Công nghệ PCB - Một số mẹo cho thiết kế chống tĩnh của bảng mạch

Tĩnh điện từ cơ thể con người, môi trường và thậm chí cả các thiết bị điện tử có thể gây ra nhiều thiệt hại khác nhau cho các chip bán dẫn chính xác, chẳng hạn như xuyên qua lớp cách điện mỏng bên trong các thành phần; Phá hủy cổng của các phần tử MOSFET và CMOS; Và kích hoạt trong thiết bị CMOS bị khóa; Ngắn mạch bù đắp nút PN; Ngắn mạch chuyển tiếp bù đắp nút PN; Làm tan chảy dây hàn hoặc dây nhôm bên trong thiết bị hoạt động. Để loại bỏ sự can thiệp và hư hỏng đối với các thiết bị điện tử do phóng điện tĩnh (ESD), cần có nhiều biện pháp kỹ thuật để ngăn chặn.

Khi thiết kế bảng mạch PCB, thiết kế chống ESD của PCB có thể đạt được bằng cách xếp lớp, bố trí và lắp đặt thích hợp. Trong quá trình thiết kế, phần lớn các sửa đổi thiết kế có thể hạn chế việc bổ sung hoặc giảm các thành phần thông qua các dự đoán. ESD có thể được bảo vệ tốt bằng cách điều chỉnh bố cục PCB và định tuyến. Dưới đây là một số biện pháp phòng ngừa phổ biến.

1. Sử dụng nhiều lớp PCB càng tốt. So với PCB hai mặt, mặt phẳng nối đất và mặt phẳng nguồn, cũng như khoảng cách nối đất của các đường tín hiệu được sắp xếp chặt chẽ, có thể làm giảm trở kháng chế độ chung và khớp nối điện cảm, do đó đạt được PCB hai mặt. 1/10 đến 1/100 Cố gắng giữ mỗi lớp tín hiệu gần với lớp điện hoặc lớp hình thành. Đối với PCB mật độ cao với các yếu tố, dây kết nối ngắn và nhiều chất độn trên bề mặt trên và dưới, hãy cân nhắc sử dụng dây bên trong.

2. Đối với PCB hai mặt, nên sử dụng nguồn điện đan xen chặt chẽ và lưới nối đất. Đường dây điện nằm gần đường nối đất và được kết nối càng nhiều càng tốt giữa đường thẳng đứng và đường ngang hoặc khu vực lấp đầy. Kích thước lưới ở một bên nhỏ hơn hoặc bằng 60mm. Nếu có thể, kích thước lưới phải nhỏ hơn 13 mm.

3. Đảm bảo mỗi mạch càng nhỏ gọn càng tốt.

4. Đặt tất cả các đầu nối sang một bên càng nhiều càng tốt.

5. Nếu có thể, hãy đưa dây nguồn từ trung tâm của thẻ và giữ nó cách xa khu vực chịu ảnh hưởng trực tiếp của ESD.

6. Trên tất cả các lớp PCB bên dưới đầu nối dẫn ra bên ngoài khung máy (dễ bị ESD đánh trực tiếp), đặt một nối đất khung máy rộng hoặc nối đất đa giác và sử dụng các lỗ để kết nối chúng với khoảng cách khoảng 13 mm. Cùng nhau

7. Đặt lỗ gắn trên cạnh của thẻ và gắn miếng đệm trên và dưới không có lớp kháng hàn xung quanh lỗ gắn vào mặt đất của khung gầm.

8. Khi lắp ráp PCB, không áp dụng bất kỳ hàn trên đầu hoặc dưới cùng pad. Sử dụng vít với máy giặt tích hợp để giữ PCB tiếp xúc chặt chẽ với giá đỡ trên khung kim loại/lớp che chắn hoặc mặt phẳng nối đất.

9. Thiết lập cùng một "khu vực cách ly" giữa mặt đất khung gầm và mặt đất mạch cho mỗi lớp; Nếu có thể, hãy giữ khoảng cách 0,64mm.

10. Ở tầng trên cùng và tầng dưới cùng của thẻ gần lỗ lắp đặt, nối đất khung gầm và nối đất mạch với dây rộng 1,27mm mỗi 100mm dọc theo dây nối đất khung gầm. Gần các điểm kết nối này, đặt miếng đệm hoặc lỗ gắn để lắp đặt giữa mặt đất khung gầm và mặt đất mạch. Các kết nối nối đất này có thể được cắt bằng lưỡi dao để giữ mạch mở hoặc có thể được vá bằng tụ điện từ/tần số cao.

11. Nếu bảng không được đặt trong khung kim loại hoặc thiết bị che chắn, không nên áp dụng điện trở trên đường nối đất khung trên và dưới cùng của bảng để chúng có thể được sử dụng làm điện cực xả cho hồ quang ESD.

12. Thiết lập vòng nối đất xung quanh mạch như sau:

(1) Ngoài đầu nối cạnh và nối đất khung, một đường dẫn nối đất tròn được thiết lập trên toàn bộ chu vi.

(2) Đảm bảo chiều rộng nối đất vòng của tất cả các lớp lớn hơn 2,5mm.

(3) Kết nối với vòng thông qua lỗ cứ sau 13mm.

(4) Kết nối nối đất vòng với mặt đất chung của mạch nhiều lớp.

(5) Đối với các tấm đôi được gắn trong vỏ kim loại hoặc thiết bị che chắn, mặt đất vòng phải được kết nối với mặt đất chung của mạch. Đối với các mạch hai mặt không được che chắn, mặt đất vòng phải được kết nối với mặt đất khung. Điện trở không nên được áp dụng cho nối đất vòng để nối đất vòng có thể hoạt động như một thanh phóng điện ESD. Đặt ít nhất một vị trí trên khoảng trống rộng 0,5mm trên mặt đất vòng (tất cả các lớp) để tránh hình thành các vòng lớn. Khoảng cách giữa dây tín hiệu và nối đất vòng không được nhỏ hơn 0,5mm.

13. Trong các khu vực có thể bị ESD tấn công trực tiếp, các đường nối đất phải được đặt gần mỗi đường tín hiệu.

14. Mạch đầu vào/đầu ra phải càng gần đầu nối tương ứng càng tốt.

15. Các mạch dễ bị ESD nên được đặt gần trung tâm mạch để các mạch khác có thể cung cấp cho chúng một hiệu ứng che chắn nhất định.

16. Thông thường, các điện trở nối tiếp và hạt từ được đặt ở đầu nhận. Đối với những ổ cáp dễ bị ESD tấn công, bạn cũng có thể xem xét việc đặt một điện trở nối tiếp hoặc hạt từ ở đầu ổ đĩa.

17. Bảo vệ thoáng qua thường được đặt ở đầu nhận. Sử dụng dây ngắn, dày (ít hơn 5 lần chiều dài và tốt hơn là 3 lần chiều rộng) để kết nối với mặt đất khung gầm. Các đường tín hiệu và đường nối đất của đầu nối phải được kết nối trực tiếp với bộ bảo vệ thoáng qua trước khi kết nối với phần còn lại của mạch.

18. Đặt tụ điện lọc ở đầu nối hoặc trong vòng 25 mm từ mạch nhận.

(1) Sử dụng dây ngắn, dày để kết nối với mặt đất khung gầm hoặc mặt đất mạch nhận (chiều dài nhỏ hơn 5 lần chiều rộng và tốt nhất là nhỏ hơn 3 lần chiều rộng).

(2) Dây tín hiệu và dây mặt đất được kết nối đầu tiên với tụ điện, sau đó với mạch nhận.

19. Đảm bảo đường tín hiệu càng ngắn càng tốt.

20. Khi chiều dài đường tín hiệu lớn hơn 300mm, đường nối đất phải được đặt song song.

21. Đảm bảo diện tích vòng lặp giữa đường tín hiệu và vòng lặp tương ứng càng nhỏ càng tốt. Đối với các đường tín hiệu dài, vị trí của các đường tín hiệu và đường mặt đất phải được trao đổi cách nhau vài cm để giảm diện tích vòng lặp.

22. Điều khiển tín hiệu từ trung tâm mạng vào nhiều mạch nhận.

23. Đảm bảo diện tích vòng lặp giữa nguồn điện và mặt đất càng nhỏ càng tốt và đặt một tụ điện tần số cao gần mỗi chân nguồn của chip mạch tích hợp.

24. Đặt một tụ điện bỏ qua tần số cao trong phạm vi 80mm của mỗi đầu nối.

25. Nếu có thể, hãy lấp đầy các khu vực không sử dụng bằng đất và nối các bề mặt đất lấp đầy của tất cả các tầng với khoảng cách 60mm.

26. Đảm bảo kết nối với mặt đất ở hai đầu đối diện của bất kỳ khu vực lấp đầy mặt đất lớn nào (khoảng 25mm * 6mm).

27. Khi chiều dài mở trên mặt phẳng nguồn hoặc mặt đất vượt quá 8mm, hãy kết nối cả hai mặt của lỗ bằng dây hẹp.

28. Đường đặt lại, đường tín hiệu bị gián đoạn hoặc đường tín hiệu kích hoạt cạnh không thể được sắp xếp gần cạnh của PCB.

29. Kết nối lỗ lắp với mặt đất chung của mạch hoặc cách ly nó.

(1) Khi giá đỡ kim loại phải được sử dụng với thiết bị che chắn kim loại hoặc khung máy, nên sử dụng điện trở 0 ohm để đạt được kết nối.

(2) Xác định kích thước của lỗ lắp để đạt được cài đặt đáng tin cậy của khung kim loại hoặc nhựa. Một pad lớn được sử dụng trên lớp trên cùng và dưới cùng của lỗ gắn, không nên sử dụng điện trở trên pad dưới cùng và đảm bảo rằng pad dưới cùng không sử dụng công nghệ hàn sóng. Hàn.

30. Đường tín hiệu được bảo vệ và đường tín hiệu không được bảo vệ không thể được bố trí song song.

31. Đặc biệt chú ý đến việc thiết lập lại, ngắt và điều khiển hệ thống dây điện của đường tín hiệu.

(1) Sử dụng bộ lọc tần số cao.

(2) Tránh xa các mạch đầu vào và đầu ra.

(3) Tránh xa các cạnh của bảng.

32. Bảng mạch in nên được chèn vào khung máy thay vì được lắp đặt trong các đường nối mở hoặc bên trong.

33. Chú ý đến hệ thống dây điện bên dưới hạt, giữa đĩa hàn và dây tín hiệu có thể tiếp xúc với hạt. Một số hạt từ có độ dẫn điện rất tốt và có thể tạo ra các đường dẫn điện bất ngờ.

34. Nếu một trường hợp hoặc bo mạch chủ được trang bị một số bảng mạch, bảng mạch nhạy cảm nhất với tĩnh điện nên được đặt ở giữa.

Tóm lại, trong quá trình sản xuất PCB, nếu các công nghệ trên được áp dụng, nhà máy PCB sẽ tăng gấp đôi.