ESD可視化設(shè)備布局的重要性

積層貼片壓敏電阻、齊納二極管等ESD保護(hù)元件安裝ESD發(fā)生源附近，可有效地應(yīng)對(duì)ESD。

然而，ESD的侵入路徑很難確定，安裝的ESD保護(hù)元件沒有發(fā)揮其原有實(shí)力的情況很常見。
為了發(fā)揮元件的原有實(shí)力，我們必須確定ESD的侵入路徑，并且需要安裝在ESD發(fā)生源的附近。
因此，我們使用ESD 可視化系統(tǒng)對(duì)安裝位置的重要性進(jìn)行了調(diào)查，并在此進(jìn)行介紹。

目錄

介紹視頻 (2:06)

ESD可視化設(shè)備-優(yōu)化基板布局-

根據(jù)安裝位置的不同ESD的動(dòng)向（積層貼片壓敏電阻）

ESD應(yīng)對(duì)措施中貼片壓敏電阻的最佳安裝配置

實(shí)現(xiàn)最佳ESD應(yīng)對(duì)措施和最佳基板布局的TDK貼片壓敏電阻

ESD可視化設(shè)備-優(yōu)化基板布局-

ESD可視化設(shè)備是一種通過用非接觸磁場(chǎng)探針自動(dòng)掃描ESD電流來實(shí)現(xiàn)ESD電流可視化的設(shè)備。
因?yàn)槟塬@得掃描區(qū)域內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度分布，所以是一個(gè)ESD保護(hù)應(yīng)對(duì)措施中優(yōu)化基板布局的有效工具。
利用這個(gè)設(shè)備，可以觀察ESD保護(hù)元件的根據(jù)安裝位置不同，基板上的ESD的動(dòng)向。

根據(jù)安裝位置的不同ESD的反應(yīng)（積層貼片壓敏電阻）

使用以下基板評(píng)估ESD反應(yīng)。
保護(hù)對(duì)象產(chǎn)品使用LED，ESD保護(hù)元件使用積層貼片壓敏電阻。
在距離下圖的支點(diǎn)（★）約10mm和約40mm處安裝貼片壓敏電阻，并觀察各自的ESD的動(dòng)向。

圖3 評(píng)估基板和驗(yàn)證條件

驗(yàn)證條件

◆ ESD施加電壓：+1kV

◆ 基板：FR-4/Cu 焊盤布局

◆ 焊盤布局：由幾條安裝線平行組成的布局

◆ ESD對(duì)策部件：貼片壓敏電阻（1608尺寸/27V/430pF）

◆ 保護(hù)對(duì)象：LED（ESD耐壓量6kV）

◆ 安裝位置：距平行支點(diǎn)（圖中的★）約10毫米，40毫米

在大約10mm（左）和大約40mm（右）的位置安裝貼片壓敏電阻時(shí)的ESD的動(dòng)向。
貼片壓敏電阻放得越近，流向壓敏電阻的ESD越多，流向LED線路的ESD越少。

可以看出，貼片壓敏電阻的安裝位置在距離支點(diǎn)大約10mm時(shí)，ESD在進(jìn)入電路后會(huì)立即流入壓敏電阻的安裝線路，即使在ESD峰值時(shí)間點(diǎn)，也可以看出主要還是流向貼片壓敏電阻安裝線路。

圖5 延時(shí)攝影（安裝位置：10mm）

＜ESD施加前后的延時(shí)（安裝位置：10mm）＞

另一方面，貼片壓敏電阻的安裝位置在距離支點(diǎn)約40mm時(shí)，ESD在進(jìn)入電路后立即流入LED線路，在峰值時(shí)也流入LED線路。這意味著相對(duì)較高的電負(fù)荷施加到了LED上。

圖6 延時(shí)攝影（安裝位置：40mm）

＜ESD施加前后的延時(shí)（安裝位置：40mm）＞

ESD應(yīng)對(duì)措施中片狀壓敏電阻的最佳安裝配置

對(duì)貼片壓敏電阻安裝位置的場(chǎng)強(qiáng)分析表明，10mm（藍(lán)色）時(shí)引入ESD的速度快了約0.3ns。
對(duì)于到達(dá)峰值時(shí)間約為1ns的ESD，這0.3ns的時(shí)間是一個(gè)非常顯著的差異。
外加，由于可以更早地引入ESD，峰值時(shí)的電場(chǎng)強(qiáng)度也更高。
這意味著，如果將貼片壓敏電阻安裝在靠近ESD進(jìn)入源的位置，更多的ESD可以引入到貼片壓敏電阻上。

圖7 電場(chǎng)強(qiáng)度

在上述驗(yàn)證條件下，實(shí)際對(duì)ESD耐壓量進(jìn)行了測(cè)量，發(fā)現(xiàn)在安裝ESD保護(hù)元件，而且安裝位置更接近ESD進(jìn)入源時(shí)，ESD耐壓量更高。
這意味著，為了采取更好的ESD應(yīng)對(duì)措施，將貼片壓敏電阻安裝在靠近ESD進(jìn)入源的是最合適的。

圖8 ESD耐壓量

ESD施加條件

◆ ESD標(biāo)準(zhǔn)：IEC61000-4-2 HBM (150pF/330Ω)

◆ 極性和次數(shù)：兩種極性(±)各10次

實(shí)現(xiàn)最佳ESD應(yīng)對(duì)措施和最佳基板布局的TDK貼片壓敏電阻

隨著基板的復(fù)雜化，即使可以確定ESD侵入源，也可能會(huì)受限于附近的安裝空間。
TDK的積層貼片壓敏電阻的特點(diǎn)之一是包括小型化的產(chǎn)品系列。
TDK目前正在量產(chǎn)的貼片壓敏電阻，面向民生品的最小尺寸為EIA01005 (0.4 x0.2 mm)、面向車載的最小尺寸為行業(yè)最小的EIA0402 (1.0 x0.5 mm)。
因此，如果使用TDK貼片壓敏電阻，可以節(jié)省空間，可以實(shí)現(xiàn)自由度高的安裝部署。

圖9 TDK特片壓敏電阻的特點(diǎn)：小型化

審核編輯：彭菁