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在PCB設計時如何增強防靜電ESD功能

文章出處:行業動態 責任編輯:遞百科 發表時間:2023-03-15

在PCB的設計中,PCB的防靜電設計可以通過分層、合理布局和安裝來實現。在設計過程中,大多數設計修改可以通過預測限制在增加或減少組件。通過調整印刷電路板的布局布線,可以很好地防范ESD。


來自人體、環境甚至電子設備內部的靜電會對精密的半導體芯片造成各種損傷,如穿透元器件內部薄絕緣層;MOSFET和CMOS元件的柵極損傷;CMOS器件中的觸發器被鎖定;短路反向偏置PN結;短路的正向偏置PN結;熔化有源器件內部的焊接線或鋁線。為了去除ESD靜電放電對電子設備的干擾和損害,應采取各種技術措施進行防范。


在PCB的設計中,PCB的抗靜電設計可以通過分層、適當的布局布線和安裝來實現。在設計過程中,大多數設計修改可以通過預測限制在增加或減少組件。通過調整印刷電路板的布局,可以很好地防范ESD。以下是一些常見的注意事項。


盡可能使用多層PCB,與雙面PCB相比,接地層和電源層,以及信號線和地線之間緊密排列的間距,可以將共模阻抗和電感耦合減小到雙面PCB的1/10到1/100。盡量使每個信號層靠近電源層或接地層。對于頂面和底層表面有元器件、連接線很短、填充焊盤多的高密度PCB,可以考慮使用內層線。


對于雙面印刷電路板,應使用緊密纏繞的電網和接地網。電源線靠近地線,垂直和水平線路或填充區域之間應盡可能多的連接。一面的柵格尺寸小于或等于60毫米,如果可能,柵格尺寸應小于13毫米。


確保每個電路盡可能緊湊。


盡可能將所有連接器放在一邊。


如果可能,將電源線從卡的中心引出,并遠離容易直接受到ESD靜電影響的區域。


在引出機箱的連接器下方的所有PCB層(容易被ESD直接擊中),放置寬機箱地線或多邊形填充地線,并以13毫米左右的距離用過孔連接在一起。


在卡的邊緣放置一個安裝孔,安裝孔的外圍通過無阻焊劑的頂部和底部焊盤連接到機箱地上。


組裝PCB時,不要在頂層或底層的焊盤上施加任意焊料。帶有嵌入式墊圈的螺釘用于實現金屬機箱/屏蔽層或接地平面上的印刷電路板和支架之間的緊密接觸。


每層機箱接地和電路接地之間應設置相同的“隔離區”;如果可能,將間距保持在0.64毫米。


在靠近安裝孔的卡的頂層和底層,用1.27毫米寬的導線沿機箱接地每隔100毫米連接機箱接地和電路接地。在這些連接點附近,用于安裝的焊盤或安裝孔位于機箱接地和電路接地之間。這些接地連接可以用刀片切斷以保持暢通,也可以用磁珠/高頻電容連接。


如果電路板沒有放置在金屬機箱或屏蔽裝置中,阻焊層不能施加在電路板頂殼和底殼的接地線上,因此它們可以用作ESD靜電電弧的放電電極。


按照以下方式在電路周圍設置環形地:

(1)除了邊緣連接器和機箱地,在整個周邊放置環形地通路。

(2)確保所有層的環形地面寬度大于2.5毫米。

(3)每隔13毫米用過孔連接環形地。

(4)將環形地與多層電路的公共地相連。

(5)對于安裝在金屬機箱或屏蔽裝置中的雙面板,環形接地應與電路共同連接。非屏蔽雙面電路應使環形地與機箱地連接,環形地不能涂阻焊層,這樣環形地可以作為ESD的放電棒,在環形地(各層)的一定位置較少要放置0.5mm寬的間隙,以免形成大環路。信號布線和環形地之間的距離不能小于0.5毫米。

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