חשמל סטטי מגוף האדם, הסביבה ואפילו בתוך מכשירים אלקטרוניים עלול לגרום לנזקים שונים לשבבי מוליכים למחצה מדויקים, כגון חדירת שכבת הבידוד הדקה בתוך רכיבים; פגיעה בשערי רכיבי MOSFET ו- CMOS; נעילת הדק במכשיר CMOS; צומת PN בהטיה הפוכה; צומת PN הטיה חיובית קצרה; ממיסים את חוט הריתוך או חוט האלומיניום בתוך המכשיר הפעיל. על מנת לחסל את ההפרעה והנזק של פריקה אלקטרוסטטית (ESD) לציוד אלקטרוני, יש לנקוט במגוון אמצעים טכניים למניעה.

במהלך לוח PCB עיצוב, התנגדות ESD של PCB ניתן למימוש באמצעות שכבות, פריסה והתקנה נכונה. במהלך תהליך העיצוב ניתן להגביל את רוב שינויי העיצוב להוספה או הסרה של רכיבים באמצעות חיזוי. על ידי התאמת פריסת הלוח והחיווט, ניתן למנוע היטב את ה- ESD. להלן מספר אמצעי זהירות נפוצים.

כיצד לממש עיצוב התנגדות ESD של PCB

1. השתמש PCB רב שכבתי ככל האפשר. בהשוואה ל- PCB דו צדדי, מטוס הקרקע ומישור הכוח, כמו גם המרווח ההדוק בין חוט האות לחוט הארקה יכול להפחית את העכבה במצב משותף וצימוד אינדוקטיבי, ולגרום לו להגיע ל 1/10 עד 1/100 מה PCB דו צדדי. נסה למקם כל שכבת אות קרוב לשכבת כוח או קרקע. עבור PCBS בצפיפות גבוהה עם רכיבים על המשטח העליון והתחתון, חיבורים קצרים מאוד והרבה מילוי טחון, שקול להשתמש בקווים פנימיים.

2. עבור PCB דו צדדי, יש להשתמש באספקת חשמל שזורה היטב ורשת קרקע. כבל החשמל נמצא ליד הקרקע ויש לחבר אותו ככל האפשר בין הקווים האנכיים והאופקיים או אזורי המילוי. גודל הרשת של צד אחד יהיה פחות או שווה ל -60 מ”מ, או פחות מ -13 מ”מ במידת האפשר.

3. ודא שכל מעגל הוא קומפקטי ככל האפשר.

4. הניחו את כל המחברים בצד עד כמה שניתן.

5. במידת האפשר, הוביל את כבל החשמל ממרכז הכרטיס לאזורים הפגיעים לנזקי ESD ישירים.

6, בכל שכבות ה- PCB מתחת למחבר המוביל מחוץ למארז (קל להיפגע ישירות על ידי ESD), הניחו מארז רחב או קרקע מלאת מצולעים, וחברו אותם יחד עם חורים במרווחים של כ -13 מ”מ.

7. הנח חורי הרכבה בקצה הכרטיס, והכריות העליונות והתחתונות של השטף הפתוח מחוברות לקרקע המארז סביב חורי ההרכבה.

8, הרכבת PCB, אל תיישם הלחמה על הכרית העליונה או התחתונה. השתמש בברגים עם מכונות כביסה מובנות על מנת לספק מגע הדוק בין הלוח המודפס למארז/מגן מתכת או לתמיכה על משטח הקרקע.

9, בכל שכבה בין המארז לקרקע המעגל, כדי להגדיר את אותו “אזור בידוד”; במידת האפשר, שמור על המרווח על 0.64 מ”מ.

10, בחלקו העליון והתחתון של הכרטיס ליד מיקום חור ההתקנה, כל 100 מ”מ לאורך קרקע השלדה ומעגל עם קו רחב של 1.27 מ”מ יחד. סמוך לנקודות חיבור אלה, משטח או חור הרכבה להתקנה מוצבים בין קרקע השלדה לקרקע המעגל. ניתן לחתוך חיבורי קרקע אלה בעזרת להב כדי להישאר פתוחים, או לקפוץ בעזרת חרוזים מגנטיים/קבלים בתדר גבוה.

11, אם לוח המעגל לא יוכנס לתוך תיבת המתכת או התקן הסיכוך, לא ניתן לצפות את החלק התחתון והתחתון של חוט הקרקע שלדה של מעגל הלוח בהתנגדות הלחמה, כך שניתן להשתמש בהם כאלקטרודה של קשת ESD.

12. הגדר טבעת סביב המעגל באופן הבא:

(1) בנוסף למחבר הקצה והמארז, כל הפריפריה של הטבעת ניגשת.

(2) ודא שרוחב כל השכבות גדול מ- 2.5 מ”מ.

(3) החורים מחוברים בטבעת כל 13 מ”מ.

(4) חבר את הקרקע הטבעת ואת הקרקע המשותפת של המעגל הרב שכבתי יחד.

(5) ללוחות כפולים המותקנים במקרי מתכת או במכשירי מיגון, קרקע הטבעת תחובר לקרקע המשותפת של המעגל. יש לחבר את המעגל הדו-צדדי הבלתי מוגן לקרקע הטבעת, קרקע הטבעת לא צריכה להיות מצופה בשטף, כך שקרקע הטבעת תוכל לפעול כמוט פריקה של ESD, פער לפחות ברוחב 0.5 מ”מ על קרקע הטבעת (כל שכבות), כך שניתן להימנע מלולאה גדולה. חיווט האות לא צריך להיות פחות מ- 0.5 מ”מ מהקרקע הטבעת.

באזור שיכול להיפגע ישירות על ידי ESD, יש להניח חוט קרקע ליד כל קו אות.

14. מעגל הקלט/פלט צריך להיות קרוב ככל האפשר למחבר המתאים.

15. יש למקם את המעגל הרגיש ל- ESD ליד מרכז המעגל, כך שמעגלים אחרים יכולים לספק להם אפקט מיגון מסוים.

16, הממוקם בדרך כלל בנגד סדרה ובחרוזים מגנטיים בקצה המקבל, ולאותם נהגי כבלים הפגיעים ל- ESD, יכולים לשקול גם הצבת נגד סדרה או חרוזים מגנטיים בקצה הנהג.

17. מגן חולף ממוקם בדרך כלל בקצה המקבל. השתמש בחוטים עבים קצרים (רוחב פחות מ- 5x, רצוי פחות מ- 3x רוחב) לחיבור לרצפת המארז. קווי האות והקרקע מהמחבר צריכים להיות מחוברים ישירות למגן החולף לפני שניתן לחבר את שאר המעגל.

18. הנח את קבל המסנן במחבר או בטווח של 25 מ”מ ממעגל הקבלה.

(1) השתמש בחוט קצר ועבה לחיבור המארז או מעגל הקבלה (אורך קטן מ- 5 פעמים הרוחב, רצוי פחות מ -3 פעמים הרוחב).

(2) קו האות וחוט הארקה מחוברים תחילה לקבל ולאחר מכן מחוברים למעגל הקבלה.

19. וודא כי קו האות קצר ככל האפשר.

20. כאשר אורך כבלי האות גדול מ- 300 מ”מ, יש להניח כבל הארקה במקביל.

21. ודא ששטח הלולאה בין קו האות ללולאה המתאימה הוא קטן ככל האפשר. עבור קווי אות ארוכים, יש לשנות את המיקום של קו האות וקו הקרקע כל כמה סנטימטרים כדי לצמצם את שטח הלולאה.

22. העבר אותות ממרכז הרשת למעגלי קליטה מרובים.

23. ודא ששטח הלולאה בין ספק הכוח לקרקע הוא קטן ככל האפשר. מקם קבל בתדר גבוה ליד כל פין חשמל של שבב ה- IC.

24. הצב קבל מעקף בתדר גבוה בתוך 80 מ”מ מכל מחבר.

25. במידת האפשר, מלא את השטחים שאינם בשימוש באדמה, וחבר את כל שכבות המילוי במרווחים של 60 מ”מ.

26. ודא כי הקרקע מחוברת לשני הקצוות הנגדים של כל שטח מילוי קרקע גדול (בערך גדול מ- 25 מ”מ*6 מ”מ).

27. כאשר אורך הפתח באספקת החשמל או במטוס הקרקע עולה על 8 מ”מ, חבר את שני צידי הפתח בקו צר.

28. אסור להציב קו איפוס, קו אות קטע או קו אות קצה ליד קצה הלוח המודרני.

29. חבר את חורי ההרכבה עם הקרקע המשותפת של המעגל, או בודד אותם.

(1) כאשר יש להשתמש בסוגר המתכת עם מכשיר הסימון או השלדה המתכתית, יש להשתמש בהתנגדות לאפס אוהם למימוש החיבור.

(2) לקבוע את גודל חור ההרכבה בכדי להשיג התקנה אמינה של מתכת או פלסטיק, בחלק העליון והתחתון של חור ההרכבה לשימוש בכרית גדולה, הכרית התחתונה לא יכולה להשתמש בהתנגדות השטף, ולהבטיח כי החלק התחתון כרית אינה משתמשת בתהליך ריתוך גל לריתוך.

30. לא ניתן לסדר כבלי אות מוגנים וכבלי אות לא מוגנים במקביל.

יש להקדיש תשומת לב מיוחדת לחיווט קווי איפוס, הפרעה ושליטה.

(1) יש להשתמש בסינון בתדירות גבוהה.

(2) התרחק ממעגלי הכניסה והפלט.

(3) התרחק מקצה הלוח.

32, PCB צריך להיות מוכנס לתוך המארז, אין להתקין אותו במצב הפתיחה או במפרקים פנימיים.

שימו לב לחיווט של קו האות מתחת לחרוז המגנטי, בין הרפידות ועלול ליצור קשר עם החרוז המגנטי. כמה חרוזים מוליכים חשמל בצורה טובה למדי ועלולים לייצר נתיבים מוליכים בלתי צפויים.

אם מארז או לוח אם להתקנת מספר מעגלים, צריך להיות הרגיש ביותר ללוח חשמל סטטי באמצע.