如何在PCB設計中增強防靜電ESD功能

如何在PCB設計中增強防靜電ESD功能

在PCB設計 中，可以通過分層、恰當?shù)牟季植季�和安裝實現(xiàn)PCB的抗ESD設計。在設計過程中，通過預測可以將絕大多數(shù)設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)境甚至電子設備內(nèi)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(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?shù)牟季植季�和安裝實現(xiàn)PCB的抗ESD設計。在設計過程中，通過預測可以將絕大多數(shù)設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(nèi)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(qū)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(qū)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(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。

在每一層的機箱地和電路地之間，要設置相同的“隔離區(qū)”；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(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板來說，應該將環(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。