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在PCB设计时如何增强防静电ESD功能

发布时间:2022-01-25

在PCB的设计中,PCB的防静电设计可以通过分层、合理布局和安装来实现。在设计过程中,大多数设计修改可以通过预测限制在增加或减少组件。通过调整印刷电路板的布局布线,可以很好地防范ESD。


来自人体、环境甚至电子设备内部的静电会对精密的半导体芯片造成各种损伤,如穿透元器件内部薄绝缘层;MOSFET和CMOS元件的栅极损伤;CMOS器件中的触发器被锁定;短路反向偏置PN结;短路的正向偏置PN结;熔化有源器件内部的焊接线或铝线。为了消除ESD静电放电对电子设备的干扰和损害,应采取各种技术措施进行防范。


在PCB的设计中,PCB的抗静电设计可以通过分层、适当的布局布线和安装来实现。在设计过程中,大多数设计修改可以通过预测限制在增加或减少组件。通过调整印刷电路板的布局,可以很好地防范ESD。以下是一些常见的注意事项。


尽可能使用多层PCB,与双面PCB相比,接地层和电源层,以及信号线和地线之间紧密排列的间距,可以将共模阻抗和电感耦合减小到双面PCB的1/10到1/100。尽量使每个信号层靠近电源层或接地层。对于顶面和底层表面有元器件、连接线很短、填充焊盘多的高密度PCB,可以考虑使用内层线。


对于双面印刷电路板,应使用紧密缠绕的电网和接地网。电源线靠近地线,垂直和水平线路或填充区域之间应尽可能多的连接。一面的栅格尺寸小于或等于60毫米,如果可能,栅格尺寸应小于13毫米。


确保每个电路尽可能紧凑。


尽可能将所有连接器放在一边。


如果可能,将电源线从卡的中心引出,并远离容易直接受到ESD静电影响的区域。


在引出机箱的连接器下方的所有PCB层(容易被ESD直接击中),放置宽机箱地线或多边形填充地线,并以13毫米左右的距离用过孔连接在一起。


在卡的边缘放置一个安装孔,安装孔的外围通过无阻焊剂的顶部和底部焊盘连接到机箱地上。


组装PCB时,不要在顶层或底层的焊盘上施加任何焊料。带有嵌入式垫圈的螺钉用于实现金属机箱/屏蔽层或接地平面上的印刷电路板和支架之间的紧密接触。


每层机箱接地和电路接地之间应设置相同的“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层和底层,用1.27毫米宽的导线沿机箱接地每隔100毫米连接机箱接地和电路接地。在这些连接点附近,用于安装的焊盘或安装孔位于机箱接地和电路接地之间。这些接地连接可以用刀片切断以保持畅通,也可以用磁珠/高频电容连接。


如果电路板没有放置在金属机箱或屏蔽装置中,阻焊层不能施加在电路板顶壳和底壳的接地线上,因此它们可以用作ESD静电电弧的放电电极。


按照以下方式在电路周围设置环形地:

(1)除了边缘连接器和机箱地,在整个周边放置环形地通路。

(2)确保所有层的环形地面宽度大于2.5毫米。

(3)每隔13毫米用过孔连接环形地。

(4)将环形地与多层电路的公共地相连。

(5)对于安装在金属机箱或屏蔽装置中的双面板,环形接地应与电路共同连接。非屏蔽双面电路应使环形地与机箱地连接,环形地不能涂阻焊层,这样环形地可以作为ESD的放电棒,在环形地(各层)的一定位置较少要放置0.5mm宽的间隙,以免形成大环路。信号布线和环形地之间的距离不能小于0.5毫米。

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