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PCB設(shè)計中的防靜電放電方法

發(fā)布時間：2016-05-16 08:06:53 分類：資料中心

在PCB板的設(shè)計當(dāng)中，可以通過分層、恰當(dāng)?shù)牟季植季€和安裝實現(xiàn)PCB的抗ESD設(shè)計。通過調(diào)整PCB布局布線，能夠很好地防范ESD.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(dá)到雙面PCB的1/10到1/100.對于頂層和底層表面都有元器件、具有很短連接線。

　　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(jìn)行防范。

　　在PCB板的設(shè)計當(dāng)中，可以通過分層、恰當(dāng)?shù)牟季植季€和安裝實現(xiàn)PCB的抗ESD設(shè)計。在設(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(dá)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(yīng)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(yuǎn)離容易直接遭受ESD影響的區(qū)域。

　　在引向機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)箱/屏蔽層或接地面上支架的緊密接觸。

　　在每一層的機(jī)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.在卡的頂層和底層靠近安裝孔的位置，每隔100mm沿機(jī)箱地線將機(jī)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(jī)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(jī)箱或者屏蔽裝置中，在電路板的頂層和底層機(jī)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(jī)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(jī)箱或者屏蔽裝置里的雙面板來說，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(jī)箱地，環(huán)形地上不能涂阻焊劑，以便該環(huán)形地可以充當(dāng)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.在能被ESD直接擊中的區(qū)域，每一個信號線附近都要布一條地線。

I/O電路要盡可能靠近對應(yīng)的連接器

　　對易受ESD影響的電路，應(yīng)該放在靠近電路中心的區(qū)域，這樣其他電路可以為它們提供一定的屏蔽作用。

　　通常在接收端放置串聯(lián)的電阻和磁珠，而對那些易被ESD擊中的電纜驅(qū)動器，也可以考慮在驅(qū)動端放置串聯(lián)的電阻或磁珠。

　　通常在接收端放置瞬態(tài)保護(hù)器。用短而粗的線（長度小于5倍寬度，好小于3倍寬度）連接到機(jī)箱地。從連接器出來的信號線和地線要直接接到瞬態(tài)保護(hù)器，然后才能接電路的其他部分。

　　在連接器處或者離接收電路25mm的范圍內(nèi)，要放置濾波電容。

　　（1）用短而粗的線連接到機(jī)箱地或者接收電路地（長度小于5倍寬度，好小于3倍寬度）。

　　（2）信號線和地線先連接到電容再連接到接收電路。

　　要確保信號線盡可能短

　　信號線的長度大于300mm時，一定要平行布一條地線。

　　確保信號線和相應(yīng)回路之間的環(huán)路面積盡可能小。對于長信號線每隔幾厘米便要調(diào)換信號線和地線的位置來減小環(huán)路面積。

　　從網(wǎng)絡(luò)的中心位置驅(qū)動信號進(jìn)入多個接收電路

　　確保電源和地之間的環(huán)路面積盡可能小，在靠近集成電路芯片每一個電源管腳的地方放置一個高頻電容。