Progettazione PCB - Riassunto completo di anti-ESD nella progettazione di schede PCB

L'elettricità statica dal corpo umano, dall'ambiente e persino dalle apparecchiature elettroniche può causare vari danni ai chip semiconduttori di precisione, come penetrare lo strato isolante sottile all'interno dei componenti; distruggere i cancelli dei componenti MOSFET e CMOS; e i trigger nei dispositivi CMOS sono bloccati; giunzione PN inversa a cortocircuito; giunzione PN orientata verso il cortocircuito; sciogliere il filo di saldatura o il filo di alluminio all'interno del dispositivo attivo. Per eliminare le interferenze di scarica elettrostatica (ESD) e i danni alle apparecchiature elettroniche, è necessario adottare una serie di misure tecniche per prevenirle.

Nella progettazione della scheda PCB, il design anti-ESD del PCB può essere realizzato attraverso stratificazione, layout e installazione appropriati. Nel processo di progettazione, la stragrande maggioranza delle modifiche progettuali può essere limitata all'aggiunta o alla riduzione di componenti attraverso la previsione. Regolando il layout e il routing del PCB, ESD può essere ben prevenuto. Di seguito sono riportate alcune precauzioni comuni.

1. Utilizzare PCB multistrato il più possibile

Rispetto al PCB bifacciale, il piano di terra e il piano di potenza, così come la distanza linea-terra del segnale strettamente organizzata possono ridurre l'impedenza di modo comune e l'accoppiamento induttivo, facendolo raggiungere 1/10 a 1/100 del PCB bifacciale. Cerca di mettere ogni livello di segnale vicino a uno strato di potenza o a uno strato di terra il più possibile. Per PCB ad alta densità con componenti sulla superficie superiore e inferiore, linee di connessione corte e molti riempimenti, è possibile prendere in considerazione l'utilizzo di linee di strato interno.

2. Per i PCB bifacciali, le reti elettriche e di terra strettamente intrecciate dovrebbero essere utilizzate.

La linea elettrica è vicina alla linea di terra e il maggior numero di collegamenti possibile tra le linee verticali e orizzontali o l'area riempita. La dimensione della griglia su un lato è inferiore o uguale a 60mm. Se possibile, la dimensione della griglia dovrebbe essere inferiore a 13mm.

3. Assicurarsi che ogni circuito sia il più compatto possibile.

4. Mettere tutti i connettori da parte il più possibile.

5. impostare la stessa "zona di isolamento" tra il terreno del telaio e il terreno del circuito su ogni strato; se possibile, mantenere la distanza di separazione 0,64mm.

6. Quando si assembla il PCB, non applicare alcuna saldatura sui pad superiore o inferiore.

Utilizzare viti con rondelle integrate per ottenere uno stretto contatto tra il PCB e lo strato metallico telaio / schermatura o il supporto sul piano terra.

7. Se possibile, introdurre il cavo di alimentazione dal centro della scheda e tenerlo lontano da aree che sono direttamente interessate da ESD.

8. su tutti gli strati PCB sotto il connettore che conduce all'esterno del telaio (che è facilmente colpito da ESD), posizionare un terreno di riempimento poligonale o ampio telaio e collegarli con vias ad intervalli di circa 13mm. Insieme.

9. Posizionare i fori di montaggio sul bordo della scheda e collegare i pad superiore e inferiore senza resistenza di saldatura intorno ai fori di montaggio al terreno del telaio.

10. sugli strati superiori e inferiori della scheda vicino ai fori di montaggio, collegare la terra del telaio e la terra del circuito con un cavo largo 1.27mm ogni 100mm lungo il filo di terra del telaio. Adiacenti a questi punti di connessione, posizionare pastiglie o fori di montaggio per il montaggio tra il terreno del telaio e il terreno del circuito. Questi collegamenti a terra possono essere tagliati con una lama per mantenere il circuito aperto, o jumper con perle magnetiche / condensatori ad alta frequenza.

11. Se il circuito stampato non sarà posizionato in un telaio metallico o dispositivo di schermatura, la resistenza della saldatura non dovrebbe essere applicata ai fili di terra del telaio superiore e inferiore del circuito stampato, in modo che possano essere utilizzati come elettrodi di scarico per gli archi ESD.

12 Per impostare un anello di terra intorno al circuito nel modo seguente:

(1) Oltre al connettore di bordo e al terreno del telaio, un percorso circolare di terra è posizionato intorno all'intera periferia.

(2) Assicurarsi che la larghezza del terreno anulare di tutti gli strati sia maggiore di 2,5 mm.

(3) Collegare annualmente con fori via ogni 13mm.

(4) Collegare la terra dell'anello al terreno comune del circuito multistrato.

(5) Per i doppi pannelli installati in casse metalliche o dispositivi di schermatura, la terra dell'anello dovrebbe essere collegata al terreno comune del circuito. Per i circuiti biadesivi non schermati, il terreno dell'anello dovrebbe essere collegato al terreno del telaio. La resistenza della saldatura non deve essere applicata al terreno dell'anello, in modo che il terreno dell'anello possa agire come barra di scarico ESD. Posizionare almeno uno in una certa posizione sul terreno dell'anello (tutti gli strati) largo spazio di 0,5 mm, in modo da evitare di formare un grande anello. La distanza tra il cablaggio del segnale e la terra dell'anello non dovrebbe essere inferiore a 0,5 mm.

13. Nell'area che può essere colpita direttamente da ESD, un cavo di terra deve essere posato vicino a ogni linea di segnale.

14. Il circuito I/O deve essere il più vicino possibile al connettore corrispondente.

15. I circuiti che sono suscettibili a ESD dovrebbero essere posizionati vicino al centro del circuito in modo che altri circuiti possano fornire loro un certo effetto schermante.

16. Un protettore transitorio è solitamente posto all'estremità ricevente. Utilizzare un filo corto e spesso (lunghezza inferiore a 5 volte la larghezza, preferibilmente inferiore a 3 volte la larghezza) per collegare al terreno del telaio. Il cavo di segnale e il cavo di massa dal connettore devono essere collegati direttamente al protettore transitorio prima di essere collegati ad altre parti del circuito.

17. Generalmente, le resistenze di serie e le perle magnetiche sono poste sull'estremità ricevente. Per quei driver di cavi che sono facilmente colpiti da ESD, si può anche considerare di posizionare resistenze di serie o perline magnetiche sull'estremità dell'azionamento.

Posizionare un condensatore filtro sul connettore o entro 25 mm dal circuito di ricezione.

(1) Utilizzare un cavo corto e spesso per collegare alla terra del telaio o alla terra del circuito ricevente (la lunghezza è inferiore a 5 volte la larghezza, preferibilmente inferiore a 3 volte la larghezza).

(2) Il cavo di segnale e il cavo di terra sono collegati prima al condensatore e poi al circuito di ricezione.

18. Assicurarsi che la linea del segnale sia il più breve possibile.

19. Quando la lunghezza del cavo di segnale è superiore a 300mm, un cavo di massa deve essere posato in parallelo.

20. Assicurarsi che l'area del loop tra la linea del segnale e il loop corrispondente sia il più piccolo possibile. Per le linee di segnale lunghe, la posizione della linea di segnale e della linea di terra devono essere scambiate ogni pochi centimetri per ridurre l'area del loop.

21. Trasmettere segnali dal centro della rete in più circuiti di ricezione.

22. Se possibile, riempire l'area inutilizzata con terra e collegare i terreni di riempimento di tutti gli strati ad una distanza di 60mm.

23. Assicurarsi che l'area del ciclo tra l'alimentazione elettrica e il terreno sia il più piccolo possibile e posizionare un condensatore ad alta frequenza vicino a ogni pin di alimentazione del circuito integrato chip.

24. Posizionare un condensatore bypass ad alta frequenza entro 80mm da ogni connettore.

25. La linea di ripristino, la linea del segnale di interruzione o la linea del segnale di innesco del bordo non possono essere disposte vicino al bordo del PCB.

26. Assicurarsi di collegare con il terreno alle due posizioni di estremità opposte dell'area di riempimento del terreno arbitrariamente grande (circa più di 25mm * 6mm).

27. Quando la lunghezza dell'apertura sull'alimentazione elettrica o sul piano di terra supera 8mm, utilizzare una linea stretta per collegare i due lati dell'apertura.

28. Collegare i fori di montaggio al terreno comune del circuito, o isolarli.

(1) Quando la staffa metallica deve essere utilizzata con un dispositivo di schermatura metallica o un telaio, una resistenza zero-ohm dovrebbe essere utilizzata per realizzare il collegamento.

(2) Determinare la dimensione del foro di montaggio per ottenere l'installazione affidabile delle staffe in metallo o plastica. Utilizzare grandi cuscinetti sugli strati superiori e inferiori dei fori di montaggio e nessuna resistenza alla saldatura può essere utilizzata sui cuscinetti inferiori e assicurarsi che i cuscinetti inferiori non utilizzino la tecnologia di saldatura ad onda. saldatura.

29. La linea di segnale protetta e la linea di segnale non protetta non possono essere disposte in parallelo.

30. Prestare particolare attenzione al cablaggio delle linee di segnale di ripristino, interruzione e controllo.

(1) Utilizzare filtri ad alta frequenza.

(2) Tenere lontano dai circuiti di ingresso e uscita.

(3) Tenere lontano dal bordo del circuito stampato.

31. Il PCB deve essere inserito nel telaio, non installato nell'apertura o nelle cuciture interne.

32. Prestare attenzione al cablaggio sotto le perle magnetiche, tra i pad PCB e le linee di segnale che possono essere a contatto con le perle magnetiche. Alcune perle magnetiche hanno una buona conducibilità e possono produrre percorsi conduttivi inaspettati.

33. Se uno chassis o una scheda principale deve essere dotato di più schede di circuito, il circuito che è più sensibile all'elettricità statica dovrebbe essere posizionato al centro.