PCB设计中如何增强抗ESD功能?

In PCB 设计,PCB 的 ESD 抗性可以通过分层、适当的布局和安装来实现。 在设计过程中,大多数设计更改可以仅限于通过预测添加或删除组件。 通过调整PCB布局和布线,可以很好地防止ESD。

来自人体、环境甚至电子设备内部的静电会对精密半导体芯片造成各种损害,例如穿透元件内部的薄绝缘层; 损坏 MOSFET 和 CMOS 元件的栅极; CMOS 器件中的触发器锁定; 短路反向偏置PN结; 短路正偏压PN结; 熔化有源器件内部的焊丝或铝线。 为了消除静电放电(ESD)对电子设备的干扰和损坏,需要采取多种技术措施加以防范。

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PCB设计中如何增强抗ESD功能

在PCB板的设计中,可以通过分层、合理的布局和安装来实现PCB的抗ESD设计。 在设计过程中,大多数设计更改可以仅限于通过预测添加或删除组件。 通过调整PCB布局和布线,可以很好地防止ESD。 以下是一些常见的预防措施。

尽可能使用多层 PCBS。 与双面 PCB 相比,接地层和电源层以及紧密间隔的信号线-地线可以将共模阻抗和电感耦合降低到双面 PCB 的 1/10 到 1/100。 尽量将每个信号层靠近电源层或接地层。 对于顶部和底部表面都有元件、连接非常短且大量接地的高密度 PCBS,请考虑使用内线。

对于双面 PCBS,使用紧密交织的电源和网格。 电源线靠近地面,应尽可能连接在垂直线和水平线或填充区之间。 一侧的网格尺寸应小于或等于60mm,可能的话小于13mm。

确保每个电路都尽可能紧凑。

尽可能将所有连接器放在一边。

如果可能,请将电源线从卡的中心引出,远离直接暴露于 ESD 的区域。

在从外壳引出的连接器下方的所有 PCB 层上(容易受到直接 ESD 冲​​击),放置宽底盘或多边形填充地板,并以大约 13 毫米的间隔用孔将它们连接在一起。

安装孔位于卡的边缘,开口焊剂的顶部和底部焊盘连接到安装孔周围的机箱底板。

组装 PCB 时,请勿在顶部或底部焊盘上涂抹任何焊料。 使用带有内置垫圈的螺钉在 PCB 和金属底盘/屏蔽或地面支撑之间提供紧密接触。

各层机箱底板与电路底板之间应设置相同的“隔离区”; 如果可能,将间距保持在 0.64 毫米。

在靠近安装孔的卡的顶部和底部,沿着机箱地线每1.27mm用100mm宽的电线连接机箱地和电路地。 在这些连接点附近,在底盘接地和电路接地之间放置了用于安装的焊盘或安装孔。 这些接地连接可以用刀片切断以保持开放,或者用磁珠/高频电容器跳跃。

如果电路板不会放置在金属底盘或屏蔽装置中,则电路板的上下底盘地线不能涂阻焊剂,这样它们就可以用作ESD电弧放电电极。

按以下方式在电路周围设置环:

(1) 除边缘连接器和机箱外,整个环接外围。

(2)确保所有层的宽度大于2.5mm。

(3)孔每13mm连成一个环。

(4)将多层电路的环形地和公共地连接在一起。

(5) 对于安装在金属外壳或屏蔽装置中的双面板,环形地应连接到电路的公共地。 非屏蔽双面电路应接环形地,环形地不可涂助焊剂,使环形地起到ESD放电棒的作用,环形地上至少留0.5mm宽的间隙(所有层),这样就可以避免大循环。 信号走线距离环形地不应小于0.5mm。