Progettazione PCB - Analisi di misure preventive comuni contro ESD nella progettazione di schede PCB

Analisi di misure preventive comuni contro ESD nella progettazione di schede PCB

L'elettricità statica nel corpo umano, nell'ambiente e persino nelle apparecchiature elettroniche può causare vari danni a chip semiconduttori specifici, ad esempio infiltrando lo strato isolante nei componenti; distruggere le porte dei componenti Mosfet e CMOS.

trigger nelle periferiche CMMOS; giunzione polarizzata PN a circuito corto; collegamento PN differenziato diretto; fusione di fili di saldatura o alluminio nel dispositivo attivo.

Per eliminare l'interferenza e la distruzione della carica ionizzante (ESD) delle apparecchiature elettroniche, è necessario adottare varie misure tecniche per prevenire tali cariche.

Questo documento fornisce la progettazione del circuito stampato a scarica antistatica (ESD), che include sovralocazione, layout corretto, cablaggio e installazione.

(1) Impilazione Utilizzando il più possibile il circuito stampato multistrato, come fonte di carico importante del PCB multistrato, la superficie del terreno può compensare il carico della sorgente di scarica elettrostatica, riducendo così i problemi causati dal campo elettrostatico. La superficie di qualità del circuito stampato può essere utilizzata anche come scudo per la linea di segnale (naturalmente, maggiore è il grado di apertura sulla superficie protonica, maggiore è l'efficienza della protezione). Inoltre, se scaricato, il carico può essere facilmente iniettato nella superficie del circuito stampato invece che nella linea del segnale. Questo aiuterà a proteggere i componenti, perché la carica può essere rimossa prima che i componenti siano danneggiati. Naturalmente, al fine di ridurre i costi in alcuni sistemi, possono essere utilizzate solo schede a doppio strato.

(2) Loop La corrente indotta sulla scheda PCB, il ciclo del circuito è chiuso e ha una corrente magnetica variabile. La grandezza della corrente è proporzionale alla superficie dell'anello. Un anello più grande contiene più flusso magnetico, che genera una maggiore corrente nel circuito. Pertanto, l'area del ciclo deve essere ridotta.

(3) Lunghezza del collegamento del circuito Assicurarsi che la linea del segnale sia il più breve possibile. Per rendere l'antenna altamente efficiente, la sua lunghezza deve essere una grande parte della lunghezza d'onda. Ciò significa che una linea più lunga aiuterà a ricevere i componenti di frequenza generati dall'impulso EDD, mentre una linea più corta otterrà solo meno componenti di frequenza.

Pertanto, l'energia del campo elettromagnetico generata dalla scarica elettrostatica del corto conduttore è ridotta all'alimentazione nel circuito. Quando la lunghezza della linea di segnale supera i 300 mm (12 pollici), è necessaria una linea di qualità parallela.

È anche possibile fornire una linea protonica sulla linea del segnale o sulla sua superficie adiacente. Nel gruppo di componenti appropriato, ci sono molte parti interconnesse che devono essere vicine l'una all'altra. Ad esempio, le periferiche E/S sono il più vicino possibile al connettore E/S per ridurre la lunghezza del circuito stampato di interconnessione.

(4) Espulsione del carico a terra Lo scarico diretto delle discariche elettrostatiche a terra può danneggiare i circuiti sensibili. Oltre all'uso dei diodi TVS, vengono utilizzati uno o più condensatori derivati ad alta frequenza, che sono posizionati tra le parti vulnerabili e l'alimentazione elettrica tra la terra. La capacità di bypass riduce l'iniezione di carica e mantiene la differenza di tensione tra l'alimentazione e la porta di connessione a terra. TVS mantiene l'induttanza e mantiene la differenza di potenziale dei TV bloccando la tensione. I televisori e i condensatori devono essere il più vicino possibile al circuito integrato protetto. Per ridurre l'effetto parassita, è necessario garantire la lunghezza più breve e la fetta del condensatore sul canale TVS.

(5) Induttanza parassitaria nel circuito di protezione Quando si verifica un evento ESD, l'induttanza parassitaria nel percorso del diodo TVS può causare un grave overshoot di tensione. Sebbene la tensione indotta di VL = l * di / DT sia utilizzata alle due estremità dell'induttore induttivo, il sovra-boosting può sempre superare la soglia di tensione di danno del circuito integrato protetto. La tensione totale del circuito di protezione è la somma della tensione generata dalla tensione di blocco del diodo TV, VT = vC + vl. Una corrente indotta transitoria raggiunge il suo valore massimo in meno di 1 secondo (secondo lo standard IEC 61000-4-2). Assumendo che l'induttanza della sonda sia di 20 nnhh per pollice e la lunghezza della linea sia di un quarto, la sovratensione sarà 50V / impulso 10a. Rendere il derivato il più breve possibile per ridurre l'effetto dell'induttanza parassitaria.

(6) Montaggio Quando si assembla la scheda PCB, nessuna saldatura viene applicata sul livello superiore o inferiore. Le viti con guarnizioni integrate possono stabilire uno stretto contatto tra il circuito stampato e la fodera / scudo metallico, o mantenere uno stretto contatto sulla superficie di correzione. La stessa "zona di isolamento" deve essere determinata tra la qualità del telaio e la qualità dei circuiti su ogni strato. Se possibile, mantenere una distanza di 0,64 mm (0,0025 pollici). Sulla mappa e al piano inferiore, vicino al foro di installazione, il pavimento dell'armadio e il circuito sono collegati nell'armadio da un filato largo 1,27 mm (0,0050 pollici), ogni 100 mm (4,0 pollici).

Posizionare i dadi di legno o i fori di assemblaggio tra l'armadio e il terreno del circuito dove questi punti di collegamento sono adiacenti. Queste connessioni a terra possono essere collegate alla lama per mantenere un circuito aperto o avere rimbalzo magnetico PCB / condensatore ad alta frequenza per cambiare il meccanismo utilizzato per la terra nei test ESD.