技术方案 – PG宝洁电子官方网站 http://www. Thu, 02 Sep 2021 03:46:11 +0000 zh-CN hourly 1 https://wordpress.org/?v=6.5.5 http://www./wp-content/uploads/2021/08/LOGO-ico.png 技术方案 – PG宝洁电子官方网站 http://www. 32 32 十年电子元器件工程师分享的常见产品故障特点! http://www./1017.html Thu, 02 Sep 2021 03:45:30 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=1017 1.电阻损坏的特点

电阻是电器设备中数量最多的元件,但不是损坏率最高的元件。电阻损坏以开路最常见,阻值变大较少见,阻值变小十分少见。常见的有碳膜电阻、金属膜电阻、线绕电阻和保险电阻几种。前两种电阻应用最广,其损坏的特点一是低阻值(100Ω以下)和高阻值(100kΩ以上)的损坏率较高,中间阻值(如几百欧到几十千欧)的极少损坏;二是低阻值电阻损坏时往往是烧焦发黑,很容易发现,而高阻值电阻损坏时很少有痕迹。线绕电阻一般用作大电流限流,阻值不大。圆柱形线绕电阻烧坏时有的会发黑或表面爆皮、裂纹,有的没有痕迹。水泥电阻是线绕电阻的一种,烧坏时可能会断裂,否则也没有可见痕迹。保险电阻烧坏时有的表面会炸掉一块皮,有的也没有什么痕迹,但绝不会烧焦发黑。根据以上特点,在检查电阻时可有所侧重,快速找出损坏的电阻。

2.电解电容损坏的特点

电解电容在电器设备中的用量很大,故障率很高。电解电容损坏有以下几种表现:一是完全失去容量或容量变小;二是轻微或严重漏电;三是失去容量或容量变小兼有漏电。查找损坏的电解电容方法有:

(1)看:有的电容损坏时会漏液,电容下面的电路板表面甚至电容外表都会有一层油渍,这种电容绝对不能再用;有的电容损坏后会鼓起,这种电容也不能继续使用;

(2)摸:开机后有些漏电严重的电解电容会发热,用手指触摸时甚至会烫手,这种电容必须更换;

(3)电解电容内部有电解液,长时间烘烤会使电解液变干,导致电容量减小,所以要重点检查散热片及大功率元器件附近的电容,离其越近,损坏的可能性就越大。

3.二、三极管等半导体器件损坏的特点

二、三极管的损坏一般是PN结击穿或开路,其中以击穿短路居多。此外还有两种损坏表现:一是热稳定性变差,表现为开机时正常,工作一段时间后,发生软击穿;另一种是PN结的特性变差,用万用表R×1k测,各PN结均正常,但上机后不能正常工作,如果用R×10或R×1低量程档测,就会发现其PN结正向阻值比正常值大。测量二、三极管可以用指针万用表在路测量,较准确的方法是:将万用表置R×10或R×1档(一般用R×10档,不明显时再用R×1档)在路测二、三极管的PN结正、反向电阻,如果正向电阻不太大(相对正常值),反向电阻足够大(相对正向值),表明该PN结正常,反之就值得怀疑,需焊下后再测。这是因为一般电路的二、三极管外围电阻大多在几百、几千欧以上,用万用表低阻值档在路测量,可以基本忽略外围电阻对PN结电阻的影响。

4.集成电路损坏的特点

集成电路内部结构复杂,功能很多,任何一部分损坏都无法正常工作。集成电路的损坏也有两种:彻底损坏、热稳定性不良。彻底损坏时,可将其拆下,与正常同型号集成电路对比测其每一引脚对地的正、反向电阻,总能找到其中一只或几只引脚阻值异常。对热稳定性差的,可以在设备工作时,用无水酒精冷却被怀疑的集成电路,如果故障发生时间推迟或不再发生故障,即可判定。通常只能更换新集成电路来排除。

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多层高分子静电抑制器 工作原理 http://www./943.html Wed, 01 Sep 2021 09:42:56 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=943

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静电对电子产品的损害 http://www./253.html Sat, 14 Aug 2021 09:22:50 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=253 1 静电损害的形式

静电的基本物理特性为:吸引或排斥,与大地有电位差,会产生放电电流。这三种特性能对电子元器件的三种影响:
(a) 静电吸附灰尘,降低元器件绝缘电阻(缩短寿命)。
(b) 静电放电(ESD)破坏,造成电子。
(c) 静电放电产生的电磁场幅度很大(达几百伏/米)频谱极宽(从几十兆到几千兆),对电子产器造成干扰甚至损坏(电磁干扰)
这三种形式对元器件造成的损伤,既可能是永久性的(如功能丧失,不能恢复),也可能是暂时性的(如静电放电产生的干扰使功能暂时丧失);既可能是突发失效,也可能是潜在失效。其中静电放电(ESD)事件是造成元器件损伤最常见和最主要的原因。

2 静电损害的特点

相对与其它应力,静电对电子产品损害存在以下一些特点:

(1) 隐蔽性
人体不能直接感知静电除非发生静电放电,但是发生静电放电人体也不一定能有电击的感觉,这是因为人体感知的静电放电电压为2-3 KV,所以静电具有隐蔽性。
(2) 潜在性和累积性
有些电子元器件受到静电损伤后的性能没有明显的下降,但多次累加放电会给器件造成内伤而形成隐患。因此静电对器件的损伤具有潜在性。
(3) 随机性
电子元件甚么情况下会遭受静电破坏呢?可以这么说,从一个元件产生以后,一直到它损坏以前,所有的过程都受到静电的威胁,而这些静电的产生也具有随机动性性。其损坏也具有随机动性性。
(4) 复杂性
静电放电损伤的失效分析工作,因电子产品的精、细、微小的结构特点而费时、费事、费钱,要求较高的技术并往往需要使用扫描电镜等高精密仪器。即使如此,有些静电损伤现象也难以与其他原因造成的损伤加以区别,使人误把静电损伤失效当作其他失效。这在对静电放电损害未充分认识之前,常常归因于早期失效或情况不明的失效,从而不自觉地掩盖了失效的真正原因。所以静电对电子器件损伤的分析具有复杂性。

3 可能产生静电损害的制造过程

元器件从生产到使用的整体过程中都可能遭受静电损伤,依各阶段的可分为:
(1) 元器件制造过程 在这个过程,包含制造,切割、接线、检验到交货。
(2) 印刷电路版生产过程 收货、验收、储存、插入、焊接、品管、包装到出货。
(3) 设备制造过程 电路板验收、储存、装配、品管、出货。
(4) 设备使用过程 收货、安装、试验、使用及保养。
(5) 设备维修过程

在这整个过程中,每一个阶段中的每一个小步骤,元件都可能遭受静电的影响,而实际上,最主要而又容易疏忽的一点却是在元器件的传送与运输的过程。在这整个过程中,不但包装因移动容易产生静电外,而且整个包装容易暴露在外界电场(如经过高压设备附近,工人移动频繁、车辆迅速移动等)而受到破坏,所以传送与运输过程需要特别注意以减少损失,避免无谓之纠纷。
所以,从元器件的制造,使用到维修的任一环节都有可能发生静电损害。

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宝洁ESD抑制器的特色及与TVS.压敏电阻之间的对比 http://www./250.html Sat, 14 Aug 2021 09:19:39 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=250 宝洁ESD抑制器(POLYMER ESD)的特色

1.ESD抑制器是目前最新一代防静电产品(98年由军工转民用,现行业内已经全面铺开),由聚合物(POLYMER)电压诱变材料和高电分子材料核心制成的新型固体电子元件。其最大的特点就是物理放电无使用寿命的限制(我司承诺受30万次静电冲击次数),再加上其反应快速(<1 ns), 超低电容 (<0.15pF),超低漏电流(<1nA),信号高保真度,损坏为开路状态以及其优异的性价比等优势,近些年来已经逐步替代传统的齐纳二极管(TVS)元件。

2.关于ESD器件的选择最关键的参数是哪些?该参数代表了什么?

1)Working Voltage (Vdc) 即ESD元件正常运行的工作电压,其作为选型的硬性指标但不是关键指标,所选的元件之工作电压只要等于或大于元件使用位置的工作电压即可,如USB的工作电压为5V,只要选等于或大于5V的ESD元件来作防护即可

2)Trigger Voltage(Vv)即ESD元件的触发电压,即电压要达到此参数元件才工作,所以此参数是衡量ESD元件灵敏度的关键因素,此参数越低越好,此参数也是POLYMER ESD工艺的难点所在。

3)Clamping Voltage(Vc) 即ESD元件的钳位电压,即元件触发后立即将高压钳制在此参数范围内后传递到地面,此参数越低越好,也是工艺的难点所在。

三种防静电产品的比较

TVS作为传统的防ESD元件,有着不可比拟的优点:钳位电压低而准,但是行业标准要求一般的芯片都要有抗2K ESD的能力,所以实际上钳位电压值显得就不那么重要了。

压敏电阻 是一种无极性过电压保护元件,无论是交流电路或直流电路,只需将压敏电阻器与被保护电器设备或元器件并联即可达到保护设备的目的。压敏电阻的缺点是易老化和电容较高,老化是指压敏电阻内的二极管元件被击穿。由于大多数情况下P-N结过载时会造成短路,依其负载的频繁程度,压敏电阻开始吸引泄漏电流,泄漏电流会在敏感的测试电路中引起测量数据误差,同时,特别是在额定电压高的电路中,会造成强烈发热。

压敏电阻的电容高(最低都在100μf以上),使它在很多情况下不能在信号传输线路中使用。电容和导线电感形成一个低通电路,会使信号极大地衰减。但频率大约在30kHz以下的衰减可以忽略不计。但是对于要求通过USB端口与计算机连接的大多数码产品来说,一旦连接端口的电容值大于5pf时,往往会引起数据传输出错或失败。

ESD抑制器(聚合物高分子材料)的最大缺点就是钳位电压做不到非常低,而且不能多脚共地类似于多通道TVS一样,但这并不是最重要的性能指标。

抗ESD元件最重要的性能指标应该有:

1.反应时间:因为ESD的速度是非常快的—几nS至几十nS不等,所以要求防静电元器件的反应速度也要够快,从这点而言,聚合物高分子材料的ESD抑制器是目前反应速度最快(<1 ns)的防ESD元件,而TVS基于二极管PN结的反应原理,在技术上一直没有突破这个门槛

2.使用寿命:压敏电阻因是化学工作原理,受ESD冲击的次数大概在800次左右。TVS基于二极管工作原理,受ESD冲击次数的递增(最好的约3千次静电冲击),其内阻ESR也会不断升高而导至元件吸收ESD不完全而逐渐失效,这也是为什么一般电子产品在使用一年左右就会出现问题的原因之一;而聚合物高分子材料的ESD抑制器其工作原理是物理性质的从而突破了使用寿命的限制(约30万次静电冲击的寿命),大大提高了元件的可靠性。

3.性价比:与ESD抑制器性能接近的TVS价格高出其好几倍。

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USB2.0接口静电保护方案 http://www./245.html Sat, 14 Aug 2021 09:15:26 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=245 随着现代社会的飞速发展,PG对电子设备的依赖与日俱增.现代电脑越来越多的采用低功率逻辑芯片,由于MOS的电介质击穿和双极反向结电流的限制,使这些逻辑芯片对ESD非常敏感。大多数USB集成电路都是以CMOS工艺为基础来设计和制造的,这导致它们对ESD造成的损害也很敏感,另外,USB端口是热插拔系统,极易受到由用户或空气放电造成的ESD影响。用户在插拔任何USB外设时都可能产生ESD。在距离导电面的几英寸的位置可产生空气放电。静电可以损害USB接口,造成USB集成电路故障,最糟糕的是会在电子系统中产生数据位重影。这些损害和故障造成电子设备的”硬性损伤”或元器件损坏。虽然对于硬性损伤PG可以很容易地更换失效的元器件并使系统重新纳入正轨,但是,假如发生了“软性损伤”(CMOS元件性能降级),此时系统会不断产生不规则的数据位,要花费数小时来进行故障排查,并且依靠重复测试也很难发现系统异常,因此针对USB元件的ESD防护已经迫在眉睫。

ESD元件不仅要符合以上所述的ESD业界标准,还牵涉使用能在高速数据传输情况下工作的先进半导体器件。因此保护串行端口的传统方法在USB应用中将会过时或者无效。
了解USB元件的ESD防护本质,有助于明确针对USB应用的半导体器件所必需的特性:

1. 低电容(<5pf),以减少高速速率下(480Mbps, USB 2.0)的信号衰减。

2. 快速工作响应时间(纳秒),可以在ESD脉冲的快速上升时间内保护USB元件。

3. 低漏电电流,以减少正常工作下的功率能耗。

4. 稳固耐用,在反复性的ESD情况下仍然完好无损。

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热插拔 http://www./242.html Sat, 14 Aug 2021 09:11:04 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=242 在许多电子产品中、相关的安全规范、越来越受到重视、例如 ESD, EMI 等测试规范, 其中原因 , 除了使用者对电子产品质量的要求外、随着接口的升级和多样化、消费者使用的方式和习惯也在改变。

例如:一台笔记型计算机, 有数个 USB 接口, 可以同时接上数种外接式电子产品、硬盘、随身碟、甚至备用电池等. 使用者在使用上、随时在笔记型计算机运作状态下、进行插拔、称做”热插拔” ,” Hot plug” 。

在热插拔中,由于接口端的讯号线(如USB线)已经带电,本身就像是个带电的大电容会在接触机器时放电。这种现象等同于静电放电效应(有时更有过之)会对机器产生严重破坏,PG一般称这种现象为直接放电(direct injection)。因此很多电子产品针对热插拔会要求更高阶之静电防护测试以防止直接放电现象。

关于这点、笔记型设计工程师、会在 USB 接口上、加上防静电保护零件。这种静电除了影响数据传输速度及完整性外、也会因为选择不同的静电解决方案、在防护等级及耐用时间上也会有优劣。针对直接放电现象,应选择clamping voltage较低(但仍比Vcc高)的ESD防护组件才比较有功效。

目前 ESD protection for high speed I/O 以 TVS Array 为主要方案、因为是集成电路制成,在质量均一性、要求很高的 IT 产业、极受重视。又因集成电路制成优势、支持 multi channel 技术成熟、工程师对于空间的节省、线路设计的简易,有非常大的帮助。

许多国际知名计算机国际大厂 , 实际对 ESD 要求甚高、尤其是 HDMI/DVI , USB 2.0, Finger print , VGA 等高速传输, 都要求在 Level 4 , contact 8KV, air 15KV 以上,因为长期发现、只要提高 ESD Level,其 RMA 的比例、均在下降之中、这对已是毛利很低的 IT 业者,无疑是一大保障。
消费者其实在购买电子消费产品时、可以要求厂厂提供静电防护规格证明、可以保障电子产品耗用。

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电子产品中ESD静电问题的产生与防护解决方案 http://www./168.html Sat, 14 Aug 2021 02:29:04 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=168 静电是人们非常熟悉的一种自然现象。静电的许多功能已经应用到军工或民用产品中,如静电除尘、静电喷涂、静电分离、静电复印等。然而,静电放电ESD静电却又成为电子产品和设备的一种危害,造成电子产品和设备的功能紊乱甚至部件损坏。现代半导体器件的规模越来越大,工作电压越来越低,导致了半导体器件对外界电磁骚扰敏感程度也大大提高。ESD静电对于电路引起的干扰、对元器件、CMOS电路及界面电路造成的破坏等问题越来越引起人们的重视。电子设备的ESD静电也开始作为电磁兼容性测试的一项重要内容写入国家标准和国际标准中。

1.静电成因及其危害

静电是两种介电系数不同的物质摩擦时,正负极性的电荷分别积累在两个物体上而形成。当两个物体接触时,其中一个趋从于另一个吸引电子,因而二者会形成不同的充电电位。就人体而言,衣服与皮肤之间的摩擦发生的静电是人体带电的主要原因之一。

静电源与其它物体接触时,依据电荷中和的机理存在着电荷流动,传送足够的电量以抵消电压。在高速电量的传送过程中,将产生潜在的破坏电压、电流以及电磁场。严重时,将其中物体击毁,这就是静电放电。国家标准中定义:静电放电是具有不同降低电位的物体互相靠近或直接接触引起的电荷转移(GB/T4365-1995),一般用ESD静电表示。ESD静电会导致电子设备严重损坏或操作失常。

静电对器件造成的损坏有显性和隐性两种。隐性损坏在当时看不出来,但器件变得更脆弱,在过压、高温等条件下极易损坏。

ESD静电两种主要的破坏机制是:由ESD静电电流产生热量导致设备的热失效;由ESD静电感应出过高电压导致绝缘击穿。两种破坏可能在一个设备中同时发生,例如,绝缘击穿可能激发大的电流,这又进一步导致热失效。除容易造成电路损害外,静电放电也极易对电子电路造成干扰。静电放电对电子电路的干扰有两种方式。一种是传导干扰,另外一种是辐射干扰。

2.数码产品的构造及其ESD静电问题

现在各类数码产品的功能越来越强大,而电路板却越来越小,集成度越来越高。并都或多或少的装有部分界面用于人机交互,这样就存在着人体静电放电的ESD静电问题。一般数码产品中需要进行ESD静电防护的部位有USB界面、HDMI界面、IEEE1394界面、天线界面、VGA界面、DVI界面、按键电路、SIM卡、耳机及其他各类数据传输界面。

ESD静电可能造成产品工作异常、死机、甚至损坏并引起其他的安全问题。所以在产品上市之前,国内或国外检测部分都要求进行ESD静电和其他浪涌冲击的测试。其中接触放电需要达到±8KV,空气放电需要达到±15KV,这就对ESD静电的设计提出了较高的要求。

3.数码产品中ESD静电问题解决与防护

3.1产品的结构设计

如果将释放的静电看成是洪水的话,那么主要的解决方法与治水类似,就是“堵”和“疏”。如果PG设计的产品有一个理想的壳体是密不透风的,静电也就无从而入,当然不会有静电问题了。但实际的壳体在合盖处常有缝隙,而且许多还有金属的装饰片,所以一定要加以注意。

其一,用“堵”的方法。尽量增加壳体的厚离,即增加外壳到电路板之间的距离,或者通过一些等效方法增加壳体气隙的距离,这样可以避免或者大大减少ESD静电的能量强度。

通过结构的改进,可以增大外壳到内部电路之间气隙的距离,从而使ESD静电的能量大大减弱。根据经验,8KV的ESD静电在经过4mm的距离后能量一般衰减为零。

其二,用“疏”的的方法,可以用EMI油漆喷涂在壳体的内侧。EMI油漆是导电的,可以看成是一个金属的屏蔽层,这样可以将经典导在壳体上;再将壳体与PCB的地连接,将静电从地导走。这样处理的方法除了可以防止静电,还能有效抑制EMI的干扰。如果有足够的空间,还可以用一个金属屏蔽罩将其中的电路保护起来,金属屏蔽罩再连接PCB的GND。

总之,ESD静电设计壳体上需要注意很多地方,首先是尽量不让ESD静电进入壳体内部,最大限度地减弱其进入壳体的能量。对于进入壳体内部的ESD静电尽量将其从GND导走,不要让其危害电路的其他部分。壳体上的金属装饰物使用时一定要小心,因为很可能带来意想不到的结果,需要特别注意。

3.2产品的PCB设计

现在产品的PCB都是高密度板,通常为4层板。随着密度的增加,趋势是使用6层板,其设计抑制都需要考虑性能与面积的平衡。一方面,越大的空间可以有更多的空间摆放元器件,同时,走线的线宽和线距越宽,对于EMI、音频、ESD静电等各方面性能都有好处。另一方面,数码产品设计的小巧又是趋势与需要。所以,设计时需要找到平衡点。就ESD静电问题而言,设计上需要注意的地方很多,尤其是关于GND布线的设计以及线距,很有讲究。有些产品中ESD静电存在很大的问题,一直找不到原因,通过反复研究与实验,发现PCB设计中出现的问题。

为此,这里总结了PCB设计中应该注意的要点:

3.2.1.PCB板边(包括通孔Via边界)与其它布线之间的距离应大于0.3mm;

3.2.2.PCB板边最好全部用GND走线包围;

3.2.3.GND与其它布线之间的距离保持在0.2mm~0.3mm;

3.2.4.Vbat与其它布线之间的距离保持在0.2mm~0.3mm;

3.2.5.重要的线如Reset、Clock等与其它布线之间的距离应大于0.3mm;

3.2.6.大功率的线与其它布线之间的距离保持在0.2mm~0.3mm;

3.2.7.不同层的GND之间应有尽可能多的通孔(VIa)相连;

3.2.8.在最后的铺地时应尽量避免尖角,有尖角应尽量使其平滑。

3.3产品的电路设计

在壳体和PCB的设计中,对ESD静电问题加以注意之后,ESD静电还会不可避免地进入到产品的内部电路中,尤其是以下一些端口:USB界面、HDMI界面、IEEE1394界面、天线界面、VGA界面、DVI界面、按键电路、SIM卡、耳机及其他各类数据传输界面,这些端口很可能将人体的静电引入内部电路中。所以,需要在这些端口中使用ESD静电防护器件。

4.常用静电抑制器件的选择
在PCB设计中主要使用的静电防护器件包括MLV压敏电阻、TVS静电抑制器件以及SPE、SAE系列高分子ESD抑制器,“静电抑制器”是专业解决静电问题的产品,其内部构造和工作原理比其他产品更具科学性和专业性。当静电电压超过该器件的触发电压时,将静电在瞬间泄放到地。它最大特点是反应速度快,非常低的极间电容,很小的漏电流,非常适合各种借口的防护。ESD静电二极管简称ESD,也叫ESD静电保护器,是一种过压、防静电保护元件,是为高速数据传输应用的I/O端口保护设计的器件。ESD保护器件是用来避免电子设备中的敏感电路受到ESD(静电放电)的影响。可提供非常低的电容,具有优异的传输线脉冲(TLP)测试,以及IEC6100-4-2测试能力,尤其是在多采样数高达1000之后,进而改善对敏感电子元件的保护。

4.1.ESD静电抑制器件作用
ESD静电二极管并联于电路中,当电路正常工作时,它处于截止状态(高阻态),不影响线路正常工作,当电路出现异常过压并达到其击穿电压时,它迅速由高阻态变为低阻态,给瞬间电流提供低阻抗导通路径,同时把异常高压箝制在一个安全水平之内,从而保护被保护IC或线路;当异常过压消失,其恢复至高阻态,电路正常工作。

4.2.ESD静电抑制器件的种类
ESD静电二极管封装规格有:SOD-323封装、SOD-523封装、SOD-882封装、DFN-1006封装、DFN-1006BP封装、DFN-1006DN封装、SOD-882封装、SOD-923封装、SO-08封装、SOP-14封装、SOP-16封装、SOT-23封装、SOT-25封装、SOT-26封装、SOT-143封装、SOT-323封装、SOT-353封装、SOT-363封装、SOT-553封装、SOT-563封装、DSON-10封装、MSOP-08封装、DFN2010P8封装、DFN2510P10封装、DFN2626P10封装、EMI系列、高分子ESD静电二极管系列、SOD-123封装、DFN0603(0201)封装、SO-06封装、SOT-363封装、DFN2510封装等规格系列。

4.2.ESD静电抑制器产品特性
反应速度快(小于1ns),电容值低,体积小,集成度高,封装多样化,漏电流低,电压值低(最低可做到2.5V)有助于保护敏感的电子电路不受静电放电(ESD)事件的破坏,是理想的高频数据保护器件。

4.3.ESD静电抑制器的应用领域
静电保护元件被广泛应用于HDMI界面、便携式视频设备、LCD等离子电视、USB2.0和USB3.0界面、GPS系统、便携设备(PDA、DSC、蓝牙)、打印机界面、卫星接收器、DVI、天线等进而改善对敏感电子元件的保护。

5.静电抑制器件使用的注意事项
因为静电抑制器具有体积小、无极性、反应速度快等诸多优点,现在的设计中使用静电抑制器作为防护器件的比例越来越多,在使用时需注意以下几点:

5.1.将该器件尽量放置在需要保护的端口附近;

5.2.到GND的连线尽可能短;

5.3.所接GND的面积尽可能大。

6.总结
ESD静电的问题是众多重要问题之一,在不同的电子设备中有不同的方式来避免对电路的危害。由于现在的数码产品体积小、密度大,在ESD静电的防护上有独到的特点。通过大量的静电测试实验证明,采用本文的设计方法处理,将起到了很好的静电防护效果。

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保护用TVS二极管短路失效的主要原因分析 http://www./165.html Sat, 14 Aug 2021 02:23:22 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=165 TVS瞬变二极管(瞬态抑制二极管)失效模式有短路失效、开路失效和电特性退化等。其中短路失效最为常见,且对电路的影响最为严重。TVS瞬变二极管(瞬态抑制二极管)一旦发生短路失效,释放出的高能量常常会将保护的电子设备损坏。TVS二极管器件主要由芯片、电极系统和管壳3部分构成。其中芯片是核心通常在单晶硅片上采用扩散工艺形成。如果在TVS**工艺工程中控制不良,则可能造成TVS器件的固有缺陷,使TVS二极管成品率和可靠性降低,容易导致筛选或使用中失效。

1、芯片粘结界面空洞

引发TVS瞬变二极管(瞬态抑制二极管)短路的最典型的原因是管芯与内引线组件、底座铜片烧结不良,在烧结界面出现大面积空洞。空洞可能是由于焊料不均匀或粘结界面各层材料玷污、氧化使焊料沾润不良,造成烧焊时焊料与芯片或金属电极没有良好的熔合焊接引起的。空洞面积较大时电流在烧结点附近汇聚,管芯散热困难,造成热电应力集中,产生局部热电,严重时引起热奔,使器件烧毁。空洞面积较小时可加速焊料热疲劳,使焊料层会产生疲劳龟裂引起器件热阻增大,最终导致器件过热烧毁。

2、台面缺陷

TVS瞬变二极管(瞬态抑制二极管)台面缺陷造成的失效常常是批次性的。TVS**工艺过程中造成芯片台面损伤的原因主要有,芯片在酸蚀成型时用于氢氟酸、硝酸混合液配方过浓或过高而反应剧烈,烧焊过后进行碱腐蚀清洗时,腐蚀液浓度过大,温度过高而造成碱腐蚀清洗过重。

3、表面强积累层或强反型层

即便TVS器件芯片台面完好,TVS短路失效也容易发生在表面。这是由于晶体结构的周期性在表面上中断,加上半导体表面往往存在许多磨片、抛光、喷砂、切片等引起的晶格缺陷,吸附腐蚀时残留的化学品、气体或其它污染物会使半导体表面带电。表面电荷被保护胶钝化,并吸附或排斥半导体体内的自由载流子。在pn结边缘形成表面积累层耗尽层或反型层等表面空间电荷层。在外加电压的作用下,强积累层或强反型层使pn结边缘电场强度大于体内pn结边缘部分在比额定击穿电压低的电压下便达到临界电场而发生载流子倍增效应,造成pn结边缘电流集中,功率密度过大,温度过高而烧毁。

4、芯片裂纹

芯片裂纹是引起TVS瞬变二极管(瞬态抑制二极管)短路失效的一个重要内在质量因素。它可能是由磨片、抛光、喷砂、切片等残留应力以及烧结后残留变形等因素引起,也可能是由于温度变化时保护胶和电极系统对芯片热不匹配应力而引起。

5、杂质扩散不均匀

TVS瞬变二极管(瞬态抑制二极管)的芯片通常是在一定电阻率的P型或N型硅片上先进行磷扩散后进行硼扩散形成的。如果扩散工艺过程中出现硅片电阻率轴向或径向不均匀杂质浓度不均匀,使硅片各处击穿电压不同,从而使器件击穿时芯电流分布不均匀,多次浪涌冲击后局部烧毁。

结论
在使用tvs二极管阵列来进行以太网端口保护时,设计人员应始终对其试图防止的威胁保持警惕。在大多数情况下,这些威胁是差模事件和共模事件的组合,当保护器件正确连接时,这些事件都能得到有效钳制。线路侧保护元件仅限于差模事件保护,但是驱动端或phy侧保护器件应被连接至gnd以及本地电源。这将能提供最好的钳位性能,并最大限度地提高以太网端口的可靠性。

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手机静电放电问题及解决方案 http://www./1.html Thu, 05 Aug 2021 01:49:30 +0000 http://shy.tongyanyihua.com/?p=1 手机静电放电可能导致的问题

ESD静电放电抗扰度测试中出现的问题主要表现在以下几个方面。首先是手机通话中断;其次是ESD静电放电导致手机部分功能失效,但静电放电过程结束后或者重新启动手机之后失效的功能可以恢复。这些现象可能为:屏幕显示异常,如屏幕显示呈白色,出现条纹、显示出现乱码、显示模煳等;通话效果出现问题,如啸叫声或者声音消失;按键功能或者触摸屏功能丧失;软件出现误告警,如在并没有出现插拔充电器的情况下频繁提示“充电已连接、充电器已移除”。然后是手机自动关机或者重新启动现象。这个问题既可能发生在通话过程中,也可能发生在待机过程中。最后原因是静电放电导致手机失效或损坏。由于部分器件损坏,手机的一些功能在重新启动后仍无法恢复,如摄像头功能;自动关机后无法再次开机的情况情况;与充电器连接的情况下进行测试时,充电器也可能出现失效、损坏甚至爆炸等问题。

手机静电放电问题的解决方案

在设计手机电路时,采用静电敏感度等级高的器件,合理布置器件及引线之间的位置,在PCB电路中添加高效的静电保护元件都是解决静电放电干扰问题的有效措施。静电放电电路保护器件供应商硕凯电子以手机USB端口静电放电保护为例,为大家介绍一种高可靠性ESD静电二极管的应用:

USB Vbus端使用一颗小体积大功率ESD器件,可以通过承受300V以上浪涌冲击(IEC 61000-4-5 1.2/50us-8/20us)

USB Vbus端ESD最大工作电压13.5V可以满足不同标准高压快速充电技术

Vbat端再使用一颗小体积大功率ESD,工作电压4.5V,作二次防护

其他高速差分通讯线路ESD保护,采用低极间电容0.35pF,可以满足高速通讯传输

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