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智能手机天线调谐器的ESD规范

发布时间:2022-10-14 来源:Qorvo 责任编辑:wenwei

【导读】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。


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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。


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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。


来源:Qorvo



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