ESD auf Display

[B.P. (Gast)]

Hallo,

habe ein ESD Problem mit einem alphanumerischen 1 Zeilen Display.
Bei Beschuss mit +-6kV auf den Displayrahmen, steigt das Display aus.
Der Displayrahmen ist nicht direkt berührbar. Er verbirgt sich hinter 
einer ca. 1mm dicken Kunststofffolie. Das Display ist in ein geerdetes 
Frontblech aus Metall eingelassen.

Setze ich eine Kupferfolie mit Aussparung für das Display- Anzeigefeld 
vor den Displayrahmen, steigt das Display nicht aus.

Wie sind eure Erfahrungen?
*Ist es üblich, dass der Displayrahmen vor ESD abgeschirmt sein muss?
*Gibt es eine andere Möglichkeit, das Display ESD robust zu machen?


Gruß

[Anja (Gast)]

B.P. schrieb:
> Gibt es eine andere Möglichkeit, das Display ESD robust zu machen?

Mehr Abstand?

ESD ist leider sehr vielschichtig.
Hast Du nur eine Frontplatte oder ein allseitig geschlossenes Gehäuse.
Wie sind die einzelnen Gehäuseteile untereinander verbunden. (punktuell 
oder durchgehend homogen).
Wie fließt der ESD-Strom ab?
Wie sind die Streukapazitäten zur Umgebung?
Gehen ungefilterte Leitungen (Versorgung, Datenleitungen) von der 
Frontplatte ab?
Warum kommt es überhaupt zur Entladung ist die Frontfolie etwa nicht 
isolierend?


Übrigens: ob die Frontplatte geerdet ist spielt bei ESD nur eine 
untergeordnete Rolle.

Gruß Anja

[Christoph B. (christophbudelmann)]

B.P. schrieb:
> Wie sind eure Erfahrungen?
> *Ist es üblich, dass der Displayrahmen vor ESD abgeschirmt sein muss?
> *Gibt es eine andere Möglichkeit, das Display ESD robust zu machen?

Die Displays sind zumindest immer wieder ein beliebtes Problem.

Was ich zunächst einmal nachschauen würde, wäre ob der Display-Rahmen 
geerdet ist bzw. mit der Masse des Displays verbunden ist. Manchmal 
lässt sich dies durch eine Lötbrücke auf der Display-Platine selbst 
verändern.

[ESDi (Gast)]

>*Ist es üblich, dass der Displayrahmen vor ESD abgeschirmt sein muss?

Ja, das ist durchaus üblich.

>*Gibt es eine andere Möglichkeit, das Display ESD robust zu machen?

Manchmal kann man mit ein paar kleinen Caps den Rahmen mit dem Gehäuse 
verbinden und die ESD Ströme zum Gehäuse leiten. Aber so wie du das 
gemacht hast, funktioniert es doch.

Noch ein Tipp: Klatsch das Display nicht direkt an die Frontplatte, 
sondern halte ein paar Millimeter Abstand.

[B.P. (Gast)]

Danke für die Antworten.
Eine Lösung ist ja vorhanden.
Es geht mir auch um ein besseres Verständniss für das Thema.

Bei dem Beschuss auf den Displayrahmen wie in Skizze gezeigt, ist es so, 
dass nur das Display gestört wird (ausfällt). Der weiter hinten im 
allseitig geschlossenen Gehäuse liegende uC läuft unbeeindruckt weiter.

Das Frontblech ist massiv gut und flächig mit Chassis und Deckel 
verbunden.
An der Stelle, wo auf den Displayrahmen geschossen wird, befindet sich 
kein schirmendes Frontblech (siehe Skizze links). Ob Displayrahmen 
schwebend oder dünn (nicht massiv)  mit GND (Funktionserde) verbunden, 
spielt keine Rolle. Display steigt aus.


Unsicherheiten meinerseits:
Angenommen, der Displayrahmen ins an einem seiner sechs –Klemmfüßchen- 
mit GND seiner Trägerleiterplatte verbunden. Dann würde bei einem 
Beschuss auf den Rahmen ein kurzzeitig (ns) hoher Strom im A Bereich 
über diese Anbindung nach GND fließen.

Der hohe Strom bringt ein H-Feld mit und es wird in benachbarte 
Leiterbahnen Störspannung induziert.

Ist diese Displayrahmen GND Anbindung nicht vorhanden oder eher eine 
dünne lange Leiterbahn, so ist dies wohl als Induktivität + Widerstand 
zu sehen und die auf den Displayrahmen aufgebrachte Ladung kann nur 
langsam abfließen. In diesem Fall wird die Ladung auf dem Displayrahmen 
wohl über das E-Feld auf niedere Potentiale aufkoppeln. Das könnte doch 
auch zum Fehlverhalten des Displays führen.

Wo ist die Störursache eher zu suchen?
*H-Feld Problematik, durch einen hohen Strom?
*E-Feld Problematik, durch aufgebrachte Ladung auf den Displayrahmen,
 welche als E-Feld auf darunterliegende Signalleitungen und GND Flächen
 koppelt?

Bei diesem Displaytyp ist es möglich den Displayrahmen über einen 
Lötpunkt mit Displaymasse zu verbinden. Alternativ kann auch eine 0603 
Bauform die Verbindung herstellen.

Ein Kupferfolienschirm wie in Skizze rechts zu sehen, hat geholfen.
Denke, ich sollte verhindern, dass die ESD Ladung überhaupt auf den 
Displayrahmen abgegeben werden kann. Wenn diese auf dem Rahmen ist, habe 
ich so oder so Probleme.

Vermute, wenn ich den schwebenden (nicht mit GND verbunden) 
Displayrahmen von seinem Lack befreie und diesen mit dem Frontblech 
verbinde, dann sollte ich hinsichtlich ESD wohl tendenziell eher keine 
Probleme haben.


Wie hoch können Ströme bei ESD Beschuss werden?
Welche Ladung wird abgegeben?
Gehe ich recht in der Annahme, dass der ESD Funke von der ESD 
Pistolenspitze eher auf große Flächen (z.B. GND oder VCC) koppelt und 
nicht auf dünne GND-, VCC- oder Signalleitungen? Oder ist das wie bei 
einem Blitz. Er schlägt in den nächsten höchsten Punkt mit größtem 
Potentialunterschied ein?

--Noch ein Tipp: Klatsch das Display nicht direkt an die Frontplatte,
sondern halte ein paar Millimeter Abstand.--

Ist hier die nichtleitende Frontfolie gemeint?
Oder sollte der Displayrahmen auch einen gewissen Abstand zum 
Umrandenden Frontblech haben?

Danke und Gruß

[Anja (Gast)]

B.P. schrieb:
> Ein Kupferfolienschirm wie in Skizze rechts zu sehen, hat geholfen.
> Denke, ich sollte verhindern, dass die ESD Ladung überhaupt auf den
> Displayrahmen abgegeben werden kann. Wenn diese auf dem Rahmen ist, habe
> ich so oder so Probleme.

Ich verstehe nicht wie überhaupt durch die (nichtleitende?) Frontfolie 
eine Entladung auf den Displayrahmen möglich ist. Im Normalfall werden 
beim Test nur normale "Bedienvorgänge" am Gerät geprüft und nicht mit 
der Prüfspitze die Isolation (außer ggf. Lack) absichtlich beschädigt.

B.P. schrieb:
> Ist hier die nichtleitende Frontfolie gemeint?
> Oder sollte der Displayrahmen auch einen gewissen Abstand zum
> Umrandenden Frontblech haben?

Beides hilft: einmal wird die Parasitäre Kapazität kleiner und zum 
anderen durch den Abstand das magnetische Feld.

B.P. schrieb:
> Wie hoch können Ströme bei ESD Beschuss werden?
> Welche Ladung wird abgegeben?

Der Entladewiderstand ist je nach Norm unterschiedlich (HBM, Machine 
Model) entweder 150 Ohm oder 330 Ohm (Den Worst Case Strom kannst Du 
dann aus den 6 KV ausrechnen).
Ladung ist normalerweise 150pF und Aufladespannung.


Gruß Anja