CN102869188A

CN102869188A - 一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板及其制造方法

Info

Publication number: CN102869188A
Application number: CN2012103470902A
Authority: CN
Inventors: 王晶
Original assignee: WUHAN XINBAO TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: WUHAN XINBAO TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-09-18
Filing date: 2012-09-18
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2032-09-18
Also published as: CN102869188B

Abstract

本发明提供一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板及其制造方法，电路板包括基板，基板上的元器件安装孔，连接在各安装孔之间的印刷铜线，在印刷铜线层之上设置静电吸收条，静电吸收条包括两层，底层是高分子复合纳米电压变阻软薄膜，上层是附着在高分子复合纳米电压变阻软薄膜上的金属导电层；静电吸收条与印刷铜线交叉布置，交叉处静电吸收条的底层下表面与印刷铜线紧密电接触，静电吸收条的上表面金属导电层与印刷铜线中的地线交叉处设有接地点，在接地点处的表面金属导电层上有金属接地导电层，将该处静电吸收条的上表面金属导电层与该处地线连接。静电吸收条设多条，使每一根非地印刷铜线都与静电吸收条交叉一次，每个独立的静电吸收条都至少有一个接地点。

Description

一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板及其制造方法，属于电路板设计和电子电路保护技术领域,，特别是抗静电印刷电路板的技术领域。

背景技术

目前，电子电路抗静电保护一是设计成多层电路板。该方法技术较先进，可以实现全方位的保护，但设计极其复杂，成本很高，不利于推广使用。二是传统方法。该方法利用分立的元器件,焊接或者是粘贴到电路板上，对某个具体电路器件进行保护，这样在一块电路板中就需要许多个单体保护器件来保护对应的元件。使得电路板的设计布线、走线非常繁杂。同时，保护元件众多，必定占用大量的电路板面积，不利于电子设备的小型化，也不利于节约成本。

发明内容

本发明的目的是为了提供一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板及其制造方法。该方法不但可使电路设计大为简化，而且可使电路板上每一个元器件都得到静电放电保护，防护器件的使用量大幅减少，可使电路板利用率大为提高，为电子设备的小型化、节约成本、提高生产效益创造了条件。

本发明的技术方案：本发明的一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板包括基板，基板上的元器件安装孔，连接在各安装孔之间的印刷铜线，在印刷铜线层之上设置静电吸收条，静电吸收条包括两层，底层是高分子复合纳米电压变阻软薄膜，上层是附着在高分子复合纳米电压变阻软薄膜上的金属导电层；静电吸收条与印刷铜线交叉布置，交叉处静电吸收条的底层下表面与印刷铜线紧密电接触，静电吸收条的上表面金属导电层与印刷铜线中的地线交叉处设有接地点，在接地点处的表面金属导电层上有金属接地导电层，将该处静电吸收条的上表面金属导电层与该处地线连接。

所述的静电吸收条设多条，使每一根非地印刷铜线都与静电吸收条交叉一次，每个独立的静电吸收条的上表面金属导电层都有与印刷铜线中的地线的接地点。

所述的静电吸收条的宽度为0.5～1.5mm。

所述的静电吸收条的长度每10～15cm需要一个接地点。

一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板的制造方法，

1）在pcb基板上按常规方法，根据电路原理图设计印制电路铜线；

2）制作静电吸收条：在高分子复合纳米电压变阻软薄膜的上表面镀上一层金属导电层，按需要宽度进行裁剪，裁剪成为0.5～1.5mm宽的条状；

3）在印刷电路板的静电吸收条规划走向方向，用与静电吸收条等宽的砂纸对印制的电路铜线进行打毛处理；

4）在打毛处理的印刷铜线处点覆一层导电银胶，将静电吸收条按规划走向粘贴于已打毛并点涂导电银胶的电路板上，使静电吸收条与电路板上的印刷铜线交叉点形成电连接；

5）将粘贴好的静电吸收条与印刷铜线中的地线交叉处的上层，即金属导电层用导电银胶将金属接地导电层连接到电路板最近的接地线，形成接地点；

6）沿静电吸收条贴附路线与Pcb板之间涂覆环氧树脂层，对静电吸收条进行包封锚固定型，而后进行电路板的其它常规技术施工。

本发明与现有保护方案相比具有显著优越性：

现有的保护方式一般都是采用单一元件，对应保护一个被保护点如MOV、TVS、聚合物静电抑制器等，在一块电路板上，需要许多个这种保护元件。这样不仅使线路设计复杂，而且要占用较大的电路板面积。再有一种就是多层电路板的方式，但此方式设计极其复杂，成本特高。

本发明是将具有电压变阻特性的静电吸收条贴附在电路板上，与印刷铜线交叉接触，丝毫不占用电路板一丁点有效面积，而且是几根线条就可实现全方位的静电保护，实施极为简单。本发明即省料，又省力，更节约电路板面积。采用本发明的直接好处是：1.简化了电路板的设计。2.节约了电路板的面积。3.大大节约了元器件等材料成本和人工安装成本。4.为电气设备的小型化创造了条件。

附图说明

图1是本发明的一种实施例总体示意图。

图2是静电吸收条截面原理示意图。

图3是静电吸收条与非地线印刷铜线交叉处电路板截面原理放大示意图。

图4是静电吸收条与地线印刷铜线交叉处电路板截面原理放大示意图。

具体实施方式

图1给出本发明的一种实施例，图2、图3、图4是局部原理放大图：一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板包括基板1，基板1上的元器件安装孔2，连接在各安装孔2之间的印刷铜线3，在印刷铜线层之上设置静电吸收条4，静电吸收条4包括两层，底层是高分子复合纳米电压变阻软薄膜4a，上层是附着在高分子复合纳米电压变阻软薄膜4a上的金属导电层4b；静电吸收条4与印刷铜线3交叉布置，交叉处静电吸收条4的底层下表面与印刷铜线3紧密电接触，静电吸收条4的上表面金属导电层4b与印刷铜线3中的地线3a交叉处设有接地点3a1，在接地点3a1处的表面金属导电层4b上有金属接地导电层5，将该处静电吸收条4的上表面金属导电层4b与该处地线3a电连接。在静电吸收条上与Pbc板之间覆盖环氧树脂层6，对静电吸收条4进行包封锚固定型。

所述的静电吸收条4设多条，使每一根非地印刷铜线3b都与静电吸收条4交叉一次，每个独立的静电吸收条4的上表面金属导电层4b都与印刷铜线3中的地线3a有地连接点3a1。

所述的静电吸收条4的宽度为0.5～1.5mm。

所述的静电吸收条4的长度每10～15cm需要一个地连接点3a1。

一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板的制造方法：

1）在pcb基板1上按常规方法，根据电路原理图设计印制电路铜线3；

2）制作静电吸收条4：在高分子复合纳米电压变阻软薄膜4a的上面镀上一层金属导电层4b，按需要宽度进行裁剪，裁剪成为0.5～1.5mm宽的条状；

3）在印刷电路板的静电吸收条4规划走向方向，用与静电吸收条4等宽的砂纸对印制的电路铜线进行打毛处理；

4）在打毛处理的印刷铜线处点覆一层导电银胶，将静电吸收条4按规划走向粘贴于已打毛并点涂导电银胶的电路板上，使静电吸收条4与电路板上的印刷铜线交叉点形成电连接；

5）将粘贴好的静电吸收条4与印刷铜线3中的地线3a交叉处的上层，即金属导电层4b用导电银胶将金属接地导电层5连接到电路板最近的接地线3a形成接地点3a1；

6）沿静电吸收条4贴附路线与Pcb板之间涂覆一层环氧树脂层6，对静电吸收条4进行包封锚固定型，而后进行电路板的其它常规技术施工。

需要说明的是印刷电路设计时，可剔除其它抗静电保护元器件的电路。

印刷电路板上的静电吸收条4的规划，根据对电路板总体布局进行分析确定，按功能区间规划出应保护的范围。再根据各保护范围评估需要的材料指标（如：转折电压、箝位电压等）然后规划静电吸收条走向图，每个区域走向图尽量形成封闭的口字型。对集成块焊脚，排线插接及各种线卡插脚，可单独包围粘贴静电吸收条4。注意：除公共地线外，每条印刷附铜线只需要覆盖一次，尽量避免2次覆盖。

高分子复合纳米电压变阻软薄膜是将茂金属线性聚乙烯与低密度聚乙烯的混合的高分子基体材料100份与经带反应基团的聚氨酯或环氧树酯表面改性剂进行锚固聚合变性的纳米石墨烯导电填料3～14份熔融共混，经热熔压延和冷压定型获得的厚度为50um～200um的软薄膜。该高分子复合纳米电压变阻软薄膜具有与施加其上的电压有一个相对应的阀值关系，当施加在该薄膜两端的电压为一个特定值时，该软薄膜由绝缘体突变为导电体，将超过元器件额定工作电压的部分能量以电流的形式泄放到地，并使元器件的工作电压箝位在一定范围。

检测：

用8000V静电枪对电路板上已覆盖的各条附铜线进行逐一电击，查看放电情况，应满足下列指标：

1.转折电压：＜500V 4.静态绝缘电阻：＞3.3*10⁹Ω

2.箝位电压：＜40V5.漏电流：＜0.3nA

3.响应时间：＜1ns6.交叉点电容：＜1PF

对于高分子复合纳米电压变阻软薄膜的选择，应根据不同的电路板及工作要求进行选择，主要选择标准是：1、转折电压，2、箝位电压，3、漏电流。选择不同型号的高分子复合纳米电压变阻软薄膜可获得不同抗静电指标的电路板。

对高分子复合纳米电压变阻软薄膜进行不同宽度的裁剪，可获得不同的交叉点电容值，以获得不同的放电功率。

本发明的电路板在正常情况下与其它普通电路板功能完全一样，只不过它已具备了抗静电的功能。当有瞬间过载脉冲能量如ETF、ESD等从任何方向进入电路板时，贴附于该过载脉冲方向的静电吸收条4瞬间从高阻态变为低阻态，将这一脉冲能量引入最近接地点进行泄放，从而使该线路中的元器件免受瞬间过载能量的冲击。

本发明的核心是利用高分子复合纳米电压变阻软薄膜的电压诱变阻特性,将电压变阻软薄膜紧密附着在电路板的印刷线路上,使其与电路板中的印刷附铜线成交叉覆盖，交叉点形成电连接，当电路中任何部位遭到静电攻击时，电压变阻软薄膜将从高阻抗迅速转变为低阻抗，将这些静电引向接地端泄放掉，从而使线路上的电子元器件免受静电伤害。除高分子复合纳米电压变阻软薄膜外，采用其它的非线性高分子电压诱变材料按本发明的覆盖方案进行工艺施工也可以实现本发明中的抗静电效果。因此，凡是利用高分子复合纳米电压变阻软薄膜或者具有非线性电压变阻的高分子材料制作静电吸收条与电路板的印刷铜线交叉布置，实现静电泄放保护功能的，均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板，包括基板（1），基板（1）上的元器件安装孔（2），连接在各安装孔（2）之间的印刷铜线（3），其特征在于：在印刷铜线层之上设置静电吸收条（4），静电吸收条（4）包括两层，底层是高分子复合纳米电压变阻软薄膜（4a），上层是附着在高分子复合纳米电压变阻软薄膜（4a）上的金属导电层（4b）；静电吸收条（4）与印刷铜线（3）交叉布置，交叉处静电吸收条（4）的底层下表面与印刷铜线（3）紧密电接触，静电吸收条（4）的上表面金属导电层（4b）与印刷铜线（3）中的地线（3a）交叉处设有接地点（3a1），在接地点（3a1）处的表面金属导电层（4b）上有金属接地导电层（5），将该处静电吸收条（4）的上表面金属导电层（4b）与该处地线（3a）连接。

2.根据权利要求1所述的具有全方位抗静电功能的印刷电路板，其特征在于：静电吸收条（4）设多条，使每一根非地印刷铜线（3b）都与静电吸收条（4）交叉一次，每个独立的静电吸收条（4）的上表面金属导电层（4b）都有与印刷铜线（3）中的地线（3a）至少有一个接地点（3a1）。

3.根据权利要求1或2所述的具有全方位抗静电功能的印刷电路板，其特征在于：静电吸收条（4）的宽度为0.5～1.5mm。

4.根据权利要求1或2所述的具有全方位抗静电功能的印刷电路板，其特征在于：静电吸收条（4）的长度每10～15cm需要一个接地点（3a1）。

5.一种具有全方位抗静电功能的印刷电路板的制造方法，

1）在pcb基板（1）上按常规方法，根据电路原理图设计印制电路铜线（3）；

2）制作静电吸收条（4）：在高分子复合纳米电压变阻软薄膜（4a）的上面镀上一层金属导电层（4b），按需要宽度进行裁剪，裁剪成为0.5～1.5mm宽的条状；

3）在印刷电路板的静电吸收条（4）规划走向方向，用与静电吸收条（4）等宽的砂纸对印制的电路铜线进行打毛处理；

4）在打毛处理的印刷铜线处点覆一层导电银胶，将静电吸收条（4）按规划走向贴于已打毛并点涂导电银胶的电路板上，使静电吸收条（4）与电路板上的印刷铜线交叉点形成电连接；

5）将粘贴好的静电吸收条（4）与印刷铜线（3）中的地线（3a）交叉处的上层，即金属导电层（4b）涂导电银胶，将金属接地导电层（5）连接到电路板最近的接地线（3a），形成接地点（3a1）；

6）沿静电吸收条（4）贴附路线与Pcb板之间涂覆环氧树脂层（6），对静电吸收条（4）进行包封锚固定型，而后进行电路板的其它常规技术施工。