Статическая защита, общие проблемы и решения
Производитель многослойных печатных плат в Китае
Масштаб современных полупроводниковых приборов становится все больше и больше, а рабочее напряжение становится все ниже и ниже, что приводит к чувствительности полупроводниковых приборов к внешним электромагнитным помехам. ОУР привлекает все больше внимания к помехам, вызванным цепями, повреждением компонентов, схем КМОП и схем интерфейса. ОУР электронного оборудования также стало записываться в национальные и международные стандарты как важная часть испытаний на электромагнитную совместимость.
Электростатические причины и их вред
Когда статическое электричество растирается двумя веществами, имеющими разные диэлектрические постоянные, положительные и отрицательные полярные заряды накапливаются на двух конкретных телах. Когда два объекта находятся в контакте, один из них имеет тенденцию притягивать электроны, и, таким образом, оба формируют разные зарядные потенциалы. В случае человеческого тела статическое электричество, создаваемое трением между одеждой и кожей, является одной из основных причин зарядки человеческого тела.
Когда статический источник питания находится в контакте с другими объектами, в соответствии с механизмом нейтрализации заряда возникает поток заряда, который передает достаточно энергии, чтобы компенсировать напряжение. Во время передачи высокоскоростной энергии генерируются потенциальные напряжения, токи и электромагнитные поля. В тяжелых случаях объекты уничтожаются. Это электростатический разряд. Это определено в национальном стандарте: электростатический разряд - это перенос заряда, вызванный непосредственной близостью или прямым контактом специальных электростатических потенциалов (GB / T4365-1995), обычно выражаемый ESD. ESD может привести к серьезному повреждению или неисправности электронного оборудования.
Электростатическое повреждение устройства является доминирующим и рецессивным. В то время скрытого повреждения не было видно, но устройство стало более хрупким и легко повреждаемым в условиях избыточного давления и высокой температуры.
Два основных механизма отказа ESD: тепло, генерируемое током ESD, вызывает термический отказ устройства; чрезмерное напряжение, вызванное электростатическим разрядом, вызывает повреждение изоляции. Оба типа повреждения могут происходить одновременно в одном устройстве, например, пробой изоляции может вызывать большие токи, что, в свою очередь, приводит к тепловому отказу.
В дополнение к повреждению, вызванному цепью, электростатический разряд также очень легко вызывает помехи в электронной схеме. Существует два способа, которыми электростатический разряд может создавать помехи электронным схемам. Один - это помехи, а другой - помехи.
Построение цифровых продуктов и их проблемы ОУР
В настоящее время функции различных цифровых продуктов становятся все сильнее и сильнее, в то время как платы становятся все меньше и меньше, а интеграция становится все выше и выше. Большая или меньшая часть интерфейса используется для взаимодействия человека с компьютером, поэтому существует проблема электростатического разряда в организме человека. Части основных цифровых продуктов, которые требуют защиты от электростатического разряда: интерфейс USB, интерфейс HDMI, интерфейс IEEE1394, интерфейс антенны, интерфейс VGA, интерфейс DVI, кнопочная схема, SIM-карта, наушники и другие различные интерфейсы передачи данных.
ESD может привести к неправильной работе устройства, поломке или даже повреждению и вызвать другие проблемы с безопасностью. Поэтому, прежде чем продукт поступит в продажу, местные или иностранные инспекционные отделы должны проверить ESD и другие скачки напряжения. Среди них контактный разряд должен достигать ± 8 кВ, а воздушный разряд должен достигать ± 15 кВ, что предъявляет высокие требования к конструкции электростатического разряда.
Контролируемый импеданс PCB поставщиком в Китае
Решение и защита от электростатических разрядов в цифровых продуктах
3.1 Структурный дизайн изделия
Если высвободившееся статическое электричество рассматривается как наводнение, то основное решение аналогично управлению водой, которое является «блокированием» и «щадением». Если продукт, который мы разрабатываем, имеет идеальный воздухонепроницаемый корпус, в нем нет статического электричества, поэтому нет никаких статических проблем. Тем не менее, фактический корпус часто имеет зазоры в крышке, и многие из них имеют металлические декоративные элементы, поэтому обязательно обратите внимание.
Во-первых, используйте метод «блокировки». Попробуйте увеличить толщину корпуса, то есть увеличить расстояние между корпусом и платой или увеличить расстояние воздушного зазора корпуса некоторыми эквивалентными способами, чтобы избежать или значительно снизить энергоемкость ESD.
Благодаря усовершенствованию конструкции, расстояние воздушного зазора между внешним кожухом и внутренней цепью может быть увеличено, так что энергия ESD значительно уменьшается. Как правило, электростатический разряд 8 кВ обычно падает до нуля после расстояния 4 мм.
Во-вторых, используя «разреженный» метод, его можно распылять на внутренней стороне корпуса краской EMI. Краска EMI является электропроводящей и может рассматриваться как металлический экран, который позволяет проводить статическое электричество по корпусу. Затем корпус соединяется с землей PCB (печатной платы) для отвода статического электричества от земли. В дополнение к предотвращению статического электричества, метод этого лечения может эффективно подавлять электромагнитные помехи. Если места достаточно, вы также можете защитить цепь металлическим экраном, который затем подключается к заземлению печатной платы.
Короче говоря, есть много мест, которые нужно знать о дизайне корпуса ESD. Первым шагом является предотвращение попадания электростатического разряда внутрь корпуса и минимизация энергии, поступающей в корпус. Если электростатический разряд попадет внутрь корпуса, постарайтесь отвести его от GND и не допускать, чтобы он повредил другие части цепи. Будьте осторожны при использовании металлических декораций на корпусе, так как это может привести к неожиданным результатам и требует особого внимания.
3.2 PCB дизайн продукта
PCB (Печатная плата) текущего продукта - это плата высокой плотности, обычно это 4-слойная плата. Поскольку плотность увеличивается, тенденция состоит в том, чтобы использовать 6-слойную плату, и ее дизайн всегда должен учитывать баланс производительности и площади. С одной стороны, чем больше пространство, тем больше места можно разместить на компонентах. В то же время, чем шире ширина линии и межстрочный интервал, тем больше преимуществ для EMI, аудио, ESD и других аспектов. С другой стороны, компактность цифрового дизайна продукта также является тенденцией и потребностью. Поэтому вам необходимо найти баланс при проектировании.
Безгалогенный завод печатных плат Китай
Что касается проблемы электростатического разряда, есть много мест, на которые следует обратить внимание при проектировании, особенно в отношении конструкции электропроводки заземления и межстрочного интервала. В некоторых продуктах существует большая проблема с ОУР, и всегда нет причин. В результате повторных исследований и экспериментов выяснилось, что это является проблемой при разработке печатных плат. Для этого, вот краткое изложение моментов, которые следует учитывать при проектировании печатных плат:
(1) Расстояние между краем платы печатной платы (включая сквозное отверстие через границу) и другими проводами должно быть больше 0,3 мм;
(2) Все края платы PCB предпочтительно все окружены следами GND;
(3) Расстояние между GND и другой проводкой поддерживается на уровне 0,2 мм ~ 0,3 мм;
(4) Расстояние между Vbat и другой проводкой составляет от 0,2 мм до 0,3 мм;
(5) Расстояние между важными линиями, такими как «Сброс», «Часы» и т. Д. И другими проводами, должно быть больше 0,3 мм;
(6) Расстояние между высоковольтной линией и другой проводкой поддерживается на уровне от 0,2 мм до 0,3 мм;
(7) Между GND разных уровней должно быть как можно больше переходных отверстий (VIa);
(8) Избегайте острых углов в финальной укладке. Острые углы должны быть как можно более гладкими.
3.3 Схема продукта
При проектировании корпуса и печатной платы, обращая внимание на проблему электростатического разряда, электростатический разряд неизбежно войдет во внутреннюю цепь изделия, особенно в следующие порты: интерфейс USB, интерфейс HDMI, интерфейс IEEE1394, интерфейс антенны, интерфейс VGA, интерфейс DVI С помощью кнопок, SIM-карты, наушников и других типов интерфейсов передачи данных эти порты могут вводить статическое электричество от тела человека во внутреннюю цепь. Следовательно, устройства защиты от электростатического разряда должны использоваться в этих портах.
Устройства электростатической защиты, использовавшиеся в прошлом, представляют собой устройства варисторов и TVS, но общие недостатки этих устройств заключаются в том, что скорость отклика слишком низкая, напряжение разряда недостаточно точное, емкость межэлектрода большая, срок службы короткий, и электрические характеристики ухудшаются из-за многократного использования. , Следовательно, в настоящее время в промышленности обычно используется «подавитель статического заряда» для замены обычного устройства защиты от статического электричества.
«Статический подавитель» - это профессиональное решение проблемы статического электричества. Его внутренняя структура и принцип работы более научны и профессиональны, чем другие продукты. Он сделан из полимерного полимерного материала, а внутренние молекулы алмаза расположены в правильной дискретной форме. Когда электростатическое напряжение превышает пусковое напряжение устройства, внутренние молекулы быстро генерируют разряд от острия до конца, который мгновенно разряжает статическое электричество на землю. Его самая большая особенность - быстрый отклик (0,5 нс ~ 1 нс), очень низкая межэлектродная емкость (0,05 пф ~ 3 пф), очень малый ток утечки (1 мкА), очень подходящий для защиты различных интерфейсов.
Поскольку статический подавитель имеет много преимуществ, таких как малый объем (0603, 0402), неполярность, быстрая скорость реакции и т. Д., Доля использования статических подавителей в качестве защитных устройств в современной конструкции увеличивается, поэтому обратите внимание на следующее очки при использовании:
1. Разместите устройство как можно ближе к защищаемому порту;
2. Соединение с GND максимально короткое;
3. Площадь подключенного GND максимально большая.
Проблема с ОУР является одной из многих важных проблем. Существуют разные способы избежать повреждения схемы в разных электронных устройствах. Благодаря небольшим размерам и высокой плотности цифровых продуктов, в защите от электростатического разряда есть уникальные особенности. Посредством большого количества экспериментов по статическим испытаниям было доказано, что метод конструирования этой бумаги может защитить и улучшить продукт, который был бы мертвым после разряда ± 2 кВ, и он все еще может стабильно работать в условиях электростатического разряда ± 8 кВ, который играет очень хорошее статическое электричество. Защитный эффект.
С ростом использования электронных устройств, дизайн ESD является ключевой задачей для каждого инженера-конструктора и инженера-электронщика. Постоянно подводя итоги и изучая, проблемы ОУР больше не будут проблемой!