ESD（Electro-Staticdischarge）意為“靜電釋放”
　　靜電是一種客觀(guān)存在的自然現象，產(chǎn)生的方式多種，如接觸、摩擦、電器間感應等。靜電具有高電位，低電量(毫庫侖mc：10-9 c)，小電流(uA：10-6 A)和作用時(shí)間短(us：10-6 S)，靜電測量時(shí)復現性差，表現為瞬態(tài)的現象多。日常生活中，我們的身上和周?chē)蛶в泻芨叩撵o電電壓，幾千伏甚至幾萬(wàn)伏。
　　ESD問(wèn)題是一個(gè)系統工程，在設計時(shí)可從幾個(gè)方面著(zhù)手。一是要保證產(chǎn)品本身不會(huì )因產(chǎn)生強靜電感應而自我毀滅，如增加屏蔽和隔離措施、通過(guò)增大PCB接地面積改善電荷泄漏通路等；二是要選擇ESD特性好的芯片，不同廠(chǎng)家的同一種芯片性能也會(huì )有所不同，在芯片說(shuō)明中一般都有提到；三是增設保護電路，抵御外來(lái)的靜電。
　　最好的技術(shù)應該是既能滿(mǎn)足使用要求，又能做到成本最低。產(chǎn)品在保修期內損壞，廠(chǎng)商通常要為用戶(hù)免費維修或進(jìn)行更換。如果產(chǎn)品故障率高居不下，不僅會(huì )增加維修成本、減少利潤，甚至要召回失敗產(chǎn)品而影響制造商聲譽(yù)。面對越來(lái)越脆弱的芯片，研究和實(shí)施防靜電技術(shù)以提高制造成品率、降低使用故障率，是所有芯片制造商和整機制造商都必須解決的問(wèn)題。本文以電腦為例，介紹ESD相關(guān)知識，希望對大家有借鑒意義。 　　一、芯片的防靜電設計
　　隨著(zhù)芯片速度的提高，為了縮短引腳長(cháng)度而減少信號串擾，CPU和SoC （System on Chip）等超大規模IC芯片的封裝越來(lái)越多地采用倒裝芯片（flip chip），倒裝芯片通常面積較大，而厚度很薄。由電容計算公式C＝εS／d可知，芯片可能攜帶大量靜電電荷Q（=CxV），換句話(huà)說(shuō)，芯片自身成了一個(gè)巨大的電容器。
　　如果芯片設計者對此問(wèn)題沒(méi)有足夠認識，未在芯片內設置電流釋放通道，使得凈電荷不斷積聚。如此一來(lái)，芯片在接觸到工作臺或包裝盒的瞬間，就會(huì )產(chǎn)生強烈的靜電釋放，以致于芯片損壞在制造過(guò)程之中，成品率降低了，生產(chǎn)成本提高了。
　　此外，CPU、GPU芯片上的金屬蓋以及散熱片，也是惹是生非的一個(gè)禍根。諾大的金屬體無(wú)異于一個(gè)靜電接收天線(xiàn)，極易吸附芯片周?chē)碾妶?chǎng)，以及芯片附近導線(xiàn)上的電荷，這個(gè)因素也對芯片安全構成威脅。如果芯片設計者和整機設計者沒(méi)有考慮到這個(gè)因素，到了用戶(hù)手中再發(fā)現普遍存在問(wèn)題而不得不把產(chǎn)品召回時(shí)，損失就更大了。

　　二、整機的屏蔽與接地設計
　　在產(chǎn)品生產(chǎn)車(chē)間，地板是防靜電的，制造設備是防靜電的，測試儀器是防靜電的，芯片周轉箱和庫房是防靜電的，就連操作者也要身穿防靜電服、戴上防靜電手套，一派全副武裝的模樣。但是，電腦在應用過(guò)程中，還是會(huì )給ESD以可乘之機。為了避免感應靜電的危害，需要對整機進(jìn)行屏蔽和接地。
　　產(chǎn)品如電腦的金屬機箱是屏蔽靜電的重要措施，良好的接地可使受靜電危害的幾率大大降低。機箱中的主板、接口卡，軟驅、硬盤(pán)、光驅等設備，以及包裹在信號線(xiàn)外面的金屬屏蔽網(wǎng)，均通過(guò)機箱連接成一個(gè)整體，然后再通過(guò)電源地線(xiàn)接入大地，這樣不僅可以消除外來(lái)的感應靜電，也可以消除旋轉設備自身所產(chǎn)生的摩擦靜電。為了保證部件之間接觸良好，機箱上設置有各種彈性觸點(diǎn)或彈性接觸片。

　　三、接口電路中植入ESD保護器
　　芯片是最容易被ESD損壞的器件，因此成為產(chǎn)品中的重點(diǎn)保護對象。而接口電路位于板卡電路的外圍，是抵御ESD的一道重要防線(xiàn)。由于板卡上邏輯電路無(wú)法承受千伏級電壓，所以必須將之排除在電路之外。在各個(gè)接口處接入靜電防護器件，使靜電高壓在此釋放，避免了向電路板的縱深區域的侵入。
　　接口電路中最簡(jiǎn)易的防靜電措施是：在線(xiàn)路中串連一個(gè)低阻值的電阻，來(lái)限制ESD的電流，或者在信號線(xiàn)與地線(xiàn)之間接如一個(gè)小電容，來(lái)釋放ESD電流。不過(guò)這些措施會(huì )對信號產(chǎn)生衰減和延遲，不利于信號傳輸。
　　近幾年生產(chǎn)的主板中，在鍵盤(pán)、鼠標的PS/2接口以及RS－232C串行口和IEEE1284A并行口等低速端口中，多采用內嵌防靜電功能的數據收發(fā)芯片。接口芯片中內嵌的ESD保護電路，是利用寄生電路實(shí)現的。當ESD作用時(shí)，寄生電路被觸發(fā)，泄放ESD電流或箝位ESD電壓，達到保護目的。
　　對于高速的USB和IEEE1394熱插拔接口，因為引腳較少，通常接入TVS和MLV等新型靜電保護器件。 TVS（Transient Voltage Suppresser，瞬態(tài)電壓抑制器）能夠迅速地將ESD故障電流釋放到接地端，而且其漏電流和結電容都很低，響應時(shí)間也很短（1ns左右），是高速數據通路中理想的選擇，在電腦主板及各種USB設備中獲得廣泛應用。
　　TVS器件內通常含有若干個(gè)TVS二極管、具有多路保護作用的微型貼片元件，常見(jiàn)的封裝形式有SOT23和SC-70兩種。
　　ESD保護器往往不被人們所注意，但卻是電腦的保護神。它們在電腦中是否起過(guò)作用、起過(guò)幾次作用，我們都無(wú)法知道。但是，如果沒(méi)有它們的暗中保護，電腦就會(huì )經(jīng)常給我們帶來(lái)麻煩。

　　四、對產(chǎn)品進(jìn)行ESD測試
　　大家知道，電子產(chǎn)品必須通過(guò)EMC（電磁兼容性）性能測試，貼上EMC標志，才能進(jìn)入國際市場(chǎng)。目前最為權威的EMC標準當屬?lài)H電工委員會(huì )制定的IEC61000-4標準，其中包括IEC61000-4-2（ESD）、IEC61000-4-3（抗電磁干擾）、IEC61000-4-4（電快速瞬變）、IEC61000-4-5（浪涌敏感度）。對電腦產(chǎn)品所進(jìn)行的ESD試驗也是以IEC61000-4-2作為標準的。
　　IEC61000-4-2規定的ESD測試有兩個(gè)項目：接觸電壓測試和空氣放電測試。接觸電壓測試時(shí)，ESD信號發(fā)生器產(chǎn)生最高4kV的可調直流電壓，當信號發(fā)生器的探頭尖部接觸到被測設備時(shí)，發(fā)生放電?？諝夥烹姕y試時(shí)，ESD測試儀提供最高8kV的可調脈沖電壓，從測試儀的探頭發(fā)出電火花傳向待測設備。
　　千里之堤，潰于蟻穴。
　　在產(chǎn)品設計、元器件篩選和制造過(guò)程的每一個(gè)環(huán)節出了問(wèn)題，都可能釀成災難性事故，而ESD測試是發(fā)現設計問(wèn)題、考驗元器件質(zhì)量和查找制造缺陷的有效手段。