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        華瀾

        如何在設計PCB時增強防靜電ESD功能

        時間:2012-9-19
        在PCB板的設計當中,可以通過分層、恰當的布局布線和安裝實現PCB的抗ESD設計。在PCB設計過程中,通過預測可以將絕大多數設計修改僅限于增減元器件。通過調整PCB布局布線,能夠很好地防范ESD。
         
        來自人體、環境甚至電子設備內部的靜電對于精密的半導體芯片會造成各種損傷,例如穿透元器件內部薄的絕緣層;損毀MOSFET和CMOS元器件的柵極;CMOS器件中的觸發器鎖死;短路反偏的PN結;短路正向偏置的PN結;熔化有源器件內部的焊接線或鋁線。為了消除靜電釋放(ESD)對電子設備的干擾和破壞,需要采取多種技術手段進行防范。
         
        在PCB板的設計當中,可以通過分層、恰當的布局布線和安裝實現PCB的抗ESD設計。在設計過程中,通過預測可以將絕大多數設計修改僅限于增減元器件。通過調整PCB布局布線,能夠很好地防范ESD。以下是一些常見的防范措施。
         
        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。盡量地將每一個信號層都緊靠一個電源層或地線層。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,可以考慮使用內層線。
         
        對于雙面PCB來說,要采用緊密交織的電源和地柵格。電源線緊靠地線,在垂直和水平線或填充區之間,要盡可能多地連接。一面的柵格尺寸小于等于60mm,如果可能,柵格尺寸應小于13mm。
         
        確保每一個電路盡可能緊湊。
        盡可能將所有連接器都放在一邊。
        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影響的區域。
        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。
        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。
        PCB裝配時,不要在頂層或者底層的焊盤上涂覆任何焊料。使用具有內嵌墊圈的螺釘來實現PCB與金屬機箱/屏蔽層或接地面上支架的緊密接觸。
        在每一層的機箱地和電路地之間,要設置相同的“隔離區”;如果可能,保持間隔距離為0.64mm。
        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。
         
        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置一個環形地:
        (1)除邊緣連接器以及機箱地以外,在整個外圍四周放上環形地通路。
        (2)確保所有層的環形地寬度大于2.5mm。
        (3)每隔13mm用過孔將環形地連接起來。
        (4)將環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板來說,應該將環形地與電路公共地連接起來。不屏蔽的雙面電路則應該將環形地連接到機箱地,環形地上不能涂阻焊劑,以便該環形地可以充當ESD的放電棒,在環形地(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路。信號布線離環形地的距離不能小于0.5mm。
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