ESD（Electro-Staticdischarge）意為“靜電釋放”
　　靜電是一種客觀存在的自然現象，產生的方式多種，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)和作用時間短(us：10-6 S)，靜電測量時復現性差，表現為瞬態(tài)的現象多。日常生活中，我們的身上和周圍就帶有很高的靜電電壓，幾千伏甚至幾萬伏。
　　ESD問題是一個系統(tǒng)工程，在設計時可從幾個方面著手。一是要保證產品本身不會因產生強靜電感應而自我毀滅，如增加屏蔽和隔離措施、通過增大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，不同廠家的同一種芯片性能也會有所不同，在芯片說明中一般都有提到；三是增設保護電路，抵御外來的靜電。
　　最好的技術應該是既能滿足使用要求，又能做到成本最低。產品在保修期內損壞，廠商通常要為用戶免費維修或進行更換。如果產品故障率高居不下，不僅會增加維修成本、減少利潤，甚至要召回失敗產品而影響制造商聲譽。面對越來越脆弱的芯片，研究和實施防靜電技術以提高制造成品率、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題。本文以電腦為例，介紹ESD相關知識，希望對大家有借鑒意義。 　　一、芯片的防靜電設計
　　隨著芯片速度的提高，為了縮短引腳長度而減少信號串擾，CPU和SoC （System on Chip）等超大規(guī)模IC芯片的封裝越來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），換句話說，芯片自身成了一個巨大的電容器。
　　如果芯片設計者對此問題沒有足夠認識，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，芯片在接觸到工作臺或包裝盒的瞬間，就會產生強烈的靜電釋放，以致于芯片損壞在制造過程之中，成品率降低了，生產成本提高了。
　　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禍根。諾大的金屬體無異于一個靜電接收天線，極易吸附芯片周圍的電場，以及芯片附近導線上的電荷，這個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有考慮到這個因素，到了用戶手中再發(fā)現普遍存在問題而不得不把產品召回時，損失就更大了。

　　二、整機的屏蔽與接地設計
　　在產品生產車間，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，電腦在應用過程中，還是會給ESD以可乘之機。為了避免感應靜電的危害，需要對整機進行屏蔽和接地。
　　產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、光驅等設備，以及包裹在信號線外面的金屬屏蔽網，均通過機箱連接成一個整體，然后再通過電源地線接入大地，這樣不僅可以消除外來的感應靜電，也可以消除旋轉設備自身所產生的摩擦靜電。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，因此成為產品中的重點保護對象。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。由于板卡上邏輯電路無法承受千伏級電壓，所以必須將之排除在電路之外。在各個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(qū)域的侵入。
　　接口電路中最簡易的防靜電措施是：在線路中串連一個低阻值的電阻，來限制ESD的電流，或者在信號線與地線之間接如一個小電容，來釋放ESD電流。不過這些措施會對信號產生衰減和延遲，不利于信號傳輸。
　　近幾年生產的主板中，在鍵盤、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，是利用寄生電路實現的。當ESD作用時，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TVS二極管、具有多路保護作用的微型貼片元件，常見的封裝形式有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作用、起過幾次作用，我們都無法知道。但是，如果沒有它們的暗中保護，電腦就會經常給我們帶來麻煩。

　　四、對產品進行ESD測試
　　大家知道，電子產品必須通過EMC（電磁兼容性）性能測試，貼上EMC標志，才能進入國際市場。目前最為權威的EMC標準當屬國際電工委員會制定的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）。對電腦產品所進行的ESD試驗也是以IEC61000-4-2作為標準的。
　　IEC61000-4-2規(guī)定的ESD測試有兩個項目：接觸電壓測試和空氣放電測試。接觸電壓測試時，ESD信號發(fā)生器產生最高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，發(fā)生放電。空氣放電測試時，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。
　　在產品設計、元器件篩選和制造過程的每一個環(huán)節(jié)出了問題，都可能釀成災難性事故，而ESD測試是發(fā)現設計問題、考驗元器件質量和查找制造缺陷的有效手段。