浅谈智能手机组装的板级ESD保护

如同其他的电子元件，智能手机中的天线调谐器也必须能够承受各个阶段的静电释放 (ESD)，包括器件制造、智能手机组装和消费使用。然而，人们对各个阶段所需的 ESD 防护等级存在诸多疑问。不断发展的标准和现代化制造系统降低了调谐器的 ESD 要求，但人们仍然根据传统的假设来选择元件。调谐器需要满足极高的 ESD 防护等级则为过时的错误观念，本白皮书旨在围绕以下模型，对其进行纠正，其中包括：人体模型 (HBM) >2 kV，带电设备模型(CDM) >1 kV。实际上，根据 ANSI/ESD S20.20 标准中的相关定义，对于当今的自动化制造技术，调节器需要相对适度的 HBM 和 CDM。此外，对于安装在 PCB 上的电感、变容二极管、其他 ESD 保护元件以及系统电路中的其他元件，可提供符合 IEC 61000-4-2 要求的系统级 ESD 保护，以满足消费使用的需求。

本白皮书将阐明：

HBM、CDM 和 IEC 的 ESD 标准及相对重要性。

针对器件制造和填充 PCB 的 ESD 保护要求。

智能手机组装的板级 ESD 保护以及针对消费使用的系统级 ESD 保护。

器件制造和 PCB 组装器件的 ESD 控制

制造智能手机的过程中，必须保护其元件免受潜在的 ESD 危害，因此器件制造商会在生产设施中制定 ESD 控制计划，以实现产量的最大化，满足客户需求。这些 ESD 控制计划以 ANSI/ESD S20.20 或对应的 IEC 61340-5-1 标准为依据。这些标准旨在帮助工厂构建安全的 ESD 环境，以便于处理这些对 ESD 敏感的器件。为实现标准中的目的，工厂应该能够处理 HBM 和 CDM 耐受电压分别至少为 100 伏和 200 伏的零部件。

HBM 和 CDM 完全不同，知晓这一事实则具有重要的意义，因为它们是针对制造过程中不同的 ESD 威胁而设计的。

HBM 测试会对人工装配期间可能出现的 ESD 相关故障进行模拟，尤其是涉及器件上 2 个引脚的放电问题。

HBM 中的“H”代表人类 (Human)，但如今，我们采用的是自动化制造技术，人类在器件生产或使用器件填充 PCB的过程中并不会接触到零部件。只有将 PCB 装入智能手机的过程中才需要人类进行参与。

CDM 测试会对自动化生产期间可能出现的故障进行模拟，比如：由于单个器件引脚接触到生产设备时而导致的放电问题。因此，CDM 电压比 HBM 更加重要，它是衡量生产过程中器件 ESD 稳固性的一个指标。

我们丰富的行业经验表明，500 伏的 CDM 耐受电压适用于现代制造领域。此外，还存在一种普遍做法，以将CDM 耐受电压提高至 500 伏，获得更多余量。尽管进一步增加余量非常具有吸引力，但 HBM 耐受电压为 250伏、为 500 伏的零部件性能通常优于 HBM 耐受电压为 1000 伏、CDM 耐受电压为 250 伏的零部件。根据我们的行业经验，在一般情况下，将 ESD 器件的要求提升至合理水平以上实际并不能提高产品的稳健性。我们需要记住的关键点是，器件级 ESD 要求（HBM 和 CDM）仅适用于在应用板上进行组装之前的流程，且这些 ESD限制与电子产品的最终的稳健性无关。

板级和系统级 ESD 保护

HBM 和 CDM 测试额定值仅表示器件安装到 PCB 上之前的 ESD 稳健性。当器件安装在 PCB 上并整合到智能手机中时，HBM 额定值并不能确定调谐器的放电耐受性。

根据 IEC 61000-4-2 中的定义，调谐器安装在板上之后，所有连接至手机外部的引脚都需要采取额外的板级保护措施，以满足系统 ESD 要求。因此，PCB 具有非常可靠的 ESD 保护性能，可让智能手机承受住使用时可能放出的静电。对于天线调谐器，电感以及连接至系统电路的其他元件通常会提供这种保护功能。

总结

选择智能手机的调谐器时，应体现出当今制造系统和标准的实际情况，而不应该依靠传统的假设。500 伏 CDM 的 ESD 额定值适用于现代制造领域，并且符合 ANSI 标准。此外，符合 IEC 61000-4-2 要求的系统级保护是在 PCB 层面上实现的，而不是由单个调谐器组件的制造ESD 额定值所决定的。

编辑：黄飞