淺談智能手機(jī)組裝的板級(jí)ESD保護(hù)

如同其他的電子元件，智能手機(jī)中的天線調(diào)諧器也必須能夠承受各個(gè)階段的靜電釋放 (ESD)，包括器件制造、智能手機(jī)組裝和消費(fèi)使用。然而，人們對(duì)各個(gè)階段所需的 ESD 防護(hù)等級(jí)存在諸多疑問。不斷發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)和現(xiàn)代化制造系統(tǒng)降低了調(diào)諧器的 ESD 要求，但人們?nèi)匀桓鶕?jù)傳統(tǒng)的假設(shè)來選擇元件。調(diào)諧器需要滿足極高的 ESD 防護(hù)等級(jí)則為過時(shí)的錯(cuò)誤觀念，本白皮書旨在圍繞以下模型，對(duì)其進(jìn)行糾正，其中包括：人體模型 (HBM) >2 kV，帶電設(shè)備模型(CDM) >1 kV。實(shí)際上，根據(jù) ANSI/ESD S20.20 標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)定義，對(duì)于當(dāng)今的自動(dòng)化制造技術(shù)，調(diào)節(jié)器需要相對(duì)適度的 HBM 和 CDM。此外，對(duì)于安裝在 PCB 上的電感、變?nèi)?a target="_blank">二極管、其他 ESD 保護(hù)元件以及系統(tǒng)電路中的其他元件，可提供符合 IEC 61000-4-2 要求的系統(tǒng)級(jí) ESD 保護(hù)，以滿足消費(fèi)使用的需求。

本白皮書將闡明：

HBM、CDM 和 IEC 的 ESD 標(biāo)準(zhǔn)及相對(duì)重要性。

針對(duì)器件制造和填充 PCB 的 ESD 保護(hù)要求。

智能手機(jī)組裝的板級(jí) ESD 保護(hù)以及針對(duì)消費(fèi)使用的系統(tǒng)級(jí) ESD 保護(hù)。

器件制造和 PCB 組裝器件的 ESD 控制

制造智能手機(jī)的過程中，必須保護(hù)其元件免受潛在的 ESD 危害，因此器件制造商會(huì)在生產(chǎn)設(shè)施中制定 ESD 控制計(jì)劃，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量的最大化，滿足客戶需求。這些 ESD 控制計(jì)劃以 ANSI/ESD S20.20 或?qū)?yīng)的 IEC 61340-5-1 標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。這些標(biāo)準(zhǔn)旨在幫助工廠構(gòu)建安全的 ESD 環(huán)境，以便于處理這些對(duì) ESD 敏感的器件。為實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)中的目的，工廠應(yīng)該能夠處理 HBM 和 CDM 耐受電壓分別至少為 100 伏和 200 伏的零部件。

HBM 和 CDM 完全不同，知曉這一事實(shí)則具有重要的意義，因?yàn)樗鼈兪轻槍?duì)制造過程中不同的 ESD 威脅而設(shè)計(jì)的。

HBM 測試會(huì)對(duì)人工裝配期間可能出現(xiàn)的 ESD 相關(guān)故障進(jìn)行模擬，尤其是涉及器件上 2 個(gè)引腳的放電問題。

HBM 中的“H”代表人類 (Human)，但如今，我們采用的是自動(dòng)化制造技術(shù)，人類在器件生產(chǎn)或使用器件填充 PCB的過程中并不會(huì)接觸到零部件。只有將 PCB 裝入智能手機(jī)的過程中才需要人類進(jìn)行參與。

CDM 測試會(huì)對(duì)自動(dòng)化生產(chǎn)期間可能出現(xiàn)的故障進(jìn)行模擬，比如：由于單個(gè)器件引腳接觸到生產(chǎn)設(shè)備時(shí)而導(dǎo)致的放電問題。因此，CDM 電壓比 HBM 更加重要，它是衡量生產(chǎn)過程中器件 ESD 穩(wěn)固性的一個(gè)指標(biāo)。

我們豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)表明，500 伏的 CDM 耐受電壓適用于現(xiàn)代制造領(lǐng)域。此外，還存在一種普遍做法，以將CDM 耐受電壓提高至 500 伏，獲得更多余量。盡管進(jìn)一步增加余量非常具有吸引力，但 HBM 耐受電壓為 250伏、為 500 伏的零部件性能通常優(yōu)于 HBM 耐受電壓為 1000 伏、CDM 耐受電壓為 250 伏的零部件。根據(jù)我們的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，在一般情況下，將 ESD 器件的要求提升至合理水平以上實(shí)際并不能提高產(chǎn)品的穩(wěn)健性。我們需要記住的關(guān)鍵點(diǎn)是，器件級(jí) ESD 要求（HBM 和 CDM）僅適用于在應(yīng)用板上進(jìn)行組裝之前的流程，且這些 ESD限制與電子產(chǎn)品的最終的穩(wěn)健性無關(guān)。

板級(jí)和系統(tǒng)級(jí) ESD 保護(hù)

HBM 和 CDM 測試額定值僅表示器件安裝到 PCB 上之前的 ESD 穩(wěn)健性。當(dāng)器件安裝在 PCB 上并整合到智能手機(jī)中時(shí)，HBM 額定值并不能確定調(diào)諧器的放電耐受性。

根據(jù) IEC 61000-4-2 中的定義，調(diào)諧器安裝在板上之后，所有連接至手機(jī)外部的引腳都需要采取額外的板級(jí)保護(hù)措施，以滿足系統(tǒng) ESD 要求。因此，PCB 具有非?？煽康?ESD 保護(hù)性能，可讓智能手機(jī)承受住使用時(shí)可能放出的靜電。對(duì)于天線調(diào)諧器，電感以及連接至系統(tǒng)電路的其他元件通常會(huì)提供這種保護(hù)功能。

總結(jié)

選擇智能手機(jī)的調(diào)諧器時(shí)，應(yīng)體現(xiàn)出當(dāng)今制造系統(tǒng)和標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)際情況，而不應(yīng)該依靠傳統(tǒng)的假設(shè)。500 伏 CDM 的 ESD 額定值適用于現(xiàn)代制造領(lǐng)域，并且符合 ANSI 標(biāo)準(zhǔn)。此外，符合 IEC 61000-4-2 要求的系統(tǒng)級(jí)保護(hù)是在 PCB 層面上實(shí)現(xiàn)的，而不是由單個(gè)調(diào)諧器組件的制造ESD 額定值所決定的。

編輯：黃飛

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