في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، يمكن تحقيق تصميم مضاد للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) من خلال التوزيع الطبقي، والتخطيط السليم، وتوصيل الأسلاك، والتركيب. خلال عملية التصميم، تقتصر معظم تعديلات التصميم على إضافة أو حذف مكونات من خلال التنبؤ. من خلال تعديل تخطيط لوحة الدوائر المطبوعة وتوصيل الأسلاك، يمكن منع التفريغ الكهروستاتيكي بشكل فعال.
تُسبب الكهرباء الساكنة في لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) من جسم الإنسان والبيئة وحتى داخل معداتها الكهربائية أضرارًا متنوعة لشريحة أشباه الموصلات الدقيقة، مثل اختراق طبقة العزل الرقيقة داخل المكون؛ تلف بوابة مكونات MOSFET وCMOS؛ قفل تشغيل نسخ لوحة الدوائر المطبوعة CMOS؛ تقاطع PN مع انحياز عكسي للدائرة القصيرة؛ ماس كهربائي موجب في لوحة الدوائر المطبوعة يُعوّض تقاطع PN؛ تُذيب صفيحة PCB سلك اللحام أو سلك الألومنيوم في جزء صفيحة PCB من الجهاز النشط. لمنع تداخل التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) وتلف المعدات الإلكترونية، من الضروري اتخاذ مجموعة متنوعة من التدابير التقنية للوقاية.
في تصميم لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)، يمكن تحقيق تصميم مضاد للتفريغ الكهروستاتيكي (ESD) من خلال وضع طبقات وتخطيط أسلاكها وتركيبها بشكل صحيح. خلال عملية التصميم، تقتصر معظم تعديلات التصميم على إضافة أو حذف مكونات من خلال التنبؤ. بتعديل تخطيط وتوجيه لوحة الدوائر المطبوعة، يمكن منع لوحة النسخ من التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) بشكل فعال. فيما يلي بعض الاحتياطات الشائعة.
استخدم أكبر عدد ممكن من طبقات لوحة الدوائر المطبوعة، مقارنةً بلوحة الدوائر المطبوعة ثنائية الجوانب، حيث إن مستوى التأريض ومستوى الطاقة، بالإضافة إلى التباعد الدقيق بين خط الإشارة والأرض، يمكن أن يقلل من معاوقة الوضع المشترك والاقتران الحثي، بحيث يمكن أن يصل إلى 1/10 إلى 1/100 من لوحة الدوائر المطبوعة ثنائية الجوانب. حاول وضع كل طبقة إشارة بجوار طبقة طاقة أو طبقة أرضية. بالنسبة للوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة التي تحتوي على مكونات على السطحين العلوي والسفلي، ولها خطوط توصيل قصيرة جدًا والعديد من أماكن التعبئة، يمكنك التفكير في استخدام خط داخلي. بالنسبة للوحات الدوائر المطبوعة ثنائية الجوانب، يتم استخدام مصدر طاقة وشبكة أرضية متشابكة بإحكام. يكون كابل الطاقة قريبًا من الأرض، بين الخطوط الرأسية والأفقية أو مناطق التعبئة، لتوصيل أكبر قدر ممكن. يجب أن يكون حجم صفيحة لوحة الدوائر المطبوعة على جانب واحد أقل من أو يساوي 60 مم، وإذا أمكن، يجب أن يكون حجم الشبكة أقل من 13 مم.
تأكد من أن كل ورقة من لوحات PCB مضغوطة قدر الإمكان.
ضع جميع الموصلات جانبًا قدر الإمكان.
إذا كان ذلك ممكنًا، قم بإدخال خط شريط الطاقة في لوحة الدوائر المطبوعة من منتصف البطاقة بعيدًا عن المناطق المعرضة لتأثير التفريغ الكهروستاتيكي المباشر.
في جميع طبقات PCB الموجودة أسفل الموصلات المؤدية إلى خارج الهيكل (والتي تكون عرضة لأضرار ESD المباشرة على لوحة نسخ PCB)، ضع أرضيات عريضة من الهيكل أو المضلع وقم بتوصيلها معًا باستخدام فتحات على فترات تبلغ حوالي 13 مم.
ضع فتحات تثبيت ورقة PCB على حافة البطاقة، ثم قم بتوصيل الوسادات العلوية والسفلية لورقة PCB بدون عوائق حول فتحات التثبيت بأرضية الهيكل.
عند تجميع لوحة الدوائر المطبوعة، لا تُلحِم لوحة الدوائر المطبوعة العلوية أو السفلية. استخدم براغي مزودة بغسالات مدمجة لضمان اتصال محكم بين لوحة الدوائر المطبوعة/الدرع في العلبة المعدنية أو الدعامة على سطح الأرض.
يجب إنشاء نفس "منطقة العزل" بين أرضية الهيكل وأرضية الدائرة لكل طبقة؛ وإذا كان ذلك ممكنًا، حافظ على التباعد عند 0.64 مم.
في أعلى وأسفل البطاقة، بالقرب من فتحات تركيب لوحة نسخ الدوائر المطبوعة، وصّل الهيكل وتأريض الدائرة باستخدام أسلاك بعرض 1.27 مم على طول سلك تأريض الهيكل كل 100 مم. بجوار نقاط التوصيل هذه، تُوضع وسادات لحام أو فتحات تركيب بين أرضية الهيكل وصفيحة لوحة الدوائر المطبوعة. يمكن فتح هذه الوصلات الأرضية بشفرة لإبقائها مفتوحة، أو عن طريق وصلها بخرز مغناطيسي/مكثف عالي التردد.
إذا لم يتم وضع لوحة الدائرة في علبة معدنية أو جهاز حماية من صفائح PCB، فلا تقم بتطبيق مقاومة اللحام على أسلاك التأريض العلوية والسفلية للوحة الدائرة، بحيث يمكن استخدامها كأقطاب تفريغ قوس ESD.
لإعداد حلقة حول الدائرة في صف PCB التالي:
(1)بالإضافة إلى حافة جهاز نسخ PCB والهيكل، ضع مسارًا حلقيًا حول المحيط الخارجي بالكامل.
(2) تأكد من أن جميع الطبقات يزيد عرضها عن 2.5 مم.
(3) قم بتوصيل الحلقات بالثقوب كل 13 مم.
(4) قم بتوصيل أرضية الحلقة بالأرضية المشتركة لدائرة نسخ لوحة الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات.
(5) بالنسبة لألواح PCB ثنائية الجوانب المُركّبة في علب معدنية أو أجهزة حماية، يجب توصيل طرف التأريض الحلقي بالطرف الأرضي المشترك للدائرة. أما الدائرة ثنائية الجوانب غير المحمية، فيجب توصيل طرف التأريض الحلقي بها، مع مراعاة عدم طلاء طرف التأريض بطبقة مقاومة لحام، بحيث يعمل كقضيب تفريغ ESD. يجب ترك فجوة بعرض 0.5 مم على الأقل في موضع معين على طرف التأريض الحلقي (جميع الطبقات)، مما يمنع لوحة PCB من تكوين حلقة كبيرة. يجب ألا تقل المسافة بين سلك الإشارة وطرف التأريض الحلقي عن 0.5 مم.