顶星主板-如何远离ESD干扰及防护措施
目前，ESD对电脑配件的损害已成为一件不容小觊的事情。据来自Intel的资料表明，在引起电脑故障的诸多因素中，EOS/ESD是最大的隐患，将近一半的电脑故障都是由EOS/ESD引起的（ESD属于EOS中的一种）。 一.ESD无处不在 ESD（Electro-Static Discharge）即静电释放：两个带不同静电电平的物体，通过直接接触或静电电场的作用会使两物体的静电电荷发生位移，当静电电场达到一定能量，之间的介质被击穿而产生放电，这就是ESD的全过程。例如，在干燥的秋冬季节，推开门，开关抽屉，整理书籍，甚至按下电脑开关都有静电累积和释放的动作，可以说，我们就生活在一个静电的世界。 由于生活中静电无处不在，所以ESD也经常发生，大到电闪雷鸣，小到脱毛衣时迸出火花，都属于此列。我们可以按以下描述简单判断ESD的强弱，当放电电压低于3KV时，ESD过程会发生但我们不会感觉到，电压大于3KV时，人体有轻微麻麻的感觉，当电压大于6kv时，我们会听到“劈啪”的放电声，而当电压大于8KV时，同时还会伴随快速的电弧火花出现了。 二.ESD是电脑的无形杀手 随着半导体行业的发展，微电路制造工艺不断提高（国外普遍采用0.8-1.0um，国内也达到2-3um的水平），以硅半导体为基础的微细工艺技术更加突显ESD对电子工业的危害，主要表现在：大规模集成电路IC的pin脚和I/O接口越来越多，pin间距越来越小，受到ESD时，其放电回路的阻抗非常小，无法限制放电电流的突变，使得IC的相关pin脚瞬间达到几十安培的大电流，过流和过热会导致IC严重损坏。另外ESD会使IC工作不正常，高电压在CMOS器件内会形成大电流通道，引起IC逻辑电路锁死。 目前，在电脑行业，ESD更是频繁出现的无形杀手，主要表现在：1、雷击或其他静电放电导致网卡损坏，甚至引起网吧或家庭火灾，后果严重；2、芯片组烧毁，如早几年某主板大厂由于USB接口的ESD问题引起大量南桥烧坏；3、IO接口保护不好导致主板上的元件损坏，如三极管烧毁；4、系统出错，重启，硬盘数据丢失等现象经常出现，而用户却迟迟找不到故障的真正原因。 为了防范ESD日益严重的危害，1998年我国发布了GB/T-17626.2（对应国际标准IEC61000-4-2）电磁兼容静电放电抗扰度试验标准，它详细规定了ESD的级别判定，测试环境和测试方法，并作为CCC认证的一个标准于2002年5月1日开始实施。但由于近年来主板行业竞争激烈，许多小厂为了压低成本，已经大大简化了ESD电路甚至完全摈弃。一些有一定规模和实力的厂家，虽能做到基本符合规范，但从前期关键的设计角度来看，各厂商的做法还是良莠不齐。 三.顶星加强ESD防护 顶星科技很早就认识到ESD问题的严重性，针对此问题，我们从开发设计阶段制定出一整套全面严格的流程。 1、从原理图设计预防ESD损害 为了避免ESD对主板的损害，顶星从原理图设计开始，对每个module，如网卡、SIO、 I/O等接口都会按照严格的标准设计，凭借我们研发团队的强大实力，从电路原理的设计上做到最大的优化。1、在RJ45接口线路处，采用双高频高压电容，即使雷雨天气也能确保网卡和周边设备（显卡，CPU等）的安全。而其他品牌主板一般只有一颗电容甚至一颗都没有；2、顶星USB电源输入采用一个FUSE保护二个USB接口，而很多厂家用一个FUSE连接4个或更多USB口，有的甚至不上FUSE，这种压缩成本的做法风险极大；3、VGA和USB信号线，以及reset信号等重要位置，我们都要求上满防护ESD的二极管，这些保护措施连一线大厂都很难做到；4、对于网卡和声卡等很容易受ESD破坏的IC，我们要求在每个电源输入pin脚都会给一颗高频滤波电容，保证其不受瞬间高压脉冲烧坏。 2、实施ESD模拟实验 顶星作为国内主板大厂，有着自己标准的实验室和专业静电模拟发生器（俗称静电枪），要求ESD测试人员严格参照国标试验方法操作。分别模拟用户在使用主板时环境中的ESD对主板的影响，利用静电枪对容易受静电损害的部位进行电枪放电测试，电压范围分别从+/-4KV、+/-6KV、+/-8KV到+/-15KV，每个电压档位至少20次（高于国标中的10次），经过电压放电后系统正常的主板才被视为通过。这种ESD模拟试验以前只有笔记本或品牌机准系统厂商才会用到，应用到单独主板上的例子很少，目前大多数主板厂商没有自己的实验室和静电枪，也不要求做ESD模拟试验，可以看出顶星科技在这方面是处于遥遥领先的位置的。 3、制定严格测试标准 在防范ESD的工作上，顶星还制订了一套更严于同行的ESD测试标准。 首先，在空气放电+/-15KV和接触放电+/-8KV时, 我们要求系统不允许出现需人员干预才能恢复的死机或重启现象（按国标的基本要求如果出现此现象也算PASS）； 其次，对系统机箱凡是用户正常使用可能接触到的受试点都要进行模拟放电。例如很多市面上的机箱的前置接口由于接地不好很难通过ESD试验，一些品牌机大厂就根本不作前置接口的ESD要求，但我们必须通过反复修改主板电路使其PASS后才能进入量产 再次，我们在ESD试验时要求系统满载，如插满内存条和PCI设备，同时运行3DMARK01，这样使系统稳定性更加敏感从而要求ESD的影响减到最小（其他厂商只用最小系统运行Windows Media Player之类的小程序测试，不会反映出细微的ESD影响） 通过以上种种严格做法，在最大程度上排除任何由于ESD引起的不稳定性，保证客户在购买顶星主板后，做到买的放心，用得舒心。 2007年，顶星主板品质关系全局，稳定压倒一切，作为品质流程里的关键一环，ESD防范的作用毋庸质疑，我们将始终确保其严格执行。 附：使用过程中防护ESD的措施 1.电脑机壳需要可靠接地； 2.北方地区在秋冬季节应使用加湿器，保持室内空气的一定湿度，防止静电在设备、家具和身体上大量积累； 3.在运输和储存过程中要将电脑整机或零部件置于静电屏蔽袋或导电搬运箱内进行运输防止集成电路芯片被静电击穿。 4.使用或维护过程中触及电脑内任何电路时，规范的做法是戴上防静电腕套。对于广大的普通用户而言，可以先碰一下电脑机箱金属机壳以释放身体上的静电(前提是电路确实已经接地，否则达不到释放静电的作用)。如果无法确认电路是否接地，那么也可以采用碰触自来水管的方法释放静电。 5.平时插拔USB或IEEE 1394设备时，应该按照第4点提出的方法预先释放身体上的静电，减少因静电而损坏设备和配件的几率。小熊在线www.beareyes.com.cn
小熊在线——Galen 北京 2007年06月13日
