CN101990358A - 静电防护方法及采用该方法的pcb - Google Patents

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操靖
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Abstract

本发明适用于静电防护技术领域，提供了一种静电防护方法及采用该方法的PCB板，所述PCB的信号线上设置有信号线尖端，所述PCB的地线上设置有与所述信号线尖端对应的地线尖端，所述信号线尖端用来将所述信号线上的静电泄放到所述地线尖端上。本发明提供的技术方案实现简单，成本较低，较好的解决了电子产品静电防护的问题。

Description

静电防护方法及采用该方法的PCB
技术领域
本发明属于静电防护技术领域，尤其涉及一种静电防护方法及采用该方法的PCB板。
背景技术
在干燥的环境下，很容易产生静电。在电子技术领域，静电是一直以来都是需要特别关注的问题。静电，尤其是高压静电，其泄放时有可能造成电子产品的损毁。
现有电子产品的接口在做静电测试时，通常金属地要满足2kV、5kV、8kV的放电等级，空气放电时电压高达15kV，有一些电子产品接口的信号线也需要满足2kV的静电等级测试。现有的静电解决方案主要是以添加元器件来解决静电问题，如电阻或者电容：从信号线上添加到地电阻或者是电容以泄放或缓冲静电泄放的能量突袭；或者是二极管：在容易损坏的地方加稳压二极管嵌位，或采取成本更高的TVS(瞬态电压抑制器)来防护关键部位。
如上所述，现有的静电解决方案中只要采用添加防静电元器件的方式，包括添加接地的电阻和/或电容，甚至专用于静电保护的IC等，这样成本较高。因此，需要一种简单易行的方案解决静电问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种静电防护方法及采用该方法的PCB板，旨在解决电子产品静电防护的问题。
本发明是这样实现的，一种静电防护方法，所述的方法包括：
在电子产品PCB的信号线上设置信号线尖端，同时在PCB的地线上设置与所述信号线尖端对应的地线尖端，所述信号线上的静电通过所述信号线尖端泄放到所述地线尖端。
所述信号线尖端与所述地线尖端之间的距离为0.40mm至0.45mm。
所述的信号线尖端预制在所述PCB的信号线上，所述地线尖端预制在所述PCB的地线上，所述信号线尖端与所述地线尖端尖头相对。
所述信号线尖端为铜尖端，所述地线尖端为铜尖端。
本发明还提供了一种PCB，所述PCB的信号线上设置有信号线尖端，所述PCB的地线上设置与所述信号线尖端对应的地线尖端，所述信号线尖端用来将所述信号线上的静电泄放到所述地线尖端上。
信号线尖端与所述地线尖端之间的距离为0.40mm至0.45mm。
所述的信号线尖端预制在所述PCB的信号线上，所述地线尖端预制在所述PCB的地线上，所述信号线尖端与所述地线尖端尖头相对。
所述信号线尖端为铜尖端，所述地线尖端为铜尖端。
本发明克服现有技术的不足，在PCB(印刷电路板)的信号线上设置信号线尖端，同时在PCB的地线上也设置相对的地线尖端，这样，信号线上的静电可以通过信号线尖端泄放到地线上，以达到消除信号线上静电的目的，从而保护与信号线连接的静电敏感器件。本发明提供的技术方案实现简单，成本较低，较好的解决了电子产品静电防护的问题。
附图说明
图1是本发明实施例预制有信号线尖端和地线尖端的PCB示意图。
具体实施方式
本发明提供的技术方案是：利用静电泄放的规律，在PCB的信号线上设置信号线尖端，同时在PCB的地线上也设置与信号线相对的地线尖端，这样，信号线上的静电可以通过信号线尖端泄放到地线上，以达到消除信号线上静电的目的，从而保护与信号线连接的静电敏感器件。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
静电的泄放有如下的规律：静电本身在尖端(也就是曲率大的地方)更容易积聚和泄放，因此，本发明提供的技术方案利用这一规律，在PCB板的信号线上设置金属尖端(本发明中称为信号线尖端)，同时在与信号线对应的地线上也设置相对的金属尖端(本发明中称为地线尖端)，信号线上的静电可以通过信号线尖端泄放到地线尖端上，以达到消除信号线上静电的目的。如图1所示，信号线和地线是制作在PCB表层的铜线，尖端即是在铜线上制作的。其中，100为PCB，101为信号线，102为地线，104表示电子产品的接口，接口104的金属外壳一般与PCB上的地线102相连；103表示信号线和地线上两个对应的金属尖端。
具体实施本发明提供的技术方案时，信号线尖端与地线尖端之间的距离对静电泄放的效果起到关键的作用。如果两尖端之间的距离太小，则电子产品接口地线上的高压静电可能会通过地线尖端泄放到信号线上，效果适得其反。如果两个尖端之间的距离太远，信号线上的静电则不能有效地泄放到地线上去，信号线上的静电消除效果达不到预期。
因为对信号线放电的测试电压不超过2kV，因此信号线尖端与地线尖端之间的较佳距离的选定标准为：在该距离下既能保证对信号线最高静电电压2kV放电的能量可以尽量多的通过信号线尖端泄放到地线上去，同时保证对地最高静电电压8kV-15kV放电的能量不能通过地线尖端过多的泄放到信号线上。也就是说，在对地8kV-15kV放电时，泄放到信号线上的能量不能超过对信号线最高2kV放电时信号线所能承受的能量上限，否则会对信号线造成损坏，以此确定信号线尖端和底线尖端之间的最近距离。
本发明实施例中，采用实验方式确定信号线尖端与地线尖端之间的距离，具体说明如下：
首先，制作两个独立的金属尖端，一个接入电子产品接口的信号线，另一个接入地线，在信号线端施加2kV静电时，分别测量两个尖端相隔不同距离时在地线尖端上取得的泄放电流典型值以及能量典型值，如表一所示：
  距离(mm)   电流典型值(A)   能量典型值(nA2s)
  0.25   2.44  2.3   55   54
  0.30   2.1   1.84   38   34
  0.40   1.68  1.5   25   15
  0.45   1.44  1.44   22   16.3
  0.55   1.38  1.36   15   13
表一
其中，“电流典型值”是在本次实验中用示波器得到的静电放电电流波形的电流最大值，“能量典型值”是用示波器对静电放电的电流进行处理，即通过示波器让电流对时间积分得到的该电流中包含的能量值。
然后，在地线端施加8KV静电，分别测量两个尖端相隔不同距离时在信号线尖端上取得的泄放电流典型值以及能量典型值，如表二所示：
  距离   电流典型值   能量典型值
  0.25   3.7  3.4   250  183
  0.30   3.4  3.4   135  133
  0.40   3.2  3.4   120  100
  0.45   3.4  3   90   98
  0.55   3.0  3.2   91   82
表二
由表一所示的泄放电流典型值和泄放能量典型值可知，信号线尖端与地线尖端之间的距离越小的时候，泄放电流越大，能量泄放越多；信号线尖端与地线尖端之间的距离越大的时候，泄放电流越小，能量泄放越小。在最小距离0.25mm时，信号线上2kv的静电能量(约580nA2s)中的10％-12.5％(约40-55nA2s)将通过其尖端泄放到地线上。
为了使信号线上的静电能够通过其尖端尽可能多的泄放出去，故应该淘汰较远的距离0.55mm，以0.25mm-0.45等比较小的距离作为备选距离。
从表二可知，在最小距离0.25mm处，对地线端施加8KV静电时，通过两个相对的尖端，在信号线尖端得到的泄放能量典型值为206nA2s。由此可见，对地8KV放电时，信号线承受了一部分泄放压力。另外一方面，考虑到空气放电时，对按键的放电电压最高为15KV，其中能量的大部分必然施加到地线上，此时信号线的泄放压力会远大于对地8KV放电时的泄放压力，15K电压相对8KV电压大约翻一倍，从电压能量公式W＝U2/R可知，在15KV空气放电时，信号线承受的泄放压力大约为8KV时的4倍，即两个尖端相距0.25mm或0.3mm，在15KV空气放电时，通过信号线的电流能量在600--800nA2s左右，相当于甚至超过对信号线2KV放电的能量了。
为了使对电子产品接口施加高电压(8K接触放电，15K空气放电)静电时，不能因信号线尖端与地线的尖端距离太近(如0.25mm或0.3mm时)反而给信号线带来的过大的泄放压力，故应淘汰掉0.25mm和0.3mm两个间隔距离。
综合以上的数据，信号线尖端与地线尖端之间的距离选择在0.40mm----0.45mm之间为较佳。
确定信号线尖端和地线尖端之间的距离后，可以在制作PCB时，在PCB表层的信号线上预制信号线尖端，在PCB表层的地线上预制地线尖端，两个尖端尖头相对，将两者之间的距离设置为0.40mm----0.45mm。这样，电子产品在使用时，其接口信号线上的静电可以通过上述的信号线尖端泄放到地线上，从而消除信号线上的静电，达到静电防护的目的。
另外，考虑到尖端的曲率大小对静电泄放的影响，如果尖端曲率比较小，则两个尖端间的距离也可以设置在0.30mm----0.40mm；如果尖端曲率比较大，则两个尖端间的距离设置在0.45mm----0.50mm左右即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种静电防护方法，所述的方法包括：
在电子产品PCB的信号线上设置信号线尖端，同时在PCB的地线上设置与所述信号线尖端对应的地线尖端，所述信号线上的静电通过所述信号线尖端泄放到所述地线尖端。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号线尖端与所述地线尖端之间的距离为0.40mm至0.45mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的信号线尖端预制在所述PCB的信号线上，所述地线尖端预制在所述PCB的地线上，所述信号线尖端与所述地线尖端尖头相对。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号线尖端为铜尖端，所述地线尖端为铜尖端。
5.一种PCB，其特征在于，所述PCB的信号线上设置有信号线尖端，所述PCB的地线上设置与所述信号线尖端对应的地线尖端，所述信号线尖端用来将所述信号线上的静电泄放到所述地线尖端上。
6.根据权利要求5所述的PCB，其特征在于，信号线尖端与所述地线尖端之间的距离为0.40mm至0.45mm。
7.根据权利要求5所述的PCB，其特征在于，所述的信号线尖端预制在所述PCB的信号线上，所述地线尖端预制在所述PCB的地线上，所述信号线尖端与所述地线尖端尖头相对。
8.根据权利要求5所述的PCB，其特征在于，所述信号线尖端为铜尖端，所述地线尖端为铜尖端。
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