PCB設計中如何增強抗ESD功能?

In PCB 設計中,PCB 的 ESD 電阻可以通過分層、適當的佈局和安裝來實現。 在設計過程中,大多數設計更改可以僅限於通過預測添加或刪除組件。 通過調整PCB佈局和佈線,可以很好地防止ESD。

來自人體、環境甚至電子設備內部的靜電會對精密半導體芯片造成各種損害,例如穿透元件內部的薄絕緣層; 損壞 MOSFET 和 CMOS 元件的柵極; CMOS 器件中的觸發器鎖定; 短路反向偏置PN結; 短路正偏壓PN結; 熔化有源器件內部的焊絲或鋁線。 為了消除靜電放電(ESD)對電子設備的干擾和損壞,需要採取多種技術措施加以防範。

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PCB設計中如何增強抗ESD功能

在PCB板的設計中,可以通過分層、適當的佈局和安裝來實現PCB的抗ESD設計。 在設計過程中,大多數設計更改可以僅限於通過預測添加或刪除組件。 通過調整PCB佈局和佈線,可以很好地防止ESD。 以下是一些常見的預防措施。

盡可能使用多層 PCBS。 與雙面 PCB 相比,接地層和電源層以及緊密間隔的信號線-地線可以將共模阻抗和電感耦合降低到雙面 PCB 的 1/10 到 1/100。 盡量將每個信號層靠近電源層或接地層。 對於頂部和底部表面都有元件、連接非常短且大量接地的高密度 PCBS,請考慮使用內線。

對於雙面 PCBS,使用緊密交織的電源和網格。 電源線靠近地面,應盡可能連接在垂直線和水平線或填充區之間。 一側的網格尺寸應小於或等於60mm,可能的話小於13mm。

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,請將電源線從卡的中心引離直接暴露於 ESD 的區域。

在從外殼引出的連接器下方的所有 PCB 層上(容易受到直接 ESD 衝擊),放置寬底盤或多邊形填充地板,並以大約 13 毫米的間隔用孔將它們連接在一起。

安裝孔位於卡的邊緣,開口焊劑的頂部和底部焊盤連接到安裝孔周圍的機箱底板。

組裝 PCB 時,請勿在頂部或底部焊盤上塗抹任何焊料。 使用帶有內置墊圈的螺釘在 PCB 和金屬底盤/屏蔽或地面支撐之間提供緊密接觸。

各層機箱底板與電路底板之間應設置相同的“隔離區”; 如果可能,請將間距保持在 0.64 毫米。

在靠近安裝孔的卡的頂部和底部,沿著機箱地線每1.27mm用100mm寬的電線連接機箱地和電路地。 在這些連接點附近,在底盤接地和電路接地之間放置了用於安裝的焊盤或安裝孔。 這些接地連接可以用刀片切斷以保持開放,或者用磁珠/高頻電容器跳躍。

如果電路板不會放置在金屬底盤或屏蔽裝置中,電路板的上下底盤地線不能塗阻焊劑,這樣它們就可以用作ESD電弧放電電極。

按以下方式在電路周圍設置環:

(1) 除邊緣連接器和機箱外,整個環接外圍。

(2)確保所有層的寬度大於2.5mm。

(3)孔每13mm連成一個環。

(4)將多層電路的環形地和公共地連接在一起。

(5) 對於安裝在金屬外殼或屏蔽裝置中的雙面板,環形地應連接到電路的公共地。 非屏蔽雙面電路應接環形地,環形地不應塗助焊劑,使環形地起到ESD放電棒的作用,環形地上至少留有0.5mm寬的間隙(所有層),這樣就可以避免大循環。 信號走線距離環形地不應小於0.5mm。