რატომ არის მგრძნობიარე ხაზები PCB კიდეები მიდრეკილია ESD ჩარევისკენ?

სისტემის გადატვირთვა მოხდა მაშინ, როდესაც დამიწების სკამი შემოწმდა ESD კონტაქტური გამონადენის გამოყენებით 6KV დამიწების ტერმინალში. გამოცდის დროს, Y კონდენსატორი, რომელიც დაკავშირებულია მიწის ტერმინალთან და შიდა ციფრული სამუშაო ადგილი გათიშული იყო და გამოცდის შედეგი მნიშვნელოვნად არ გაუმჯობესებულა.

ESD ჩარევა შედის პროდუქტის შიდა წრეში სხვადასხვა ფორმით. ამ შემთხვევაში აპრობირებული პროდუქტებისთვის, გამოცდის წერტილი არის გრუნტის წერტილი, ESD ჩარევის ენერგიის უმეტესი ნაწილი მიედინება დამიწების ხაზიდან, ანუ ESD დენი პირდაპირ არ შემოდის პროდუქტის შიდა წრეში, მაგრამ , IEC61000-4-2 სტანდარტული ESD სატესტო გარემოში ამ მაგიდის აღჭურვილობაში, დამიწების ხაზის სიგრძე დაახლოებით 1 მ, დამიწების ხაზი გამოიმუშავებს უფრო დიდ ტყვიის ინდუქციას (შეიძლება გამოყენებულ იქნას 1 u H/m– ის შესაფასებლად), ხდება ელექტროსტატიკური გამონადენის ჩარევა (ფიგურა 1 გადამრთველი K) დახურვისას, მაღალი სიხშირით (1 ნწ -ზე ნაკლები იზრდება ელექტროსტატიკური გამონადენის დენის გასწვრივ) გააკეთეთ ტესტირებული პროდუქცია შეხვდეს ადგილს ნულოვან ძაბვას (სურ. 1 გ წერტილის ძაბვა კ -ში დახურვისას არ არის ნული). ეს არასამთავრობო ნულოვანი ძაბვა მიწის ტერმინალში შემდგომში შევა პროდუქტის შიდა წრეში. ფიგურა 1 -ში მოცემულია ESD- ის ჩარევის სქემატური დიაგრამა PCB- ში პროდუქტის შიგნით.

ნახ. 1 ESD ჩარევის სქემატური დიაგრამა PCB- ში პროდუქტის შიგნით

სურათი 1 -დან ასევე ჩანს, რომ CP1 (პარაზიტული ტევადობა განმუხტვის წერტილსა და GND- ს შორის), Cp2 (პარაზიტული ტევადობა PCB დაფასა და საცნობარო იატაკს შორის), PCB დაფის სამუშაო ადგილი (GND) და ელექტროსტატიკური განმუხტვის იარაღი (მათ შორის დამიწების მავთულები ელექტროსტატიკური გამონადენი იარაღი) ერთად ქმნიან ჩარევის გზას, ხოლო ჩარევის დენი არის ICM. ამ ჩარევის გზაზე, PCB დაფა შუაშია და PCB აშკარად შეშფოთებულია ამ დროს ელექტროსტატიკური გამონადენით. თუ პროდუქტში არის სხვა კაბელები, ჩარევა იქნება უფრო მკაცრი.

როგორ გამოიწვია ჩარევამ გამოცდილი პროდუქტის გადატვირთვა? ტესტირებული პროდუქტის PCB– ის ფრთხილად შემოწმების შემდეგ აღმოჩნდა, რომ PCB– ში CPU– ს გადატვირთვის კონტროლის ხაზი მოთავსებული იყო PCB– ის პირას და GND სიბრტყის გარეთ, როგორც ეს ნაჩვენებია ფიგურა 2 – ში.

იმის გასაგებად, თუ რატომ არის დაბეჭდილი ხაზები PCB- ის პირას მგრძნობიარე ჩარევისთვის, დაიწყეთ პარაზიტული ტევადობით PCB- ში დაბეჭდილ ხაზებსა და საცნობარო დაფაზე. დაბეჭდილ ხაზსა და საცნობარო დამიწების ფირფიტას შორის არის პარაზიტული ტევადობა, რაც შეაფერხებს დაბეჭდილ სიგნალის ხაზს PCB დაფაზე. საერთო რეჟიმის ჩარევის ძაბვის სქემატური დიაგრამა, რომელიც ხელს უშლის დაბეჭდილ ხაზს PCB- ში, ნაჩვენებია სურათ 3 -ში.

სურათი 3 გვიჩვენებს, რომ როდესაც საერთო რეჟიმის ჩარევა (საერთო რეჟიმის ჩარევის ძაბვა საცნობარო დამიწების იატაკთან შედარებით) შედის GND- ში, ჩარევის ძაბვა წარმოიქმნება PCB დაფაზე დაბეჭდილ ხაზსა და GND- ს შორის. ეს ჩარევის ძაბვა დაკავშირებულია არა მხოლოდ დაბეჭდილ ხაზთან და PCB დაფის GND– ს წინაღობასთან (Z სურათი 3), არამედ პარაზიტული ტევადობა დაბეჭდილ ხაზსა და PCB– ში მითითებულ დასაბუთებულ ფირფიტას შორის.

თუ დავუშვებთ, რომ წინაღობა Z დაბეჭდილ ხაზსა და PCB დაფას GND უცვლელია, როდესაც პარაზიტული ტევადობა დაბეჭდილ ხაზსა და საცნობარო დამიწებას შორის უფრო დიდია, ჩარევის ძაბვა დაბეჭდილ ხაზსა და PCB დაფაზე GND უფრო დიდია. ეს ძაბვა გადახურულია PCB– ს ნორმალური სამუშაო ძაბვით და პირდაპირ იმოქმედებს PCB– ის სამუშაო წრეზე.

ნახ. 2 აპრობირებული პროდუქტის ნაწილობრივი PCB გაყვანილობის ფაქტობრივი დიაგრამა

ნახ. 3 საერთო რეჟიმი ჩარევის ძაბვის ჩარევა PCB დაბეჭდილი ხაზის სქემატური დიაგრამა

დაბეჭდილ ხაზსა და საცნობარო დაფის პარაზიტული სიმძლავრის გამოსათვლელად ფორმულის 1 მიხედვით, დაბეჭდილ ხაზსა და საცნობარო დამიწების ფირფიტას შორის პარაზიტული ტევადობა დამოკიდებულია დაბეჭდილ ხაზსა და საცნობარო დამიწების ფირფიტას შორის მანძილზე (H ფორმულა 1 -ში) და ელექტრული ველის ექვივალენტური ფართობი, რომელიც წარმოიქმნება დაბეჭდილ ხაზსა და საცნობარო დამიწების ფირფიტას შორის

ცხადია, ამ შემთხვევაში მიკროსქემის დიზაინისთვის, PCB– ში გადატვირთვის სიგნალის ხაზი განლაგებულია PCB დაფის პირას და ამოვარდა GND სიბრტყის მიღმა, ამიტომ გადატვირთვის სიგნალის ხაზი მნიშვნელოვნად შეფერხდება, რის შედეგადაც სისტემის გადატვირთვის ფენომენი ESD– ის დროს გამოცდა