智能手机PCB设计之ESD防护知识（上）

生活中我们也常有一些经验，有些电子产品刚买回去时还好好的，用了一阵子突然莫名奇妙地坏掉了。这些问题多半是静电将你的电子产品里的功能芯片给击穿、烧毁了，导致功能芯片失效。因此，如何保护电子产品免于受静电摧毁一直是设计者的一个重要课题。而这个问题最近几年变得更为严重，因为过去的十几年内，电子产品由0.5微米制程一路微缩做到现今的45奈米制程，把芯片的组件尺寸缩小了一百多倍。而晶体管的闸极厚度也不断的缩减使得半导体组件对静电防护能力不断的下降，产品很容易被突如其来的静电破坏而失效。每次我们有意无意的接触到电子产品就很容易将我们身上携带的静电放电给这些电子产品造成伤害。很不幸的，静电是由摩擦所产生出来的自然现象，没有简单的方法可以让它不产生，因此我们只能针对电子系统做必要的防护设计。

防护不全的电子系统在遭受静电袭击后常发生死机、当机或系统部分功能不正常，有些会是短暂失效然后恢复正常，这些都是静电可能造成的现象，而具有完整防护的电子系统则可完全不受静电袭击的影响。环境中会出现的静电事件从3KV到35KV都有，因此电子系统的静电测试规格就需依它本身产品的设计状况及使用的环境来决定，以智能型手机为例，测试规格就应该从12KV起跳。因为手机的包覆材料本身通常能抵挡12KV以下静电能量进入手机的电子系统，但环境中经常会出现超过12KV的静电事件，因此唯有测试规格拉到12KV以上才能确认手机的设计在使用环境中可以安然地被使用，不会受静电干扰。静电防护可以有很多方法，其中最简便也最经济的就是在必要的地方加入防护的零件，如TVS芯片。TVS芯片反应速度快，箝制电压低到接近电子系统地正常工作电压，可以提供很好的保护。尤其现在手机或计算机的核心芯片工作电压都在1V-1.8V，只有TVS芯片能够提供必要的保护。

以智能手机为例，静电袭击经常发生在以下的地方：

触控银幕：每次手去接触到触控银幕都是一次静电袭击。或讲电话时脸颊很容易接触到触控银幕也是一种静电袭击。

耳机端子：耳机插拔时就是一次静电袭击。

手机充电端子：每次手机充电线接入时都是一次静电袭击。

USB端子：USB插拔时都是一次静电袭击。尤其是USB ON THE GO使用时更有surge袭击的机会。

天线：手机天线本身就比较容易受到外来电荷的袭击。

Sim/Flash卡：手机Sim/Flash卡插拔时也是一次静电袭击的机会。

键盘：手机键盘也是容易遭受静电袭击的地方。

因为智能型手机的空间十分狭小，几乎每一个模块块都会受到静电袭击，如图一所示。图中有加入ESD Protector的地方都是易受静电袭击的地方。