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es摄像头清洗(ESD之摄像头常见的静电故障原因分析及整改)

es摄像头清洗(ESD之摄像头常见的静电故障原因分析及整改)从测试现像来看,摄像头整个系统重新启动,怀疑是底板的DSP被MCU复位,为了验证是否是这个问题,使用近场干扰仪,在MCU-RST信号线上近场干扰,问题复现,和静电枪测试现像一致。而且复位信号本是容易受静电干扰的敏感信号。基本确定敏感信号。(1)接触放电测试A点,摄像头会立刻重新启动实验现象如下:(1)接触放电测试A点,摄像头会立刻重新启动;(2)空气放电测试B点,图像会卡死,大约过二十秒会恢复到正常状态。

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1. 现象描述

某款摄像头产品在静电测试中,接触放电±6KV 和空气放电±8KV测试不通过。测试点如下图1所示:

es摄像头清洗(ESD之摄像头常见的静电故障原因分析及整改)(1)

图1 某款摄像头

实验现象如下:

(1)接触放电测试A点,摄像头会立刻重新启动;

(2)空气放电测试B点,图像会卡死,大约过二十秒会恢复到正常状态。

2. 原因分析

(1)接触放电测试A点,摄像头会立刻重新启动

从测试现像来看,摄像头整个系统重新启动,怀疑是底板的DSP被MCU复位,为了验证是否是这个问题,使用近场干扰仪,在MCU-RST信号线上近场干扰,问题复现,和静电枪测试现像一致。而且复位信号本是容易受静电干扰的敏感信号。基本确定敏感信号。

(2)空气放电测试B点,图像会卡死,大约过二十秒会恢复到正常状态

从测试现像及测试位置来看B点更靠近前端sensor板。图像卡死,说明前端sensor板挂死,而后恢复到正常状态,说明sensor重新恢复,二十秒是一种恢复机制设定。摄像头采用分板设计,架构示意如图2所示,B点为空气放电,而sensor与结构不搭接,推断为空间干扰,而散热片比较大相当于接受干扰的天线。而且散热片与sensor通过分布电容耦合干扰。去除散热器后,静电枪测试无图像卡死现像。

es摄像头清洗(ESD之摄像头常见的静电故障原因分析及整改)(2)

图2 摄像头基本架构图

3. 解决措施 (1)接触放电测试A点,摄像头会立刻重新启动

复位信号受到干扰一般有三种解决方案:

1、提高复位信号的电平;

2、增加滤波措施;

3、软件上设置复位信号检测时间。

此处选择第二种方案,在复位线上靠近DSP管脚串联100欧姆电阻及并联1nF电容 最终测试A点未出现重启现像。

去除散热片,因为散热需要是不能去除的。因此从减少分布电容着手:

1. 增加导热垫厚度,变相的增大散热片与sensor芯片之间的距离,从而减少分布电容;

2. 因为导热垫规格限制,我们同时改变散垫片的形状。此处借助仿真来进行仿真量化。如下图3所示,选择sensor芯片与PCB的GND之间两个电压观察点,原始散电场测试后会产生1.6V的压差,通过增加导热垫及散热器形状将电压降至0.6V对芯片影响不大,通过测试。

es摄像头清洗(ESD之摄像头常见的静电故障原因分析及整改)(3)

图3 仿真表面电流

最终修改方案:

(1) 增厚导热垫厚度至3mm;

(2) 改变散热器形状,如下图4所示,减少对芯片的分布电容。

es摄像头清洗(ESD之摄像头常见的静电故障原因分析及整改)(4)

图4 散热片结构设计

4. 思考与启示

复位和重启现像是静电测试中最常见的现像,而复位信号属于敏感信号,在设计中一定要注意远离放电点,并预留滤波器件。芯片上加散热器会增加芯片的空间散电场的耦合干扰,可以从散热器与芯片的间距及形状来控制之间,而静电仿真可以量化干扰场的大小及表面电流路径。

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