解析PCB板设计中抗ESD的常见防范措施

来自人体、环境甚至电子设备内部的静电对于仪器的半导体芯片不会导致各种受损，例如击穿元器件内部厚的绝缘层;损坏MOSFET和CMOS元器件的栅极；CMOS器件中的触发器失灵;短路反偏的PN结;短路相反偏置的PN结;熔融有源器件内部的焊线或铝线。为了避免静电获释（ESD）对电子设备的阻碍和毁坏，必须采行多种技术手段展开防止。　　在PCB板的设计当中，可以通过分层、合理的布局布线和加装构建PCB的抗ESD设计。

在设计过程中，通过预测可以将绝大多数设计改动仅限于变动元器件。通过调整PCB布局布线，需要很好地防止ESD。以下是一些少见的防范措施。

　　*尽量用于多层PCB，相对于双面PCB而言，地平面和电源平面，以及排序密切的信号线-地线间距需要增大共模电阻和感性耦合，使之超过双面PCB的1/10到1/100。尽可能地将每一个信号层都紧邻一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具备很短连接线以及许多填满地的高密度PCB，可以考虑到用于内层线。

　　*对于双面PCB来说，要使用密切交织的电源和地栅格。电源线紧邻地线，在横向和水平线或填满区之间，要尽量多地相连。

一面的栅格尺寸大于相等60mm，如果有可能，栅格尺寸不应大于13mm。　　*保证每一个电路尽量灵活。　　*尽量将所有连接器都放到一旁。

　　*在每一层的机箱地和电路地之间，要设置完全相同的隔离区;如果有可能，维持间隔距离为0.64mm。　　*PCB组装时，不要在顶层或者底层的焊盘上涂覆任何焊料。

用于具备嵌入垫圈的螺钉来构建PCB与金属机箱/屏蔽层或相接地面上支架的密切认识。　　*如果有可能，将电源线从卡的中央引进，并靠近更容易必要遭到ESD影响的区域。　　*在推向机箱外的连接器（更容易必要被ESD打中）下方的所有PCB层上，要摆放长的机箱地或者多边形填满地，并间隔约13mm的距离用过孔将它们相连在一起。

　　*在卡的边缘上摆放加装孔，加装孔周围用近乎焊剂的顶层和底层焊盘相连到机箱地上。　　*在卡的顶层和底层附近加装孔的方位，间隔100mm沿机箱地线将机箱地和电路地用1.27mm长的线相连在一起。

与这些连接点的邻接处，在机箱地和电路地之间摆放用作加装的焊盘或加装孔。这些地线相连可以用刀片绑住，以维持开路，或用磁珠/高频电容的跳接。　　*如果电路板会放进金属机箱或者屏蔽装置中，在电路板的顶层和底层机箱地线上无法涂阻焊剂，这样它们可以作为ESD电弧的敲电极。

　　*要以下列方式在电路周围设置一个环形地：　　（1）除边缘连接器以及机箱地以外，在整个外围四周敲上环形地通路。　　（2）保证所有层的环形地宽度小于2.5mm。　　（3）间隔13mm用过孔将环形地连接起来。

　　（4）将环形地与多层电路的公共地相连到一起。　　（5）对加装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说，应当将环形地与电路公共地连接起来。不屏蔽的双面电路则应当将环形地相连到机箱地，环形地上无法涂阻焊剂，以便该环形地可以当作ESD的静电棒，在环形地（所有层）上的某个方位处最少摆放一个0.5mm长的间隙，这样可以防止构成一个大的环路。信号布线离环形地的距离无法大于0.5mm。

　　*在能被ESD必要打中的区域，每一个信号线附近都要布一条地线。　　*I/O电路要尽量附近对应的连接器。

　　*对易受ESD影响的电路，应当放到附近电路中心的区域，这样其他电路可以为它们获取一定的屏蔽起到。　　*一般来说在接收端摆放瞬态保护器。用较短而细的线（长度大于5倍宽度，最差大于3倍宽度）相连到机箱地。

从连接器出来的信号线和地线要必要收到瞬态保护器，然后才能相接电路的其他部分。　　*一般来说在接收端摆放串联的电阻和磁珠，而对那些不易被ESD打中的电缆驱动器，也可以考虑到在驱动末端摆放串联的电阻或磁珠。　　*在连接器处或者离接管电路25mm的范围内，要摆放滤波电容。

　　（1）用较短而细的线相连到机箱地或者接管电路地（长度大于5倍宽度，最差大于3倍宽度）。　　（2）信号线和地线再行相连到电容再行相连到接管电路。

　　*要保证信号线尽量较短。　　*信号线的长度小于300mm时，一定要平行布一条地线。　　*保证信号线和适当电路之间的环路面积尽量小。

对于宽信号线间隔几厘米之后要对调信号线和地线的方位来增大环路面积。　　*从网络的中心方位驱动信号转入多个接管电路。

　　*在有可能的情况下，要用地填满并未用于的区域，间隔60mm距离将所有层的填满地连接起来。　　*保证电源和地之间的环路面积尽量小，在附近集成电路芯片每一个电源管脚的地方摆放一个高频电容。　　*在距离每一个连接器80mm范围以内摆放一个高频旁路电容。　　*废黜线、中断信号线或者边沿启动时信号线无法布置在附近PCB边沿的地方。

　　*保证在给定大的地填满区（约小于25mm6mm）的两个忽略端点方位处要与地相连。　　*电源或地平面上开口长度多达8mm时，能用较宽的线将开口的两侧连接起来。

　　*将加装孔同电路公地相连在一起，或者将它们隔绝出去。　　（1）金属支架必需和金属屏蔽装置或者机箱一起用于时，要使用一个零欧姆电阻构建相连。　　（2）确认加装孔大小来构建金属或者塑料支架的可信加装，在加装孔顶层和底层上要使用大焊盘，底层焊盘上无法使用压焊剂，并保证底层焊盘不使用波峰焊工艺展开焊。

　　*无法将受保护的信号线和不受保护的信号线分段排序。　　*要特别注意废黜、中断和掌控信号线的布线。

　　（1）要使用高频滤波。　　（2）靠近输出和输入电路。　　（3）靠近电路板边缘。　　*PCB要放入机箱内，不要加装在开口方位或者内部接缝处。

　　*要留意磁珠下、焊盘之间和有可能认识到磁珠的信号线的布线。有些磁珠导电性能非常好，可能会产生意想不到的导电路径。　　*如果一个机箱或者主板要内装几个电路板，应当将对静电最脆弱的电路板放到最中间。

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