩ,整体搭接结构中任意两导电点间的直流电阻不大于25mΩ。相互搭接的金属之间的化学位差不大于0.5V,超过时可以选择一种过度金属,以降低原来两种金属的接触腐蚀。接触的键盘、控制面板、手动控制器、钥匙锁等金属部件,应直接通过机架接地。在机架接地点汇接或在外部接地网上汇接,形成良好的静电泄放通路。小型低速设备可以采用工作地浮地、金属外壳单点接地,使静电通过机壳泄放到地而对内部电路无影响。必须尽量减少结构的电气不连续性,以便控制经底板和机壳进出的辐射。提高缝隙屏蔽效能的结构措施包括增加缝隙深度,减少缝隙长度,在接合面上加入导电衬垫,在接缝处涂上导电涂料,缩短螺钉间距等。 在底板和机壳的每一条缝和不连续处要尽可能好地搭接。最坏的电搭接对壳体的屏蔽效能起决定性作用。保证接缝处金属对金属的接触,严禁接缝处有油漆或氧化层等绝缘物,以防电磁能的泄漏和辐射。用螺钉或铆接进行搭接时,应首先在缝的中部搭接好,然后逐渐向两端延伸,以防金属表面的弯曲。导电橡胶衬垫用在铝金属表面时,要注意电化腐蚀作用。纯银填料的橡胶或线形衬垫将出现最严重的电化腐蚀。银镀铝填料的导电胶是盐雾环境下用于铝金属配合表面的最好衬垫材料。
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