原创 ESD电容问题

如果汽车电子模块有不用的引脚，那么我们如何去处理呢？
我们在处理时，可以考虑直接连接到地平面上去。（参考福特公司的处理方案ELCOMP17）
（Modules that have spare pins (never used in any version using the same PCB); these pins shall be tied to the module ground plane.）
如果有射频接受模块的话，这些引脚的接地可能会造成射频接受性能的降低，这时候就不能使用接地的方式了，必须使用ESD的电容和放电电阻来消除静电的影响了。
还有一种例外也是很常见的，如果这些不用的引脚附近有电源或者HSD输出的时候，我们就必须考虑把这些引脚接电容或者地了。显而易见的是，如果这些引脚相邻小于5mm，在不断的插拔过程中，引脚可能弯曲，这样会引起严重的断路事故，这是不被允许的。

当然ESD电容和放电电阻不一定必须接到地，也可以接到阻抗低的电源。以上所有的措施都是为了防止静电从意想不到的路径传递到板上。

我们看看ISO10605的描述


我们在设计ESD电容的时候，电容的容值是有限的，额定电压也是有限地，该如何去选取呢？总结如下：

Applied Voltage Levels

• For a specific ESD test Level， the lower the value of capacitance under test， the greater the voltage applied.
• Higher values of capacitance can withstand high levels of ESD pulses。
• The actual applied voltage is also limited by air discharge， which is a function of the case size.
• Capacitor Capabilites

ESD电压大小和电容容值
对于特定ESD测试，容值越小，加到电容上的电压越高，参考ESR放电模型可以得出这样的结论。
电容容值大，可以抵抗较高的电平。实际加在电容上的电压受空气放电的影响，和外壳容器大小是相关的。

Dielectric materials and Rated Voltage

• C0G will wishstand higher levels of ESD for the same voltage rating and capacitance value
• Higher voltage ratings are important if higher ESD levels were going to be involved
• For the same chip size， as the voltage rating increases， the maximum capacitance available decreases

填充材料和额定电压
这里有几点要注意的，首先C0G这种材质的电容最稳定也是性能最好的对于过ESD实验来说，其次电容的额定电压越大过高等级的ESD实验越有帮助。最后同样尺寸的电容，额定电压增加时，容值是受限的（电容发展越来越快的情况下，这种情况在改善。）

Chip Size

• Chip size has little effect on basic ESD capability，providing the same capacitance value is available at the same voltage rating
• For smaller chip sizes， the maximumu availabe capacitance at the same voltage rating decreases
• Reduction of chip size should be evaluated carefully for ESD critical appliactions.This is  especially true if it is necessary to trade off voltage rating or capacitance value
• Use of 0603 chip sizes will most likely result in lower ESD levels.Air Breakdown is a factor to be considered
• Chip sizes samller than 0603 should not be used in ESD critical Applications

电容封装大小
   电容大小对ESD能力影响不大，如果是同样的容值和同样的额定电压的情况下。
   越小的封装，其最大可实现的容值是受限制的，在额定电压情况相同的条件下。
   减小电容封装在严酷的ESD要求下需要谨慎。
   0603的电阻普遍用在低ESD要求下，空气击穿是一个主要因素。小于0603不能使用。

Voltage Coefficient

• C0G dielectric materials are close to ideal， and are not affected by voltage coefficients
• X7R dielectric materials are Ferro electric， this effect increase the voltage applied
• Higher voltage ratings are again desirable to reduce the impact of the voltage coefficient on the voltage applied
• Smaller size chips may also influence the impact of the voltage coefficient

电压增加对容值的影响，C0G来说几乎不变，X7R会增大，额定电压高会削弱这种影响。小封装也会对此起作用。
下面为实验和分析数据，摘自KEMET分析报告