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应用注释
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应用注释
积层贴片压敏电阻、齐纳二极管等ESD保护元件安装ESD发生源附近,可有效地应对ESD。
然而,ESD的侵入路径很难确定,安装的ESD保护元件没有发挥其原有实力的情况很常见。
为了发挥元件的原有实力,我们必须确定ESD的侵入路径,并且需要安装在ESD发生源的附近。
因此,我们使用ESD 可视化系统对安装位置的重要性进行了调查,并在此进行介绍。

介绍视频 (2:06)

图1 介绍视频

ESD可视化设备-优化基板布局-

ESD可视化设备是一种通过用非接触磁场探针自动扫描ESD电流来实现ESD电流可视化的设备。
因为能获得扫描区域内的电场强度分布,所以是一个ESD保护应对措施中优化基板布局的有效工具。
利用这个设备,可以观察ESD保护元件的根据安装位置不同,基板上的ESD的动向。

图2 ESD可视化设备

根据安装位置的不同ESD的反应(积层贴片压敏电阻)

使用以下基板评估ESD反应。
保护对象产品使用LED,ESD保护元件使用积层贴片压敏电阻。
在距离下图的支点(★)约10mm和约40mm处安装贴片压敏电阻,并观察各自的ESD的动向。

图3 评估基板和验证条件

验证条件

  • ◆ ESD施加电压:+1kV
  • ◆ 基板:FR-4/Cu 焊盘布局
  • ◆ 焊盘布局:由几条安装线平行组成的布局
  • ◆ ESD对策部件:贴片压敏电阻(1608尺寸/27V/430pF)
  • ◆ 保护对象:LED(ESD耐压量6kV)
  • ◆ 安装位置:距平行支点(图中的)约10毫米,40毫米

在大约10mm(左)和大约40mm(右)的位置安装贴片压敏电阻时的ESD的动向。
贴片压敏电阻放得越近,流向压敏电阻的ESD越多,流向LED线路的ESD越少。

图4 ESD反应

[ 安装位置:10 mm ]

[ 安装位置:40mm ]

可以看出,贴片压敏电阻的安装位置在距离支点大约10mm时,ESD在进入电路后会立即流入压敏电阻的安装线路,即使在ESD峰值时间点,也可以看出主要还是流向贴片压敏电阻安装线路。

图5 延时摄影(安装位置:10mm)

<ESD施加前后的延时(安装位置:10mm)>

另一方面,贴片压敏电阻的安装位置在距离支点约40mm时,ESD在进入电路后立即流入LED线路,在峰值时也流入LED线路。这意味着相对较高的电负荷施加到了LED上。

图6 延时摄影(安装位置:40mm)

<ESD施加前后的延时(安装位置:40mm)>

ESD应对措施中片状压敏电阻的最佳安装配置

对贴片压敏电阻安装位置的场强分析表明,10mm(蓝色)时引入ESD的速度快了约0.3ns。
对于到达峰值时间约为1ns的ESD,这0.3ns的时间是一个非常显著的差异。
外加,由于可以更早地引入ESD,峰值时的电场强度也更高。
这意味着,如果将贴片压敏电阻安装在靠近ESD进入源的位置,更多的ESD可以引入到贴片压敏电阻上。

图7 电场强度

在上述验证条件下,实际对ESD耐压量进行了测量,发现在安装ESD保护元件,而且安装位置更接近ESD进入源时,ESD耐压量更高。
这意味着,为了采取更好的ESD应对措施,将贴片压敏电阻安装在靠近ESD进入源的是最合适的。

图8 ESD耐压量

ESD施加条件

  • ◆ ESD标准:IEC61000-4-2 HBM (150pF/330Ω)
  • ◆ 极性和次数:两种极性(±)各10次

实现最佳ESD应对措施和最佳基板布局的TDK贴片压敏电阻

随着基板的复杂化,即使可以确定ESD侵入源,也可能会受限于附近的安装空间。
TDK的积层贴片压敏电阻的特点之一是包括小型化的产品系列。
TDK目前正在量产的贴片压敏电阻,面向民生品的最小尺寸为EIA01005 (0.4 x0.2 mm)、面向车载的最小尺寸为行业最小的EIA0402 (1.0 x0.5 mm)。
因此,如果使用TDK贴片压敏电阻,可以节省空间,可以实现自由度高的安装部署。

图9 TDK特片压敏电阻的特点:小型化