一種防御二次靜電放電的實現方法，電路板及設備技術

本發明專利技術提供一種防御二次靜電放電的實現方法，電路板及設備，量測二次靜電波形；根據量測的二次靜電波形，計算二次靜電的帶寬；依據二次靜電的帶寬小于截止頻率，利用過孔的濾波電容和濾波電路電感組成π型濾波電路的方法，防止二次靜電放電對電路元件的損害。并且通過在芯片下方電路板的預設層配置接地環；在接地環上設有預設數量的過孔；芯片的信號線通過所述接地環所在層的下方信號層穿出所述接地環等方式，進一步的防止二次靜電放電對電路元件的損害，可以大幅降低產品的設計風險，提高產品的綜合品質，避免了當間隙沖電電壓高于空氣擊穿的閾值電壓時，這些微小的亞毫米間隙將會產生二次靜電放電，對周邊電路產生危害。

Implementation method, circuit board and equipment for defending secondary electrostatic discharge

【技術實現步驟摘要】
一種防御二次靜電放電的實現方法，電路板及設備
本專利技術涉及電路板領域，尤其涉及一種防御二次靜電放電的實現方法，電路板及設備。
技術介紹
二次靜電放電(SecondaryElectrostaticDischarge)是一種特殊的靜電放電形式，當帶電人體接觸到電子產品時，除了人體對電子產品的一次放電外，一次放電會對電子產品金屬部件間的間隙快速充電，當間隙電壓遠超過靜態擊穿電壓時，會形成強烈的二次放電現象。二次放電一般發生在電子產品內部，從內部干擾和損傷電子產品，而且受環境的影響更劇烈，產生的電磁危害更強，物理機制也更復雜。由于其特殊性與復雜性，直接套用傳統的靜電放電理論與經驗模型有很大的局限性，二次靜電的防護是靜電防護領域的一個難點。目前電子產品只有一次靜電(ESD)的防護設計，對ESD的防護最常見的方法就是：使用ESD保護器件，常用的防靜電元器件是TVS(TransientVoltageSuppressor)瞬態電壓抑制器，與常見的用于整流的肖特基二極管不同，它的特點是當兩極受到反向瞬態高能量沖擊時，它能以納秒量級的速度將兩極間高阻抗變為很低的阻抗，將電壓箝位于一個預定值。靜電有正負之分。因此，用的都是雙向的TVS.從單通道到多通道，TVS有多鐘形式，比如USB信號，是六通道的，參考圖1。電子產品中不可避免的存在“浮地”金屬部件，比如：金屬按鍵，浮地指的是某部件沒有和電子產品的接地部件連通。這些浮地金屬部件與電子產品內部的其他金屬部件形成了亞毫米級的間隙。當電子產品在使用中，觸碰到這些浮地的金屬部件會發生一次靜電放電，也許這時的一次靜電放電可能并不影響產品的正常工作。但是，如圖2所示，一次靜電放電會對金屬部件間隙進行充電，當間隙沖電電壓高于空氣擊穿的閾值電壓時，這些微小的亞毫米間隙將會產生二次靜電放電，對周邊電路產生危害。
技術實現思路
為了克服上述現有技術中的不足，本專利技術提供一種防御二次靜電放電的實現方法，方法包括：S1，量測二次靜電波形；S2，根據量測的二次靜電波形，計算二次靜電的帶寬；S3，依據二次靜電的帶寬小于截止頻率，配置π型濾波電路，選取電路板的過孔參數；S4，在芯片下方電路板的預設層配置接地環；S5，在接地環上設有預設數量的過孔；S6，將芯片配置到接地環內，芯片的接地引腳與接地環連接；S7，芯片的信號線通過所述接地環所在層的下方信號層穿出所述接地環。優選地，步驟S3還包括：截止頻率的計算方式為：R為濾波電路的終端匹配電阻；L為濾波電路電感，C為濾波電容。優選地，濾波電容的計算方式為：ε為PCB板材的介電常數，過孔焊盤直徑為d1,過孔直徑為d2；濾波電路電感的感值為L＝2*10-7h[ln(4h/d2)-1]h為過孔的長度，d2過孔直徑。優選地，步驟S4中在芯片下方電路板的TOP層配置接地環。優選地，芯片的信號線使用微孔換層到所述接地環所在層的下方信號層穿出所述接地環。優選地，所述微孔的孔徑小于0.3mm，長度小于1.5mm；所述微孔靠近接地環上的過孔設置。優選地，接地環上的過孔為盲孔。優選地，過孔之間的尺寸小于二次靜電帶寬波長的二十分之一。基于上述方法，本專利技術還提供一種電路板，包括防御二次靜電放電的實現方法所配置的電路板?；谏鲜龇椒ǎ緦＠夹g還提供一種設備，包括電路板。從以上技術方案可以看出，本專利技術具有以下優點：本專利技術依據二次靜電的帶寬小于截止頻率，利用過孔的濾波電容和濾波電路電感組成π型濾波電路的方法，防止二次靜電放電對電路元件的損害。并且通過在芯片下方電路板的預設層配置接地環；在接地環上設有預設數量的過孔；芯片的信號線通過所述接地環所在層的下方信號層穿出所述接地環等方式，進一步的防止二次靜電放電對電路元件的損害，可以大幅降低產品的設計風險，提高產品的綜合品質，避免了當間隙沖電電壓高于空氣擊穿的閾值電壓時，這些微小的亞毫米間隙將會產生二次靜電放電，對周邊電路產生危害。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術的技術方案，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為現有技術中USB的TVS六通道保護線路圖；圖2為二次靜電干擾示意圖；圖3為防御二次靜電放電的實現方法流程圖；圖4為二次靜電的波形圖；圖5為過孔示意圖；圖6為過孔的等效電路圖；圖7為過孔類型圖；圖8為二次靜電防御的PCB設計示意圖。具體實施方式本領域普通技術人員可以意識到，結合本文中所公開的實施例描述的各示例的單元及算法步驟，能夠以電子硬件、計算機軟件或者二者的結合來實現，為了清楚地說明硬件和軟件的可互換性，在上述說明中已經按照功能一般性地描述了各示例的組成及步驟。這些功能究竟以硬件還是軟件方式來執行，取決于技術方案的特定應用和設計約束條件。專業技術人員可以對每個特定的應用來使用不同方法來實現所描述的功能，但是這種實現不應認為超出本專利技術的范圍。對于本專利技術來講，涉及的電路板即為本領域常用的PCB板，利用過孔的寄生電容和濾波電路電感組成π型濾波電路，并且通過一些PCB的布線設計來防止二次靜電放電對電路元件的損害。具體的本專利技術提供一種防御二次靜電放電的實現方法，如圖3所示，方法包括：S1，量測二次靜電波形；測量二次靜電波形可以使用示波器和高壓探頭，量測二次靜電波形，如圖4，可以理解的是PCB板上設置有多個芯片，量測點可以選取距離二次放電點最近的芯片的pin腳，作為使用高壓探頭時，應串接衰減器和磁環，以防止二次靜電對示波器的損傷。S2，根據量測的二次靜電波形，計算二次靜電的帶寬；根據二次靜電的示波器波形圖4，讀取二次峰值的上升時間Tr，例如如圖4中的1ns。得出二次靜電的最大輻射帶寬為BW＝1/Tr＝1GHz。S3，依據二次靜電的帶寬小于截止頻率，配置π型濾波電路，選取電路板的過孔參數；這里要通過選取合適的過孔參數的設計，不斷調整過孔的焊盤和孔徑尺寸、盲孔的長度，使得二次靜電的帶寬小于截止頻率f0。其中，本專利技術是利用過孔的寄生電容和濾波電路電感組成π型濾波電路，并且通過PCB的布線設計來防止二次靜電放電對電路元件的損害。當PCB過孔的最大尺寸小于二次靜電放電的波形的波長時，也就是呈現電短特性時，過孔可以等效為圖5和圖6所示的π型濾波電路。電容是由兩層之間的焊盤產生的，C為濾波電容的等效容值也就是濾波電容。ε為PCB板材的介電常數，過孔焊盤直徑為d1,過孔直徑為d2。令L為濾波電路電感的感值，h為過孔的長度，d2過孔直徑。L＝2*10-7h[ln(4h/d2)-1本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種防御二次靜電放電的實現方法，其特征在于，方法包括：/nS1，量測二次靜電波形；/nS2，根據量測的二次靜電波形，計算二次靜電的帶寬；/nS3，依據二次靜電的帶寬小于截止頻率，配置π型濾波電路，選取電路板的過孔參數；/nS4，在芯片下方電路板的預設層配置接地環；/nS5，在接地環上設有預設數量的過孔；/nS6，將芯片配置到接地環內，芯片的接地引腳與接地環連接；/nS7，芯片的信號線通過所述接地環所在層的下方信號層穿出所述接地環。/n

【技術特征摘要】
1.一種防御二次靜電放電的實現方法，其特征在于，方法包括：
S1，量測二次靜電波形；
S2，根據量測的二次靜電波形，計算二次靜電的帶寬；
S3，依據二次靜電的帶寬小于截止頻率，配置π型濾波電路，選取電路板的過孔參數；
S4，在芯片下方電路板的預設層配置接地環；
S5，在接地環上設有預設數量的過孔；
S6，將芯片配置到接地環內，芯片的接地引腳與接地環連接；
S7，芯片的信號線通過所述接地環所在層的下方信號層穿出所述接地環。


2.根據權利要求1所述的實現方法，其特征在于，
步驟S3還包括：
截止頻率的計算方式為：



R為濾波電路的終端匹配電阻；
L為濾波電路電感，C為濾波電容。


3.根據權利要求2所述的實現方法，其特征在于，
濾波電容的計算方式為：



ε為PCB板材的介電常數，過孔焊盤直徑為d1，過孔直徑為d2；
濾波電路電感的感值為
L＝2*10-7h[ln(4h...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黨杰，
申請(專利權)人：蘇州浪潮智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32