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芯片的防静电设计

芯片的防静电设计

  1.随着芯片速度的提高,为了缩短引脚长度而减少信号串扰,超大规模IC芯片的封装越来越多地采用倒装芯片(flip chip),倒装芯片通常面积较大,而厚度很薄,这样芯片自身成了一个巨大的电容器,使得芯片可能携带大量静电电荷Q(=C×V)。

  综合上述两种不利因素,芯片的防静电设计主要从下面两个途径实现,一是采用紧密型设计技术,尽可能缩小IC核心和I/O的尺寸,以 降低寄生电容;二是采用分割器件设计的后端镇流(BEB)、整合的镇流电路(MBC)版图设计以及多触点电路设计(MFT)等,各放电通道形成相互并 联的网络,使得芯片总体等效电阻值很小,放电能力很强。

  2.整机的屏蔽与接地设计

  在产品的生产车间,地板、制造设备、测试仪器、芯片周转箱、库房等均为防静电设计,就连操作者也要身穿防静电服、戴上防静电手 套。但是,设备在应用过程中,ESD还是有许多的可乘之机。为了避免感应静电的危害,需要对整机进行屏蔽和接地。良好的接地措施可使设备受静电危害的几率大大降低。这样不仅可以消除外来的感应静电,也可以消除设备自身所产生的摩擦静电。当然,前提是各部件之间应该接触良好。

  3.接口电路中植入ESD保护器

  芯片是最容易被ESD损坏的器件,因此成为重点保护对象。而接口电路位于板卡电路的外围,是抵御ESD的一道防线。在设备的各个接口处接入ESD防护器件,使静电在防护器件上释放掉,可避免静电向电路板的纵深区域侵入。

  接口电路中最简易的防静电措施是:在线路中串联一个低阻值的电阻,以限制ESD的电流,或在信号线与地线之间接入一个小电容,给 ESD电流提供通路。不过这些措施会对信号产生衰减和延迟,不利于信号传输。近几年生产的主板中,在键盘、鼠标的PS/2接口以及RS-232C串 口和IEEE 1284A并口等低速端口中,多采用内嵌防静电功能的数据收发芯片。接口芯片中内嵌的ESD保护电路,是利用寄生电路实现的。当ESD作用时,寄生电路被触发,泄放ESD电流或箝位ESD电压,达到保护目的。
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