Sådan beskytter du mod ESD under SMT-montage

Elektrostatiske skader er en væsentlig årsag til apparatfejl. Det er ansvarlig for direkte fejl i så meget som 10% af elektroniske enheder. Det kan forårsage problemer i hele SMT-montageprocessen. Heldigvis er der måder, hvorpå man kan beskytte sig mod dette problem.

Statisk beskyttende materiale

Det er bydende nødvendigt at beskytte elektroniske komponenter mod elektrostatisk afladning (ESD), som kan føre til skader og fejl. Statisk elektricitet kan genereres når som helst og hvor som helst og skyldes ofte friktion. Det er vigtigt at beskytte elektroniske enheder under SMT-montageprocessen, så de kan opretholde optimal ydeevne og pålidelighed. Statisk beskyttende materiale bør anvendes fra begyndelsen af samleprocessen og bør fortsættes efter afslutningen.

Den relative fugtighed i produktionsmiljøet spiller også en afgørende rolle for frembringelsen af ESD, så fabrikkens relative fugtighed bør kontrolleres omhyggeligt. Hvis den relative fugtighed ikke opretholdes korrekt, kan det resultere i meget høje niveauer af ESD. Det anbefales også at holde materialer med høje niveauer af statisk elektricitet væk fra samlebåndet. For at beskytte din elektronik mod ESD bør du bruge statisk beskyttende materiale under samleprocessen.

Komponenter til ESD-undertrykkelse

For at undgå skader fra ESD under SMT-montageprocessen bør komponenterne opbevares og transporteres i ESD-sikre poser. Professionelle montører kan varmt anbefales til dette arbejde.

For at undgå statisk elektricitet bør montørerne bære antistatisk tøj. De bør også undgå at røre ved komponenterne med skarpe genstande. Antistatisk tøj kan også fungere som et jordkredsløb for elektroniske enheder. Ud over at bære ledende tøj bør montagepersonalet bære beskyttelsesdragt og -sko for at reducere risikoen for statisk elektricitet. Det er også vigtigt at minimere brugen af isolerende materialer.

Statisk elektricitet kan opstå på grund af metalkomponenter, som leder en elektrostatisk ladning. Det kan også være forårsaget af induktion eller statisk elektricitet i kroppen. Virkningerne kan være skadelige, især for elektroniske komponenter.

Statisk beskyttende skum

Elektrostatisk afladning (ESD) kan forårsage dyre skader på elektronik. Selvom der er måder at forhindre dette på, er det ikke muligt at beskytte alle enheder mod virkningerne af ESD. Heldigvis findes der antistatisk skum, også kendt som elektrostatisk afladningsskum, til at beskytte følsomme komponenter.

Brug beskyttende emballage til elektroniske komponenter for at minimere de risici, der er forbundet med ESD. Sørg for, at emballagen har en passende overflade- og volumenresistivitet. Den skal også kunne modstå triboelektriske opladningseffekter fra bevægelse under transport. Typisk leveres elektrostatisk følsomme komponenter i sort, ledende skum eller en antistatisk pose. Antistatiske poser indeholder delvist ledende plast, der fungerer som et Faraday-bur.

Statisk elektricitet er et almindeligt problem under SMT-montageprocessen. Det er et biprodukt af friktion og kan få komponenter til at svigte. Menneskelig bevægelse genererer statisk elektricitet, der kan variere fra et par hundrede volt til flere tusinde volt. Denne skade kan påvirke elektroniske komponenter, der er resultatet af SMT-montage, og kan resultere i for tidlig svigt.

ESD-poser

Når man arbejder med elektronik, er det vigtigt at bruge ESD-beskyttende emballage, når man transporterer og opbevarer følsomme emner. ESD-beskyttelse kan hjælpe med at minimere risikoen for elektriske stød og forbrændinger, samtidig med at den beskytter mod transport og opbevaring. En beskyttende emballage kan også beskytte dele og komponenter, mens de ikke er i brug, f.eks. når de transporteres til og fra fabrikken.

Når man håndterer et printkort, er det vigtigt at følge producentens anvisninger og følge deres retningslinjer. Det er vigtigt, fordi en dårlig ESD-beskyttelsesplan kan resultere i skader på elektroniske komponenter. Hvis du er usikker på, hvordan du håndterer komponenterne korrekt under monteringsprocessen, så spørg en fagmand.

Kombination af begge

For at undgå statisk elektricitet under SMT-montage er det vigtigt at jordforbinde elektronikken. Jording kan være af to typer, blød jording og hård jording. Blød jordforbindelse betyder, at man forbinder de elektroniske enheder til en lavimpedant jordforbindelse, mens hård jordforbindelse betyder, at man forbinder de elektroniske komponenter til en højimpedant jordforbindelse. Begge typer af jordforbindelse kan forhindre statisk elektricitet og beskytte elektroniske komponenter mod skader.

ESD er en væsentlig kilde til skader i elektronikindustrien. ESD forårsager forringet ydeevne og endda komponentfejl. Det anslås, at 8% til 33% af alle elektronikfejl er forårsaget af ESD. At kontrollere denne type skader kan forbedre effektiviteten, kvaliteten og fortjenesten.

Analyser den rolle, som lagdelt stakdesign spiller i undertrykkelsen af EMI

Layered stack design er processen med at bruge et PCB med mange lag til at forbedre signalintegriteten og reducere EMI. Et højtydende 6-lags printkort til generelle formål har f.eks. det første og sjette lag som jord- og strømlag. Mellem disse to lag er der et centreret dobbelt mikrostrip-signallinjelag, der giver fremragende EMI-undertrykkelse. Men dette design har sine ulemper, bl.a. at sporlaget kun er to lag tykt. Det konventionelle seks-lagskort har korte ydre spor, der kan reducere EMI.

Værktøj til impedansanalyse

Hvis du leder efter et PCB-designværktøj til at minimere dit PCB's følsomhed over for EMI, er du kommet til det rette sted. Impedansanalysesoftware hjælper dig med at bestemme de korrekte materialer til dit PCB og bestemme, hvilken konfiguration der mest sandsynligt vil undertrykke EMI. Disse værktøjer giver dig også mulighed for at designe dit PCB's lagdelte stak på en måde, der minimerer virkningerne af EMI.

Når det gælder design af PCB-lagstakke, er EMI ofte et stort problem for mange producenter. For at reducere dette problem kan du bruge et PCB-lagdelt stakdesign med en adskillelse på tre til seks mil mellem tilstødende lag. Denne designteknik kan hjælpe dig med at minimere common-mode EMI.

Placering af plan- og signallag

Når man designer et printkort, er det vigtigt at overveje placeringen af plan- og signallag. Det kan være med til at minimere effekten af EMI. Generelt bør signallag placeres ved siden af strøm- og jordplaner. Det giver mulighed for bedre termisk styring. Signallagets ledere kan sprede varmen gennem aktiv eller passiv køling. På samme måde hjælper flere planer og lag med at undertrykke EMI ved at minimere antallet af direkte stier mellem signallag og strøm- og jordplaner.

Et af de mest populære PCB-stakdesign er PCB-stakken med seks lag. Dette design giver afskærmning til lavhastighedsspor og er ideelt til ortogonal eller dual-band signalrouting. Ideelt set bør analoge eller digitale signaler med højere hastighed føres på de ydre lag.

Impedanstilpasning

PCB-lagdelt stakdesign kan være et værdifuldt værktøj til at undertrykke EMI. Den lagdelte struktur giver god feltindeslutning og et sæt planer. Den lagdelte struktur giver mulighed for lavimpedansforbindelser til GND direkte, hvilket eliminerer behovet for vias. Det giver også mulighed for højere lagantal.

Et af de mest kritiske aspekter ved PCB-design er impedanstilpasning. Impedanstilpasning gør det muligt for PCB-sporene at matche substratmaterialet og dermed holde signalstyrken inden for det krævede område. Signalintegritet bliver stadig vigtigere, efterhånden som koblingshastighederne stiger. Det er en af grundene til, at printkort ikke længere kan behandles som punkt-til-punkt-forbindelser. Da signalerne bevæger sig langs sporene, kan impedansen ændre sig markant og reflektere signalet tilbage til kilden.

Når man designer PCB-lagdelte stakke, er det vigtigt at tage højde for strømforsyningens induktans. Høj kobbermodstand på strømforsyningen øger sandsynligheden for differential mode EMI. Ved at minimere dette problem er det muligt at designe kredsløb, der har færre signallinjer og kortere sporlængder.

Kontrolleret impedans-routing

I designet af elektroniske kredsløb er kontrolleret impedans-routing en vigtig faktor. Kontrolleret impedans-routing kan opnås ved at bruge en lagdelt stack up-strategi. I et lagdelt stack up-design bruges et enkelt effektplan til at føre forsyningsstrømmen i stedet for flere effektplaner. Dette design har flere fordele. En af dem er, at det kan hjælpe med at undgå EMI.

Kontrolleret impedans-routing er et vigtigt designelement til at undertrykke EMI. Brug af planer, der er adskilt med tre til seks mils, kan hjælpe med at begrænse magnetiske og elektriske felter. Desuden kan denne type design være med til at sænke common-mode EMI.

Beskyttelse af følsomme spor

Lagdelt stakdesign er et kritisk element i undertrykkelse af EMI. En god printstabel kan opnå god feltinddæmning og give et godt sæt af planer. Men det skal designes omhyggeligt for at undgå at forårsage EMC-problemer.

Generelt kan et 3 til 6-mil separeret plan undertrykke high-end harmoniske, lave transienter og common-mode EMI. Denne fremgangsmåde er dog ikke egnet til at undertrykke EMI forårsaget af lavfrekvente lyde. En stack up med tre til seks mils afstand kan kun undertrykke EMI, hvis afstanden mellem planerne er lig med eller større end sporbredden.

Et højtydende seks-lags printkortdesign til generelle formål lægger det første og sjette lag som jorden. Det tredje og fjerde lag tager strømforsyningen. Herimellem er der lagt et centreret dobbelt mikrostrip-signallinjelag. Dette design giver fremragende EMI-undertrykkelse. Ulempen ved dette design er dog, at sporlaget kun er to lag tykt. Derfor foretrækkes det konventionelle seks-lags board.