設計(jì)和(hé)解決PCB設計(jì)中靜電(diàn)放電(diàn)的問題

       在PCB闆的設計(jì)當中，可(kě)以通(tōng)過分層、恰當的布局布線和(hé)安裝實現PCB的抗ESD設計(jì)。通(tōng)過調整PCB布局布線，能夠很(hěn)好地防範ESD。盡可(kě)能使用多(duō)層PCB，相對于雙面PCB而言，地平面和(hé)電(diàn)源平面，以及排列緊密的信号線-地線間(jiān)距能夠減小(xiǎo)共模阻抗和(hé)感性耦合，使之達到雙面PCB的1/10到1/100。對于頂層和(hé)底層表面都有(yǒu)元器(qì)件、具有(yǒu)很(hěn)短(duǎn)連接線。 

    來(lái)自人(rén)體(tǐ)、環境甚至電(diàn)子設備內(nèi)部的靜電(diàn)對于精密的半導體(tǐ)芯片會(huì)造成各種損傷，例如穿透元器(qì)件內(nèi)部薄的絕緣層;損毀MOSFET和(hé)CMOS元器(qì)件的栅極;CMOS器(qì)件中的觸發器(qì)鎖死;短(duǎn)路反偏的PN結;短(duǎn)路正向偏置的PN結;熔化有(yǒu)源器(qì)件內(nèi)部的焊接線或鋁線。為(wèi)了消除靜電(diàn)釋放(ESD)對電(diàn)子設備的幹擾和(hé)破壞，需要采取多(duō)種技(jì)術(shù)手段進行(xíng)防範。 

    在PCB闆的設計(jì)當中，可(kě)以通(tōng)過分層、恰當的布局布線和(hé)安裝實現PCB的抗ESD設計(jì)。在設計(jì)過程中，通(tōng)過預測可(kě)以将絕大(dà)多(duō)數(shù)設計(jì)修改僅限于增減元器(qì)件。通(tōng)過調整PCB布局布線，能夠很(hěn)好地防範ESD。以下是一些(xiē)常見的防範措施。 

    盡可(kě)能使用多(duō)層PCB，相對于雙面PCB而言，地平面和(hé)電(diàn)源平面，以及排列緊密的信号線-地線間(jiān)距能夠減小(xiǎo)共模阻抗和(hé)感性耦合，使之達到雙面PCB的1/10到1/100。盡量地将每一個(gè)信号層都緊靠一個(gè)電(diàn)源層或地線層。對于頂層和(hé)底層表面都有(yǒu)元器(qì)件、具有(yǒu)很(hěn)短(duǎn)連接線以及許多(duō)填充地的高(gāo)密度PCB，可(kě)以考慮使用內(nèi)層線。 

    對于雙面PCB來(lái)說，要采用緊密交織的電(diàn)源和(hé)地栅格。電(diàn)源線緊靠地線，在垂直和(hé)水(shuǐ)平線或填充區(qū)之間(jiān)，要盡可(kě)能多(duō)地連接。一面的栅格尺寸小(xiǎo)于等于60mm，如果可(kě)能，栅格尺寸應小(xiǎo)于13mm。 

    确保每一個(gè)電(diàn)路盡可(kě)能緊湊。 

    盡可(kě)能将所有(yǒu)連接器(qì)都放在一邊。 

    如果可(kě)能，将電(diàn)源線從卡的中央引入，并遠離容易直接遭受ESD影(yǐng)響的區(qū)域。 

    在引向機箱外的連接器(qì)(容易直接被ESD擊中)下方的所有(yǒu)PCB層上(shàng)，要放置寬的機箱地或者多(duō)邊形填充地，并每隔大(dà)約13mm的距離用過孔将它們連接在一起。 

    在卡的邊緣上(shàng)放置安裝孔，安裝孔周圍用無阻焊劑的頂層和(hé)底層焊盤連接到機箱地上(shàng)。 

    PCB裝配時(shí)，不要在頂層或者底層的焊盤上(shàng)塗覆任何焊料。使用具有(yǒu)內(nèi)嵌墊圈的螺釘來(lái)實現PCB與金屬機箱/屏蔽層或接地面上(shàng)支架的緊密接觸。 

    在每一層的機箱地和(hé)電(diàn)路地之間(jiān)，要設置相同的“隔離區(qū)”;如果可(kě)能，保持間(jiān)隔距離為(wèi)0.64mm。 

    在卡的頂層和(hé)底層靠近安裝孔的位置，每隔100mm沿機箱地線将機箱地和(hé)電(diàn)路地用1.27mm寬的線連接在一起。與這些(xiē)連接點的相鄰處，在機箱地和(hé)電(diàn)路地之間(jiān)放置用于安裝的焊盤或安裝孔。這些(xiē)地線連接可(kě)以用刀片劃開(kāi)，以保持開(kāi)路，或用磁珠/高(gāo)頻電(diàn)容的跳(tiào)接。 

    如果電(diàn)路闆不會(huì)放入金屬機箱或者屏蔽裝置中，在電(diàn)路闆的頂層和(hé)底層機箱地線上(shàng)不能塗阻焊劑，這樣它們可(kě)以作(zuò)為(wèi)ESD電(diàn)弧的放電(diàn)極。 

    要以下列方式在電(diàn)路周圍設置一個(gè)環形地： 
    (1)除邊緣連接器(qì)以及機箱地以外，在整個(gè)外圍四周放上(shàng)環形地通(tōng)路。 
    (2)确保所有(yǒu)層的環形地寬度大(dà)于2.5mm。 
    (3)每隔13mm用過孔将環形地連接起來(lái)。 
    (4)将環形地與多(duō)層電(diàn)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裏的雙面闆來(lái)說，應該将環形地與電(diàn)路公共地連接起來(lái)。不屏蔽的雙面電(diàn)路則應該将環形地連接到機箱地，環形地上(shàng)不能塗阻焊劑，以便該環形地可(kě)以充當ESD的放電(diàn)棒，在環形地(所有(yǒu)層)上(shàng)的某個(gè)位置處至少(shǎo)放置一個(gè)0.5mm寬的間(jiān)隙，這樣可(kě)以避免形成一個(gè)大(dà)的環路。信号布線離環形地的距離不能小(xiǎo)于0.5mm。 

    在能被ESD直接擊中的區(qū)域，每一個(gè)信号線附近都要布一條地線。 

    I/O電(diàn)路要盡可(kě)能靠近對應的連接器(qì)。 

    對易受ESD影(yǐng)響的電(diàn)路，應該放在靠近電(diàn)路中心的區(qū)域，這樣其他電(diàn)路可(kě)以為(wèi)它們提供一定的屏蔽作(zuò)用。 

    通(tōng)常在接收端放置串聯的電(diàn)阻和(hé)磁珠，而對那(nà)些(xiē)易被ESD擊中的電(diàn)纜驅動器(qì)，也可(kě)以考慮在驅動端放置串聯的電(diàn)阻或磁珠。 

    通(tōng)常在接收端放置瞬态保護器(qì)。用短(duǎn)而粗的線(長度小(xiǎo)于5倍寬度，最好小(xiǎo)于3倍寬度)連接到機箱地。從連接器(qì)出來(lái)的信号線和(hé)地線要直接接到瞬态保護器(qì)，然後才能接電(diàn)路的其他部分。 

    在連接器(qì)處或者離接收電(diàn)路25mm的範圍內(nèi)，要放置濾波電(diàn)容。