一种ESD防护装置及可穿戴设备的制作方法

一种esd防护装置及可穿戴设备
技术领域
1.本实用新型属于电子器件保护装置技术领域，具体地说，是涉及一种静电防护装置。


背景技术：

2.esd是electro
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static discharge的简称，其中文意思是“静电放电”，是指具有不同静电荷电位的物体相互靠近或直接接触引起的电荷转移。静电可以在不经意间将电子器件击穿,造成电子产品功能紊乱，甚至部件损坏。因此，在电路设计中，做好esd防护是保证电子产品使用安全的重要环节。
3.在现有的esd防护措施中，对于布设在pcb板上的电子器件，通常采用在连接电子器件的前置线路中并联esd放电二极管，通过esd放电二极管将引入到pcb板上的静电电流泄放到地，使静电电流无法到达电子器件，继而起到静电防护的作用。
4.而对于布设在pcb板以外的电子器件（例如耳机产品中的麦克风、扬声器等，一般布设在紧邻耳机外壳的部位；再例如某些传感器、马达等，都独立于pcb板单独布设），通常采用封堵或引导的esd防护措施。所谓封堵，即采用密封的方式，使用绝缘材料对电子器件进行保护，以防止静电电荷进入电子器件。所谓引导，即在紧邻电子器件的位置设置尖端放电点，用于吸引静电电荷，从而减小高压电荷对电子器件造成的损害。
5.这种针对布设在pcb板以外的电子器件设计的esd防护措施存在的主要问题是：
6.1、被动防御。无论采用封堵还是引导，都是被动地对静电电荷进行防御，只能低效地对高速电荷进行阻挡或引导。由于静电电荷的速度很快，薄的绝缘层被击穿的概率较高，而尖端放电对于高速电荷的吸引也明显不足，因此一般来说，这种防静电方式收效甚微。
7.2、对于某些特定位置，例如麦克风孔、扬声器孔等，堵孔是行不通的，因此无法采用封堵的方式对麦克风和扬声器进行esd防护。
8.3、由于尖端放电需要特殊结构，因此，对生产工艺要求较高。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提供一种esd防护装置，可以对布设在pcb板以外的电子器件起到有效的静电防护作用。
10.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
11.在一个方面，本实用新型提出了一种esd防护装置，用于布设在电子产品的外壳内，且位于外壳与电子器件之间；所述esd防护装置包括磁极板、电极板和隔离层；其中，所述磁极板包括相对布设的n极板和s极板；所述电极板至少包括两块，分置于n极板和s极板相邻的两个端部之间，且在使用时与电子产品的电源地直连；所述电极板和磁极板周向环绕布设；所述隔离层在所述周向上环绕所述电极板和磁极板的外围布设一圈。
12.在本技术的一些实施例中，所述电极板优选采用针板或者导电毛刷，以起到吸引静电电荷的作用，继而实现静电电荷的快速泄放。
13.在本技术的一些实施例中，所述电极板优选设置两块，且优选设计所述n极板、s极板与每一块电极板的形状和尺寸均相同。这样，四个极板在其所围成的筒状结构中便以四等分的形式排布，以提高esd防护装置在电子产品中布设的便捷性。
14.在本技术的一些实施例中，所述n极板、s极板和每一块电极板均优选设计成弧形板，围绕形成圆筒状结构。
15.在本技术的一些实施例中，所述隔离层由绝缘材料制成闭合结构，在周向上完全包覆所述磁极板和电极板，以避免静电电荷发生泄漏。
16.在另一个方面，本实用新型还提出了一种可穿戴设备，包括外壳以及布设在外壳内部需静电防护的电子器件，在所述外壳与所述电子器件之间布设有esd防护装置，所述esd防护装置包括磁极板、电极板和隔离层；其中，所述磁极板包括相对布设的n极板和s极板；所述电极板至少包括两块，分置于n极板和s极板相邻的两个端部之间，且与可穿戴设备的电源地直连；所述电极板和磁极板周向环绕布设；所述隔离层在所述周向上环绕所述电极板和磁极板的外围布设一圈；所述esd防护装置的两端开口分别朝向所述外壳和所述电子器件。
17.在本技术的一些实施例中，所述电子器件可以是麦克风或者扬声器，在所述外壳上与所述麦克风或扬声器相对应的位置开设有孔洞或缝隙；配置所述n极板和s极板的相对位置，使通过所述孔洞或缝隙引入外壳的静电电荷完全进入所述n极板与s极板所形成的磁场，以最大概率防止静电电荷到达麦克风或者扬声器，提高对麦克风或者扬声器的静电防护效果。
18.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的esd防护装置采用电极板配合磁极板构成筒状结构，在静电电荷进入筒体时会经过磁极板所形成的磁场，由于电荷在磁场中高速运动时会产生较大的洛伦磁力，洛伦磁力会使电荷的运动轨迹发生偏移，使其落到电极板上，进而通过电极板传导至电源地实现泄放，由此便达到了静电主动防御的效果，在极大概率上可以防止静电电荷到达电子器件，实现有效的静电防护。
19.本实用新型的esd防护装置尤其适合应用在配置有麦克风和扬声器的可穿戴设备中，例如耳机产品中，以对通过麦克风孔或者扬声器孔引入外壳的静电电荷实现主动引导和有效防御，继而提高该类可穿戴设备使用的安全性。
20.结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
21.为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1是本实用新型所提出的esd防护装置的一种实施例的结构示意图；
23.图2是图1所示的esd防护装置的一种实施例的横截面结构示意图；
24.图3是将图1所示的esd防护装置应用于耳机产品中的一种实施例的布设位置示意图。
具体实施方式
25.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细地说明。
26.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“内”、“外”等指示方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本实用新型的限制。
27.本实施例针对电子产品中布设在pcb板以外的电子器件设计esd防护装置，以解决静电对该类电子器件造成冲击损坏的问题。
28.结合图1、图2所示，本实施例的esd防护装置10由磁极板、电极板和隔离层5围成。其中，磁极板和电极板以交替间隔的形式在周向上环绕布设，围成一圈；隔离层5在所述周向上环绕电极板和磁极板的外围布设一圈，由此使得所述esd防护装置10整体呈筒状结构。在本实施例中，所述筒状结构不限于圆筒状，也可以是方筒、椭圆筒或者多边形筒等多种不同横截面形状但两端开口的筒形。
29.其中，磁极板包括n极板1和s极板2，在筒状结构中呈彼此相对的位置关系，以用于在筒体中形成磁场。
30.电极板由导电金属制成，可以布设两块或者更多块，且布设位置应介于n极板1与s极板2之间。本实施例优选采用两块电极板3、4，分置于n极板1和s极板2的两对相邻的端部之间，由此两块电极板3、4在筒状结构中也呈彼此相对的位置关系，以用于对落到电极板3、4上的静电电荷e进行传导。将所述电极板3、4通过导线直连到电子产品的电源地，所述电源地通常布设在电子产品的pcb板上，且应与pcb板上的系统地相隔离。通过将电极板3、4与电源地直连，可以使静电电荷e通过电极板3、4传导至电源地，进而通过电源地泄放，以消除静电对电子产品的影响。
31.作为一种优选实施例，所述电极板3、4优选采用针板或者高导电毛刷。针板上的每一根针或者高导电毛刷上的每一个毛刺，都相当于一个尖端放电针，可以吸引静电电荷e，以实现对静电电荷e有效泄放。
32.隔离层5由绝缘材料制成，环绕布设在磁极板与电极板围成的筒状结构的外围，以起到防止静电电荷e泄漏的作用。在本实施例中，所述隔离层5优选设计成闭合筒状，在筒周方向上完全包覆所述磁极板和电极板，以将静电电荷e完全封锁在筒体。
33.为了实现磁极板与电极板之间的绝缘隔离，本实施例在磁极板与电极板的每一对相邻的端部之间均留出空隙6，如图2所示。所述空隙6的宽度w优选设置在1mm~5mm之间，在确保极板之间有效隔离的同时，尽量减少静电电荷e穿过所述空隙6的数量。
34.当然，也可以在所述空隙6中填充绝缘材料，以进一步提高隔离效果，本实施例对此不进行具体限制。
35.作为一种优选实施例，出于简化加工工艺等方面的考虑，本实施例优选将n极板1、s极板2以及两个电极板3、4均设计成弧形板，且形状和尺寸均相同，围绕形成圆筒状结构，以便于隔离层5在其外围包覆。
36.设计所述磁极板与电极板围成的筒状结构的长度l不小于1cm，如图1所示，由此可以为静电电荷e在筒内的传播提供足够长的路径，降低静电电荷e穿过筒体到达电子器件的概率，提高静电防护效果。
37.将本实施例的esd防护装置10应用到电子产品中时，可以将esd防护装置10安装在电子产品的外壳与需要静电保护的电子器件之间。该类电子器件一般布设在电子产品的pcb板之外，且比较靠近外壳的位置。其具体安装方式为：将磁极板、电极板以及隔离层所形成的筒状结构，以横置的方式安装在电子产品的外壳与电子器件之间，即，筒状结构的一端开口朝向外壳上易引入静电的位置，筒状结构的另外一端开口朝向电子器件。
38.以耳机作为所述电子产品为例进行说明。如图3所示，在耳机产品中除了设置有扬声器外，还经常设置有麦克风9。在耳机产品的外壳7上对应麦克风9的位置往往开设有孔洞或缝隙，通常称之为收音孔8，以方便外界的声波能够顺利地穿过所述收音孔8被布设在外壳7内的麦克风9拾取到。同理，在耳机产品的外壳7上对应扬声器的位置往往开设有多个孔洞或缝隙，通常称之为出音孔，以便于扬声器输出的声音能够穿过所述出音孔，并能以较大的输出功率传播到外界，被人耳收听到。
39.对于耳机产品而言，在使用过程中，外界的静电很容易通过收音孔8或者出音孔进入耳机内部，继而对麦克风9或者扬声器造成冲击，严重时会导致麦克风9或者扬声器损坏。为了对麦克风9和扬声器实现静电保护，可以在耳机产品中布设本实施例的esd防护装置10，即，将本实施例的esd防护装置10布设在耳机产品的外壳7内，且位于收音孔8与麦克风9之间；或者，位于出音孔与扬声器之间。具体而言，将esd防护装置10的磁极板、电极板以及隔离层所形成的筒状结构的一端开口朝向收音孔8或者出音孔，另一端开口朝向麦克风9或者扬声器。筒状结构朝向收音孔8或者出音孔的一端开口的开口区域应完全覆盖外壳7上开设的收音孔8或者出音孔所涉及的区域，以使通过收音孔8或者出音孔引入耳机外壳7的静电电荷e能够全部进入esd防护装置10的筒体内。
40.配置n极板1和s极板2在筒状结构中的位置，以使通过收音孔8或者出音孔引入到耳机外壳7内的静电电荷e在进入筒体后，能够完全进入n极板1与s极板2所形成的磁场内，结合图1、图2所示。当静电电荷e进入磁场后，由于电荷在磁场中高速运动时会产生很大的洛伦磁力，而在洛伦磁力的作用下，会使电荷的运动轨迹发生偏移，再加上电极板3、4对电荷的吸引作用，从而可以使得静电电荷e向电极板3、4的方向运动。在狭长的筒体内，静电电荷e受到的洛伦磁力随电荷的大小以及运动速度的增加而增大，因此，大电荷和高速电荷会有更大的几率落在电极板3、4上，进而通过电极板3、4传导至电源地，并通过电源地泄放。
41.由于静电电荷e都具有大电荷和/或高速电荷的特性，因此，采用本实施例的esd防护装置10可以有效地泄放静电电荷e，以极大的概率防止静电电荷e到达麦克风9或者扬声器，从而起到有效的静电防护效果。
42.为了加快静电电荷e的放电速度，电极板3、4与电源地的连线应尽量短。
43.当然，对于在产品结构上会存在缝隙的可穿戴设备（例如ar眼镜等）而言，也可以采用在产品外壳内与所述缝隙对应的部位布设本实施例的esd防护装置10的方式，对产品内部的电子器件起到静电防护的作用，本实施例并不仅限于耳机产品。
44.应当指出的是，上述说明并非是对本实用新型的限制，本实用新型也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。