工程师笔记--ESD静电放电分析整改方法

ESD应该是EMC中最常见也是遇到问题最多的测试项，许多硬件工程师遇到试验Fail时，无从下手，今天就来谈谈ESD分析与整改的理论基础，不涉及实际案例应用。

根据静电放电电流波形可知，其电流具有较宽的频率范围。如此高频率电流通过参考地平面时，理想情况下参考地平面阻抗处处相等，地电平抬升或者降落对系统信号以及电源无明显影响。但是由于参考地电位受静电电流冲击产生的现象，即所谓的〝地弹〞现象。

容性耦合

容性耦合是指电磁骚扰源通过电路或系统之间的电场并以耦合电容作用于敏感对象的电磁耦合方式。

静电放电产生容性耦合的机理是：静电电流流过阻抗变化的参考地平面时，会在参考地平面上产生变化电压。平行于静电电流泄放路径参考地平面的导线，会因为容性耦合产生骚扰电压，当骚扰电压幅值超过芯片容错电压时则会引起芯片误动作，严重情况下会导致芯片内部半导体器件过压击穿而彻底损坏。

感性耦合

感性耦合是指电磁骚扰源通过电路或系统之间的磁场并以耦合电感形式作用于敏感对象的电磁耦合方式。

静电放电产生感性耦合的机理是：静电放电变化电流流过参考地平面时，当遇到阻抗较低的信号布线（互感耦合到信号线上面，此时电压突变），会沿着阻抗较低的信号布线流进芯片，在芯片内部产生骚扰电压或者以电流形式冲击芯片，严重时会造成芯片内部半导体器件因过流烧毁。

静电电流会选择阻抗最低的路径返回到源端。ESD整改简单来说就是找出静电电流泄放路径中的敏感信号，并对其进行ESD防护，提高其抗静电能力。如果产品已经DV/PV，无法改变PCBA，则想办法设计一条阻抗最低路径，使电流返回源端。

静电放电测试失效过程中，肯定会伴随着各种各样的现象，根据静电放电的Fail现象结合具体的电路，快速定位Fail器件。

排除法属于破坏性试验，针对静电放电过程中出现的异常现象，使用静电枪直接对DUT敏感IC进行接触放电，找出与静电放电过程中出现的异常现象，增加ESD保护。