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PCB設(shè)計大講堂:電路板設(shè)計如何增強防靜電ESD功能

發(fā)布時間 :2016-06-25 14:31 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計部
摘要:在PCB板的設(shè)計當中,可以通過分層、恰當?shù)牟季植季€和安裝實現(xiàn)PCB的抗ESD設(shè)計。在電路板設(shè)計過程中,通過預(yù)測可以將絕大多數(shù)設(shè)計修改僅限于增減元器件。通過調(diào)整PCB布局布線,能夠很好地防范ESD。
 
    來自人體、環(huán)境甚至電子設(shè)備內(nèi)部的靜電對于精密的半導(dǎo)體芯片會造成各種損傷,例如穿透元器件內(nèi)部薄的絕緣層;損毀MOSFET和CMOS元器件的柵極;CMOS器件中的觸發(fā)器鎖死;短路反偏的PN結(jié);短路正向偏置的PN結(jié);熔化有源器件內(nèi)部的焊接線或鋁線。為了消除靜電釋放(ESD)對電子設(shè)備的干擾和破壞,需要采取多種技術(shù)手段進行防范。
    在PCB板的設(shè)計當中,可以通過分層、恰當?shù)牟季植季€和安裝實現(xiàn)PCB的抗ESD設(shè)計。在電路板設(shè)計過程中,通過預(yù)測可以將絕大多數(shù)設(shè)計修改僅限于增減元器件。通過調(diào)整PCB布局布線,能夠很好地防范ESD。

以下是一些常見的防范ESD的電路板設(shè)計措施:
    1、盡可能使用多層PCB,相對于雙面PCB而言,地平面和電源平面,以及排列緊密的信號線-地線間距能夠減小共模阻抗和感性耦合,使之達到雙面PCB的1/10到1/100。
    2、盡量地將每一個信號層都緊靠一個電源層或地線層。
    3、對于頂層和底層表面都有元器件、具有很短連接線以及許多填充地的高密度PCB,可以考慮使用內(nèi)層線。
    4、對于雙面PCB來說,要采用緊密交織的電源和地柵格。
    5、電源線緊靠地線,在垂直和水平線或填充區(qū)之間,要盡可能多地連接。
    6、一面的柵格尺寸小于等于60mm,如果可能,柵格尺寸應(yīng)小于13mm。
    7、確保每一個電路盡可能緊湊。
    8、盡可能將所有連接器都放在一邊。
    9、如果可能,將電源線從卡的中央引入,并遠離容易直接遭受ESD影響的區(qū)域。
    10、在引向機箱外的連接器(容易直接被ESD擊中)下方的所有PCB層上,要放置寬的機箱地或者多邊形填充地,并每隔大約13mm的距離用過孔將它們連接在一起。
    11、在卡的邊緣上放置安裝孔,安裝孔周圍用無阻焊劑的頂層和底層焊盤連接到機箱地上。
    12、PCB裝配時,不要在頂層或者底層的焊盤上涂覆任何焊料。使用具有內(nèi)嵌墊圈的螺釘來實現(xiàn)PCB與金屬機箱/屏蔽層或接地面上支架的緊密接觸。
    13、在每一層的機箱地和電路地之間,要設(shè)置相同的“隔離區(qū)”;如果可能,保持間隔距離為0.64mm。
    14、在卡的頂層和底層靠近安裝孔的位置,每隔100mm沿機箱地線將機箱地和電路地用1.27mm寬的線連接在一起。與這些連接點的相鄰處,在機箱地和電路地之間放置用于安裝的焊盤或安裝孔。這些地線連接可以用刀片劃開,以保持開路,或用磁珠/高頻電容的跳接。
    15、如果電路板不會放入金屬機箱或者屏蔽裝置中,在電路板的頂層和底層機箱地線上不能涂阻焊劑,這樣它們可以作為ESD電弧的放電極。
 
要以下列方式在電路周圍設(shè)置一個環(huán)形地:
(1) 除邊緣連接器以及機箱地以外,在整個外圍四周放上環(huán)形地通路。
(2) 確保所有層的環(huán)形地寬度大于2.5mm。
(3) 每隔13mm用過孔將環(huán)形地連接起來。
(4) 將環(huán)形地與多層電路的公共地連接到一起。
(5) 對安裝在金屬機箱或者屏蔽裝置里的雙面來說,應(yīng)該將環(huán)形地與電路公共地連接起來。不屏蔽的雙面電路則應(yīng)該將環(huán)形地連接到機箱地,環(huán)形地上不能涂阻焊劑,以便該環(huán)形地可以充當ESD的放電棒,在環(huán)形地(所有層)上的某個位置處至少放置一個0.5mm寬的間隙,這樣可以避免形成一個大的環(huán)路。信號布線離環(huán)形地的距離不能小于0.5mm。


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