ESD保護手機器件pcb設計

目前普遍接受的關(guān)鍵ESD保護電壓水平約為500V。在這一水平，芯片成本增加得較合理，良率水平也不會(huì )受到損害。這是因為典型的晶圓廠(chǎng)和裝配車(chē)間有將ESD限制在500V或以下的政策。

目前業(yè)內最常見(jiàn)的板級ESD保護器件主要有以下三種，它們的關(guān)鍵屬性如下。

一 多層壓敏電阻(MLV)：這類(lèi)基于氧化鋅的器件可提供ESD保護和低級別的電涌保護。它們的小形狀因子(尺寸已下降到0402和0201)使得它們非常適合于便攜式應用(如手機和數碼相機等)。

二 聚合物ESD抑制器(PGB)：這是最新的技術(shù)，設計用于產(chǎn)生最小的寄生電容值(0.2pF)。這一特性允許它們用于高速數字和射頻電路，而不會(huì )引起任何信號衰減。

三 硅保護陣列(SPA)：這類(lèi)分立和多通道器件設計用于保護數據線(xiàn)和I/O線(xiàn)免受ESD和低級別瞬態(tài)浪涌的傷害。它的關(guān)鍵特性是非常低的鉗位電壓，這允許它們保護最敏感的電路。

目前幾乎所有的芯片組都有片上ESD保護。ESD電路放在芯片的外圍和鄰近I/O焊墊處，它用于在晶圓制造和后端裝配流程中保護芯片組。在這些環(huán)境中，ESD可通過(guò)設備或工廠(chǎng)的生產(chǎn)線(xiàn)工作人員引入到芯片組上。關(guān)鍵的ESD規范包括人體模型(HBM)、帶電器件模型(CDM)和機器模型(MM)。這些測試規范的目的是確保芯片組在制造環(huán)境中維持很高的制造良率。在今天各種應用采用的許多芯片組中的ESD保護電路數量正在減少。換言之，這些芯片組在嚴重的、用戶(hù)生成的ESD事件下免受損壞的能力正在下降。

即使所有的芯片組在裸片上包含一些ESD保護電路，其目的也只是確保制造的高良率。不過(guò)，這一級別的ESD保護不足于保護芯片組免受消費者實(shí)際使用手機時(shí)將會(huì )碰到的嚴重ESD事件的傷害。在無(wú)法預先控制的消費環(huán)境中，必須使用不同的ESD保護規范。這就是IEC 61000-4-2。

傳統上，芯片制造商一直試圖維持HBM要求的2,000V水平。從成本效益比的角度來(lái)看，這已經(jīng)被證明是件很難做到的事。，隨著(zhù)制造技術(shù)轉向90nm以下，將ESD保護水平維持在2,000V的成本，已開(kāi)始以指數級上升。因此，現在新的目標是降低芯片上的ESD保護水平，但維持相同的高制造良率水平。

在芯片組的ESD保護能力和應用可靠性所要求的測試水平之間存在著(zhù)一個(gè)非常大的差距。這通常意味著(zhù)板級ESD元件(如多層壓敏電阻、聚合物ESD抑制器和硅保護陣列)必須填補這一差距。要注意的一點(diǎn)是，這些技術(shù)的ESD保護性能是不同的。具體來(lái)說(shuō)，導通時(shí)間和鉗位電壓差別很大。這意味著(zhù)，對敏感的芯片組來(lái)說(shuō)，智能電表設備的ESD防護淺析 (06-29) ，有可能使用其中某種技術(shù)的應用無(wú)法通過(guò)ESD測試，但使用另一種技術(shù)時(shí)又可以通過(guò)ESD測試。

該IEC規范已被許多應用制造商(手機、智能電話(huà)、MP3播放器等)使用來(lái)確保其產(chǎn)品可靠地工作，以及不會(huì )遭受早期失敗。這一規范的ESD保護電壓水平高很多，因此與HBM不兼容。HBM規范要求的測試集中在500V。另一方面，IEC中的空氣放電方法要求的測試可以超過(guò)15,000V。

手機的設計對象是大眾消費者，而且可在任何環(huán)境中使用，因此ESD很有可能會(huì )進(jìn)入其中的一個(gè)端口或I/O接口，并導致芯片組出現電氣不穩定現象或完全損壞。