PCB防靜電設(shè)計的必要性

平時通過走路穿衣等日?；顒訋淼哪Σ?，會產(chǎn)生不同幅值的靜電電壓，但其能量很小不會對人體產(chǎn)生傷害，不過對于電子元器件來說，這種靜電能量卻是不能忽視的。

在干燥的環(huán)境下，人體靜電(ESD)的電壓很容易超過6~35Kv，當(dāng)用手觸摸電子設(shè)備、PCB或PCB上的元器件時，會因為瞬間的靜電放電，而使元器件或設(shè)備受到干擾，甚至損壞設(shè)備或PCB上的元器件。

下圖大致列舉了一下不同行為產(chǎn)生的靜電電壓大?。?/p>

一、靜電是如何產(chǎn)生的

靜電是一種電能，它存在于物體表面，是正負電荷在局部失衡時，產(chǎn)生的一種現(xiàn)象，如摩擦起電就是一種靜電放電現(xiàn)象。

靜電的問題一直困擾著許多電子產(chǎn)品，其放電電流產(chǎn)生的電磁場，通過電容耦合、電感耦合或空間輻射耦合等途徑，對電路造成了嚴重干擾，所以我們在PCB設(shè)計初期，就必須考慮到靜電的防護問題。

下圖是關(guān)于靜電產(chǎn)生的示意圖：

二、PCB如何設(shè)計防靜電

PCB布局的原則，一般盡可能將靜電保護器件靠近輸入端或者連接器，靜電保護器件與被保護線之間的線路距離，應(yīng)該設(shè)計得盡量短一些。對于PCB設(shè)計來說，在容易發(fā)生靜電放電的邊緣，設(shè)置一定的隔離距離非常重要，對于機架類產(chǎn)品，每千伏的靜電電壓的擊穿距離在1mm左右，如果在容易放電的邊緣設(shè)置一個3-5mm隔離區(qū)，就可以抵抗3-5Kv的靜電電壓。

1、低速板靜電防護設(shè)計

1) 走線需橫平豎直，盡量減少信號線路并排走線;

2) 如果空間允許的話，走線越粗越好;

3) 按照高速電路設(shè)計理念來進行布線;

4) 避免在PCB邊緣處理重要的信號線，如時鐘、復(fù)位信號等;

5) 所有PCB板的傳導(dǎo)環(huán)路，包括電源和地線環(huán)路，應(yīng)該盡量小;

6) 單面或雙面板，在沒有電源平面的情況下，電源走線旁邊必須要跟隨一根地線;

7) 盡量使用多層板布線。

2、高速板靜電防護設(shè)計

1) 走線需要有良好的地平面;

2) 保持足夠的間距，如濾波器、光耦、交流電源線與弱信號線;

3) 長距離走線加低通濾波器(C、靜電器件、RC、LC);

4) 隔離(增加屏蔽罩)，避免被保護的導(dǎo)線與未被保護的導(dǎo)線并排走線;

5) 避免與其他器件使用同一條回路來連接公共接地點。

3、防止出現(xiàn)靜電的通用辦法

1) 保持地的完整，加大地的泄放面積，平整地鋪銅均勻，保持地的電阻值不變，互相之間水平狀態(tài)地平面平穩(wěn);

2) 板外圍進行環(huán)繞地設(shè)計，數(shù)據(jù)線用地包圍;

3) 地孔越多越好，并使每層地緊密連合在一起;

4) 在PCB上安裝光耦合器或者變壓器，以及結(jié)合介質(zhì)隔離和屏蔽，都可以很好的抑制靜電放電沖擊;

5) 可將PCB的GND與外殼地進行單點接地，防止靜電放電電流在機箱上產(chǎn)生的電壓耦合進電路，但需注意接地點的選擇，選擇在電纜入口處接地;

6) 如果PCB面積允許，并且整機系統(tǒng)的搭接、靜電泄放通道都很好，可以在PCB周圍設(shè)置接地防護環(huán)，可裸銅處理，并采用很多過孔連接。

三、防靜電設(shè)計的可制造性檢查

這里推薦一款國產(chǎn)免費的PCB和PCBA檢測軟件：華秋DFM，它對于可制造性檢查領(lǐng)域來說非常專業(yè)，其檢測參數(shù)也是可以隨著設(shè)計者的實際需求進行調(diào)整的，根據(jù)不同板廠的工藝標準進行生產(chǎn)前的隱患提示并給出最優(yōu)的修改建議，雖然對上文所講的PCB防靜電設(shè)計性能沒有做對應(yīng)的檢查項，但是可以檢查PCB設(shè)計圖中防靜電設(shè)計的位置是否存在可制造性風(fēng)險等。

術(shù)業(yè)有專攻，防靜電處理的問題，工程師們在PCB走線布局和結(jié)構(gòu)接口方面做好防護措施即可，對于可制造性與可組裝性的問題，可以交給專業(yè)的華秋DFM軟件解決!

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審核編輯 黃宇