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电路板用大面积金属板支撑时,怎么防esd

时间:2017/6/29 9:16:04

问题描述:PCB设计中,对于静电的防护,一般采用隔离、增强单板静电免疫力和采用保护电路三项措施来进行设计。 对于PCB上的静电敏感元器件,在布局时要考虑其布局在远离干扰的地方,特别是离静电放电源越远越好,还有就是电气隔离,金属外壳; 增强免疫能力,在面积允许的情况下,可以在PCB板周围设计接地防护环,可以参考CompactPCI规范。大面积地层、电源层,对于信号层,一定要紧靠电源或者地层,保证信号回路最短,对于干扰源高频电路等,可以局部屏蔽或者单板整体屏蔽,在电源、地脚附近加不同频率的滤波电容,集成电路的电源和地之间加去耦电容,信号线上有选择的加一些容值合适的电容或者串联阻值合适的电阻。 在PCB中使用电压瞬变抑制器TVS或者TransZorb二极管都是很好的设计。 对于解决EDS,要从系统的角度考虑问题,可以参考下 清华大学的《PCB电磁兼容技术设计实践》一书,希望对你有所帮助。

回答(1).对于大部分工程师来说,ESD是一种挑战,不仅要保护昂贵的电子元件不被ESD损毁,还要保证万一出现ESD事件后系统仍能继续运行。这就需要对ESD冲击时发生了什么做深入的了解,才能设计出正确的ESD保护电路。 我们的手都曾有过静电放电(ESD)的体验,即使只是从地毯上走过然后触摸某些金属部件也会在瞬间释放积累起来的静电。我们许多人都曾抱怨在实验室中使用 导电毯、ESD静电腕带和其它要求来满足工业ESD标准。我们中也有不少人曾经因为粗心大意使用未受保护的电路而损毁昂贵的电子元件。对某些人来说ESD是一种挑战,因为需要在处理和组装未受保护的电子元件时不能造成任何损坏。这是一种电路设计挑战,因为需要保证系统承受住ESD的冲击,之后仍能正常工作,更好的情况是经过ESD事件后不发生用户可觉察的故障。 与人们的常识相反,设计人员完全可以让系统在经过ESD事件后不发生故障并仍能继续运行。将这个目标谨记在心,下面让我们更好地理解ESD冲击时到底发生了什么,然后介绍如何设计正确的系统架构来应对ESD。 将一个电容充电到高电压(一般是2kV至8kV),然后通过闭合开关将电荷释放进准备承受ESD冲击的“受损”器件(图1)。电荷的极性可以是正也可以是负,因此必须同时处理好正负ESD两种情况。破 坏受损电路的高瞬态电压一般具有几个纳秒的上升时间和大约100纳秒的放电时间。受损电路不同,对正负冲击的敏感性可能也有很大的不同,因此你需 要同时处理好正负冲击。人体模型(HMB)和机器模型(MM)这两种最常见模型之间的区别主要在于串联电阻。人体模型的导电性没有金属那么好。 防止过压损坏的最佳保护措施是用非线性电路进行限压或钳位(图2)。最常用的是专门的二极管,当它们在前向偏置或处于齐纳击穿区时具有很低的阻抗。引入限压器可以快速引起某些别的事件,因为通过电容放电会有大的浪涌电流经过限压器。虽 然消除了高瞬态电压,但代之以几个安培的浪涌电流可能会导致系统中出现其它问题。具体取决于随后路径的总阻抗,浪涌电流可以达到几个安培。在为芯 片设计I/O单元时,经常看到4A至16A的浪涌电流进入器件。处理如此巨大的瞬态浪涌电流已经成为ESD设计中的大问题。限制电压还算比较容易,但形成 的电流可能使系统中其它地方的电路和地发生逆转。 被限压器强制导入地的电流将在系统的那个节点中产生感应性振铃现象(图3)。电源通常 沿着地线传播,并且是电源去耦电容的函数,因此系统核心仍能正常工 作。不过连到电路板上的控制线可能出现混乱,因为它们是相对板外的地而建立的。结果可能在某个位置发生ESD事件,并致使电路板上的某个输入端看起来出现 故障。通过限压器将大的浪涌电流注入到地将引起PCB地的反弹,并表现为连接电感的一个函数。 利 用板级ESD,你可以尝试建立一个堡垒,并在“护城河”上建立多个受控的接入点。连接到“城墙”之外的部分可以被广义地分成几个类别:协议受控的数据、 低带宽检测和控制线以及高速接口。前两个比较容易处理,第三个具有一定程度的挑战性。让这三部分免遭ESD破坏有几种不同的方法。不管最终产品是什么样,某种形式的保护性外壳将成为设备的一部分。隔离外壳内的电路是需要仔细考虑的第一道防线。在理想情况下,连接电路板地的金属外壳通常能起使用,但现代产品经常采用非导电性的塑料或其它现代材料。电路设计人员通常没法控制建造城墙的材料,但对保护堡垒负有不可推卸的责任。在设计外壳时需要注意,到达机箱外部任何部分的ESD都会有无数路径进入内部电路。建立一个PCB能够自我防止ESD冲击的堡垒可以从低阻抗的接地方法开始......

回答(2).1 电路板 用金属外壳屏蔽高频干扰和静电干扰。 2 电路板GND负极用一只102电容和一只兆欧级电阻并联,然后接地。 3 在电源部分加防雷二极管。 以上方法基本可以防静电了

回答(3).ESD过程是处于不同电势的物体之间的静电电荷转移过程,其强烈程度受电量大小及物体间距的影响。自然界的雷电是强对流气候下典型的ESD现象,瞬间所释放的巨大能量,能将雷电所经过的空气电离,使空气变成阻值很低的导电通道,形成极强的电流和高温,其破坏力不可小觊。 日常生活中的ESD现象频繁地发生着,ESD对电脑的损害,其严重程度与静电电压高低和能量大小有关。如果能量较小,则只能将元件击穿,电压消失后,器件性能仍能恢复到原始状态。如果能量较大,在击穿后接着形成大电流对元件形成永久性损害,如晶体管元件结电阻降低、漏电流增大,薄膜电阻器局部介质击穿而发生阻值漂移等。ESD的危害有一定偶然性,不见得每一次都造成元件彻底报废,多数情况下仅表现为稳定性降低。 ESD损害的严重程度还与元件对静电的敏感度有关。 三、设计和制造中的防静电措施 芯片制造工艺按摩尔定律不断进步,低电压、微功耗、高集成度技术给我们带来更新的产品,而ESD对电脑的危害性也随之增长,可以说ESD对摩尔定律继续有效将会是一个障碍,这是业界不愿看到但又不得不面对的严重问题。在电子行业中,防静电技术已经成为一个热门技术,防静电产品的研发和制造已经发展为一个独立的产业。 ESD防护是一个系统工程,在设计和制造阶段,可从三个方面着手:一是要防止电脑本身因产生强静电感应而自我损伤,如增加屏蔽和隔离措施、通过增大PCB接地面积改善电荷泄漏通路等;二是要选择ESD特性好的芯片,不同厂家的同一种芯片性能也会有所不同,在芯片说明中一般都会提及;三是增设ESD保护电路,抵御外来静电。 1.芯片的防静电设计 随着芯片速度的提高,为了缩短引脚长度而减少信号串扰,CPU等超大规模IC芯片的封装越来越多地采用倒装芯片(flip chip),倒装 芯片通常面积较大,而厚度很薄,这样芯片自身成了一个巨大的电容器,使得芯片可能携带大量静电电荷Q(=C×V)。 其次,CPU、GPU及北桥芯片上的金属盖以及散热片,是个惹是生非的祸根。诺大的金属体无异于一个静电接收天线,极易吸附芯片周围 的电场,以及芯片附近导线上的电荷,对芯片安全构成威胁。 综合上述两种不利因素,芯片的防静电设计主要从下面两个途径实现,一是采用紧密型设计技术,尽可能缩小IC核心和I/O的尺寸,以降低寄生电容;二是采用分割器件设计的后端镇流(BEB)、整合的镇流电路(MBC)版图设计以及多触点电路设计(MFT)等,各放电通道形成相互并联的网络,使得芯片总体等效电阻值很小,放电能力很强。 2.整机的屏蔽与接地设计 在电脑生产车间,地板、制造设备、测试仪器、芯片周转箱、库房等均为防静电设计,就连操作者也要身穿防静电服、戴上防静电手 套。但是,电脑在应用过程中,ESD还是有许多的可乘之机。为了避免感应静电的危害,需要对整机进行屏蔽和接地。 电脑的金属机箱是屏蔽静电的重要措施,良好的接地措施可使电脑受静电危害的几率大大降低。机箱中的主板、接口卡,软驱、硬盘、光驱等设备,以及包裹在信号线外面的金属屏蔽网,均通过机箱连接成一个整体,然后再通过电源地线接入大地,这样不仅可以消除外来的感应静电,也可以消除设备自身所产生的摩擦静电。 当然,前提是各部件之间应该接触良好。所以,为保证部件充分接触,机箱上设置有各种弹 性触点或弹性接触片 3.接口电路中植入ESD保护器 芯片是最容易被ESD损坏的器件,因此成为电脑中的重点保护对象。而接口电路位于板卡电路的外围,是抵御ESD的一道防线。在电脑 的各个接口处接入ESD防护器件,使静电在防护器件上释放掉,可避免静电向电......

回答(4).ESD测试在PCB设计时的注意事项有: 1、 尽可能使用多层PCB,相对于双面PCB而言,地平面和电源平面,以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗和感性耦合,使之达到双面PCB的1/10到1/100。尽量地将每一个信号层都紧靠一个电源层或地线层。对于顶层和底层表面都有元器件、具有很短连接线以及许多填充地的高密度PCB,可以考虑使用内层线。 2、 对于双面PCB来说,要采用紧密交织的电源和地栅格。电源线紧靠地线,在垂直和水平线或填充区之间,要尽可能多地连接。一面的栅格尺寸小于等于60mm,如果可能,栅格尺寸应小于13mm。 3、 确保每一个电路尽可能紧凑。 4、 尽可能将所有连接器都放在一边。 5、 如果可能,将电源线从卡的中央引入,并远离容易直接遭受ESD影响的区域。 6、 在引向机箱外的连接器(容易直接被ESD击中)下方的所有PCB层上,要放置宽的机箱地或者多边形填充地,并每隔大约13mm的距离用过孔将它们连接在一起。 7、 在卡的边缘上放置安装孔,安装孔周围用无阻焊剂的顶层和底层焊盘连接到机箱地上。 8、 PCB装配时,不要在顶层或者底层的焊盘上涂覆任何焊料。使用具有内嵌垫圈的螺钉来实现PCB与金属机箱/屏蔽层或接地面上支架的紧密接触。 9、 在每一层的机箱地和电路地之间,要设置相同的“隔离区”;如果可能,保持间隔距离为0.64mm。 10、 卡的顶层和底层靠近安装孔的位置,每隔100mm沿机箱地线将机箱地和电路地用1.27mm宽的线连接在一起。与这些连接点的相邻处,在机箱地和电路地之间放置用于安装的焊盘或安装孔。这些地线连接可以用刀片划开,以保持开路,或用磁珠/高频电容的跳接。 11、 果电路板不会放入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不能涂阻焊剂,这样它们可以作为ESD电弧的放电极。 12、 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,在整个外围四周放上环形地通路。 (2)确保所有层的环形地宽度大于2.5mm。 (3)每隔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连接到一起。 (5)对安装在金属机箱或者屏蔽装置里的双面板来说,应该将环形地与电路公共地连接起来。不屏蔽的双面电路则应该将环形地连接到机箱地,环形地上不能涂阻焊剂,以便该环形地可以充当ESD的放电棒,在环形地(所有层)上的某个位置处至少放置一个0.5mm宽的间隙,这样可以避免形成一个大的环路。信号布线离环形地的距离不能小于0.5mm。 13、 在能被ESD直接击中的区域,每一个信号线附近都要布一条地线。 14、 I/O电路要尽可能靠近对应的连接器。 15、 对易受ESD影响的电路,应该放在靠近电路中心的区域,这样其他电路可以为它们提供一定的屏蔽作用。 16、 通常在接收端放置串联的电阻和磁珠,而对那些易被ESD击中的电缆驱动器,也可以考虑在驱动端放置串联的电阻或磁珠。 17、 通常在接收端放置瞬态保护器。用短而粗的线(长度小于5倍宽度,最好小于3倍宽度)连接到机箱地。从连接器出来的信号线和地线要直接接到瞬态保护器,然后才能接电路的其他部分。 18、 在连接器处或者离接收电路25mm的范围内,要放置滤波电容。 (1)用短而粗的线连接到机箱地或者接收电路地(长度小于5倍宽度,最好小于3倍宽度)。 (2)信号线和地线先连接到电容再连接到接收电路。 19、 要确保信号线尽可能短。 20、 信号线的长度大于300mm时,一定要平行布一条地线。 21、 确保信号线和相应回路......

回答(5).这玩意是绝缘橡胶 一般硅橡胶居多,你要在市面买估计难点。

回答(6).你说的是自动套料,一般更具割炬的割嘴大小而定,一般10---20的话,我一般是设1.8MM。割炬经验及工件的需要,下次再做适当的修正就可以了 ,这个东西一般在买割嘴的时候包装里面有个对照表,你对照那个,在使用事再做适当的修正就可以了 。

回答(7).金属片的话一般叫短接片,金属线叫跳线

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