PCB Tecnico - Come ridurre le interferenze ESD durante la progettazione del PCB

Nella progettazione della scheda PCB, il design anti-ESD del PCB può essere realizzato attraverso stratificazione, layout e installazione appropriati. Regolando il layout e il routing del PCB, ESD può essere ben prevenuto. Utilizzare PCB multistrato il più possibile. Rispetto ai PCB bifacciali, il piano di terra e il piano di potenza, così come la distanza linea-terra del segnale ben disposti possono ridurre l'impedenza di modo comune e l'accoppiamento induttivo, rendendolo 1/del PCB bifacciale. 10 a 1/100. Ci sono componenti sulla superficie superiore e inferiore e ci sono linee di collegamento molto brevi.

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 deviata in avanti a corto circuito; 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.

Utilizzare PCB multistrato il più possibile. Rispetto ai PCB bifacciali, il piano di terra e il piano di potenza, così come la distanza linea-terra del segnale ben disposti possono ridurre l'impedenza di modo comune e l'accoppiamento induttivo, rendendolo 1/del PCB bifacciale. 10 a 1/100. 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.

Per i PCB bifacciali vengono utilizzate reti elettriche e di terra strettamente intrecciate. 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.

Assicurarsi che ogni circuito sia il più compatto possibile.

Metti da parte tutti i connettori il più possibile.

Se possibile, inserire il cavo di alimentazione dal centro della scheda e lontano dalle aree direttamente interessate dall'ESD.

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

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

Durante il montaggio PCB, non applicare alcuna saldatura sui pad superiori o inferiori. 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.

Tra il terreno del telaio e il terreno del circuito di ogni strato, la stessa "zona di isolamento" dovrebbe essere impostata; se possibile, mantenere la distanza di separazione di 0,64mm.

Agli 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.

Se il circuito stampato non sarà posizionato in un telaio metallico o dispositivo di schermatura, la resistenza alla 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 scarica per gli archi ESD.

Per impostare un anello 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.

Nelle aree che possono essere colpite direttamente da ESD, un cavo di terra deve essere posato vicino a ogni linea di segnale.

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

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.

Generalmente, resistenze di serie e perline magnetiche sono collocate sull'estremità ricevente. Per i 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.

Di solito un protettore transitorio è posizionato all'estremità ricevente. Utilizzare un filo corto e spesso (lunghezza inferiore a 5 volte la larghezza, meno di 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.

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 e meno di 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.

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

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

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.

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

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

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

Ove possibile, riempire l'area inutilizzata con terra e collegare la terra riempita di tutti gli strati ad una distanza di 60mm.

Assicurarsi di collegare al terreno nelle due posizioni di estremità opposte di un'area di riempimento a terra arbitrariamente grande (circa più di 25mm * 6mm).

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.

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.

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 dovrebbe essere utilizzata sui cuscinetti inferiori e assicurarsi che i cuscinetti inferiori non utilizzino la tecnologia di saldatura ad onda. saldatura.

Non è possibile disporre in parallelo linee di segnale protette e linee di segnale non protette.

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.

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

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

Se ci sono più schede di circuito in uno chassis o una scheda madre, le schede di circuito sensibili all'elettricità statica dovrebbero essere posizionate al centro.

Quanto sopra sono alcuni dettagli di progettazione PCB, spero che sarà utile a tutti.