CN207184904U - 一种防静电结构和基于usb接口的防静电pcb电路板 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防静电结构和基于USB接口的防静电PCB电路板，防静电结构包括：信号尖端，用于与信号线连接；接地尖端，用于与接地线连接；所述信号尖端与所述接地尖端有间距的对称设置，所述信号尖端与所述接地尖端两者相对的一端均设有第一尖部，另一端均设有第二尖部。基于USB接口的防静电PCB电路板包括：第一防静电结构和第二防静电结构，两者间相对设置。本实用新型的防静电结构，可代替常规防静电器件和导电泡棉，实现静电的快速和安全释放，而且结构简单，占用空间小，成本低，合理使用在印刷电路板上，能实现静电泄放减少电子元器件的损坏，同时，能保证信号传输的完整性，保障信号传输质量。

Description

一种防静电结构和基于USB接口的防静电PCB电路板

技术领域

本实用新型涉及电子器件领域，尤其涉及一种防静电结构和基于USB接口的防静电PCB电路板。

背景技术

随着电子信息时代的到来，生活中随处可见各种电子类产品(手机、充电头、电脑等等)，这些电子产品也逐渐成为人们现代生活所必不可少的一部分。电子产品的使用安全问题也备受关注，其中静电是电子产品普遍存在的安全干扰因素，静电冲击会对电子类产品中的电子元器件构成极大的威胁。一般地，由于天气干燥、摩擦等原因增加了人体携带静电的机会，当携带静电的人接触电子产品的某个部件进行操作时，由于静电的瞬间放电，会直接造成电子产品部件的击穿、烧毁，会危及设备和使用人员的安全。因此，电子产品需要设置适当的防静电措施，以防止电子元器件遭受静电破坏。

目前，为了减少静电危害，电子产品设计人员一般都是在安装电子元器件的印刷电路板(PCB板)上增加防静电器件或增加导电泡棉，防静电器件可对静电进行泄放，从而对其他电子元器件起到很好的防护，但增加防静电器件数量对整个产品进行保护，势必会增加一定的成本和体积，不能满足大部分产品的应用需求，而且随着防静电器件的老化，静电防护效果将受到严重影响。另外，也有一些电子产品的电路板设置了防静电结构，利用PCB板上的铜皮图形成尖端放电结构(尖端放电专指尖端附近空气电离而产生气体放电的现象)，虽然可防静电、节省空间和节约成本，但阻抗突变严重，没有较好的考虑信号完整性。

如公开号为CN106604533A的专利文献公开了一种“静电防护结构”，包括一电路基板及多个防护导体，所述电路基板具有一开口；多个防护导体设置于电路基板的一侧面上且邻近于开口的外围的位置；每一防护导体分别具有一尖端部分，每一防护导体分别以尖端部分朝向开口的中心的方向排列设置于开口的周围，且每一所述防护导体分别和电路基板的一接地线路电性连接。其中防护导体可将静电放电电弧诱导朝向防护导体，因此能够避免静电放电电弧通过电路基板的开口，以避免与开口邻近的电子组件受到静电破坏，但是设计冗余，对制造生产的工艺要求也比较精细。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种能够泄放静电同时保证传输信号完整性的、结构简单、生产方便以及成本低的防静电结构和基于USB接口的防静电PCB电路板。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种防静电结构，包括，

信号尖端，用于与信号线连接；

接地尖端，用于与接地线连接；

所述信号尖端与所述接地尖端有间距的对称设置，所述信号尖端与所述接地尖端两者相对的一端均设有第一尖部，另一端均设有第二尖部。

进一步地，所述第一尖部呈多个锯齿状，所述第二尖部呈单个锯齿状。

进一步地，所述第一尖部有两个锯齿，所述信号尖端的锯齿与所述接地尖端的锯齿一一相对。

进一步地，所述信号尖端与所述接地尖端均为铜皮。

进一步地，所述信号尖端与所述接地尖端的间距为5mil。

进一步地，所述信号尖端与所述接地尖端的形状和大小均相同。

一种基于USB接口的防静电PCB电路板，包括：PCB电路基板和USB接口，所述USB接口安装在所述PCB电路基板上，所述PCB电路基板设有若干所述防静电结构、多条接地线和多条信号线，所述PCB电路基板除所述防静电结构外的其余表面覆盖有绝缘层。

进一步地，所述防静电结构有2个，分别为第一防静电结构和第二防静电结构，所述USB接口设有第一差分信号线和第二差分信号线，所述第一差分信号线通过所述PCB电路基板上第一信号线与第一防静电结构连接；所述第二差分信号线通过所述PCB电路基板上第二信号线与第二防静电结构连接；所述第一信号线与所述第二信号线平行且长度相同。

进一步地，所述第一防静电结构的信号尖端和所述第二防静电结构的信号尖端相对设置。

进一步地，所述第一信号线与所述第一防静电结构的信号尖端连接，所述第一防静电结构的接地尖端连接所述PCB电路基板上的接地线；所述第二信号线与所述第二防静电结构的信号尖端连接，所述第二防静电结构的接地尖端连接所述PCB电路基板上的接地线。

采用上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：(1)防静电结构的信号尖端和接地尖端采用同样的用料，从整体看，设计简单，生产方便，占用空间小，成本低，能够较好的代替防静电器件实现静电泄放，保护其他电子元器件；锯齿形的尖端可以帮助更多的分散静电进行释放，降低静电释放的风险，保障信号完整性；(2)第一防静电结构和第二防静电结构分别与第一信号线和第二信号线连接，可实现单个信号线对地的差模防护和对第一信号线和第二信号线之间的共模防护；(3)由于信号尖端与信号线连接会带来一定阻抗，第一防静电结构的信号尖端和第二防静电结构的信号尖端相对设置的分别连接在两条信号线上，可减少阻抗产生，最大程度的保障信号质量；(4)第一信号线与所述第二信号线平行且长度相同，减少线路变化带来阻抗突变的可能，同样保证信号传输的阻抗匹配。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，附图如下：

图1为现有技术中通用USB接口PCB线路设计应用的原理示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的一种防静电结构示意图；

图3为本实用新型实施例3提供的一种基于USB接口的防静电PCB电路板结构与线路连接示意图。

具体实施方式

对于USB等常用接口来说，通常有以下特性：

1)通过接口的信号速率带宽特别高。USB最大带宽可达5GB左右，任何PCB上走线形状突变，会带来阻抗的不连续性，会引入非常严重的信号完整性缺失问题。

2)经常带电插拔操作，引入静电干扰。用户使用中经常性会进行热插拔(带电插拔)，板上的芯片非常容易受静电影响，同时在实际使用过程中，用户很容易会将手接触到次金属外壳,使得静电直接传输到电路系统中，破坏电路系统的使用环境，严重的静电会直接将电路系统中的器件击坏，导致电子产品毁坏，功能的失效。

现有安装在PCB上的USB防静电措施通过增加防静电器件或利用PCB板上用铜皮形成多处尖端放电结构，来完成泄电目的，但增加数量会导致空间占用和成本提高，尖端放电结构的设计冗余，阻抗突变多，没有很好的考虑信号完整性。

如图1所示，为现有的常规通用USB接口PCB线路设计应用的原理图，由图可知，通用USB接口通常含命名为D+、D-的一对差分信号线端、+5V供电信号端、接地信号端。线路中ESD1、ESD2、ESD3用于静电防护，可以是普遍使用的防静电保护器件或PCB图形结构。

信号传输应用原理：通用USB接口的D+、D-差分信号线通过物理PIN脚与PCB板线路连接，信号通过PIN脚传输，当信号遇到ESD1时做第一次静电泄放，主要用于泄放D+、D-之间的静电也即抑制共模信号；信号继续向前时会遇到ESD2、ESD3做第二次泄放也即完成单端D+到地和D-到地的差模信号静电防护，然泄电的同时信号也会在ESD1、ESD2、ESD3处产生多处突变，完整性和质量难以保证。

本实用新型解决上述现有技术的不足，设计一种结构简单，不引入设计成本且能很好满足信号完整性的PCB板上静电放电尖结构。

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例1

如图2所示，本实施例提供一种防静电结构，包括：

信号尖端111，用于与信号线连接；信号尖端111具有导电性。

接地尖端112，用于与接地线连接；接地尖端112采用和信号尖端111相同性质的材质也具有导电性。

所述信号尖端111与所述接地尖端112有间距的对称设置，且这个间距越小，防静电结构整体的静电防护效果就越好；所述信号尖端111与所述接地尖端112两者相对的一端均设有第一尖部，另一端均设有第二尖部，这样也是由于大部分的静电放电为电晕形式的尖端放电，只在尖端附近局部区域内进行，将信号尖端111和接地尖端112的两端均设置成尖角状，有利于静电的泄放。

所述第一尖部呈多个锯齿状，所述第二尖部呈单个锯齿状，信号尖端111和接地尖端112两者相对的一端设有更多的锯齿，可将静电进行分散释放，且释放速度更快。

另外，所述第一尖部有两个锯齿，所述信号尖端111的锯齿与所述接地尖端112的锯齿一一相对，考虑生产方便节约成本的同时保障静电较好的释放。

本实施例提供的防静电结构，用料和结构简单，减少了设计工作量和物料管控成本，生产制造也更方便，结构具体应用时，能够分散静电释放，降低静电释放风险，相比常规的防静电器件还不占用PCB板过多的空间。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，本实施例提供的防静电结构考虑实际生产的成本和PCB制造工艺的成熟，所述信号尖端111与所述接地尖端112均为铜皮，在PCB板上形成时为裸露状态且不覆盖上锡，可更有利于静电的引导和泄放。

所述信号尖端111与所述接地尖端112的间距为5mil，这也是考虑到目前PCB板制造厂商生产的PCB板一般信号线的间距大多为5mil，且工艺相对成熟，可更好的保障走线形状的稳定，减少线路突变带来阻抗的不连续性，减少信号完整性缺失的可能。需要说明的是，只有在保证PCB板信号线不易变形，传输阻抗受信号线中信号传输影响不大的前提下，才能缩小信号尖端111与接地尖端112的间距。

所述信号尖端与所述接地尖端的形状和大小均相同。便于加工和美观。

本实施例提供的防静电结构更符合现有PCB板的生产工艺，结合PCB板生产出的产品能更加稳定和安全的提供静电泄放功能。

实施例3

如图3所示，本实施例提供一种基于USB接口的防静电PCB电路板，包括：PCB电路基板100和USB接口200，所述USB接口200安装在所述PCB电路基板100上，所述PCB电路基板100设有若干所述防静电结构110、多条接地线和多条信号线，所述PCB电路基板100除所述防静电结构110外的其余表面覆盖有绝缘层。本实施例生产时，防静电结构110采用实施例2中所述的防静电结构110，防静电结构110中信号尖端和接地尖端间距为5mil，尖端结构本身由印刷电路板上露铜工艺制作而成，尖端部分即整个防静电结构110不覆盖绿油，不覆盖锡，且防静电结构110在PCB电路基板100上设置时尽可能的靠近USB接口200侧，以便在更近端、更短的时间内，释放掉静电，从而保障其他电子元器件的正常工作。

具体地，本实施例中所述防静电结构110有2个，分别为第一防静电结构110A和第二防静电结构110B，所述USB接口200设有第一差分信号线D+和第二差分信号线D-，所述第一差分信号线D+通过所述PCB电路基板100上第一信号线与第一防静电结构110A连接；所述第二差分信号线D-通过所述PCB电路基板100上第二信号线与第二防静电结构110B连接；所述第一信号线与所述第二信号线平行且长度相同。第一信号线与第二信号线在PCB电路基板100上作为USB接口200中D+、D-两条差分线的延长，一般情况下USB的D+、D-为高速差分线，通过等长和等间距的设置，可以保证信号的稳定传输和最大传输。

作为优选地，所述第一防静电结构110A的信号尖端和所述第二防静电结构110B的信号尖端相对设置，且间距越小越好，由于第一信号线与第二信号线本身长度相同，每个部位的间距也相同，若第一防静电结构110A的信号尖端和第二防静电结构110B的信号尖端也相对设置，在实现单个防静电结构对地差模防护的同时，使两个防静电结构之间有更加良好的配合，实现更好的共模信号抑制，减少阻抗突变，满足信号完整性，保障信号的传输质量。

具体地，所述第一信号线与所述第一防静电结构110A的信号尖端连接，所述第一防静电结构110A的接地尖端连接所述PCB电路基板100上的接地线；所述第二信号线与所述第二防静电结构110B的信号尖端连接，所述第二防静电结构110B的接地尖端连接所述PCB电路基板100上的接地线。

本实施例提供了一种基于USB接口的防静电PCB电路板，相比现有的基于USB接口电路板，结构简单，用料统一，减少了设计工作量和物料成本，另外防静电结构的分布科学，满足静电泄放的同时，能减少信号阻抗的突变，更符合人们对信号完整传输的需求。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种防静电结构，其特征在于，包括，

信号尖端，用于与信号线连接；

接地尖端，用于与接地线连接；

所述信号尖端与所述接地尖端有间距的对称设置，所述信号尖端与所述接地尖端两者相对的一端均设有第一尖部，另一端均设有第二尖部。

2.根据权利要求1所述的一种防静电结构，其特征在于，所述第一尖部呈多个锯齿状，所述第二尖部呈单个锯齿状。

3.根据权利要求2所述的一种防静电结构，其特征在于，所述第一尖部有两个锯齿，所述信号尖端的锯齿与所述接地尖端的锯齿一一相对。

4.根据权利要求1所述的一种防静电结构，其特征在于，所述信号尖端与所述接地尖端均为铜皮。

5.根据权利要求1所述的一种防静电结构，其特征在于，所述信号尖端与所述接地尖端的间距为5mil。

6.根据权利要求1所述的一种防静电结构，其特征在于，所述信号尖端与所述接地尖端的形状和大小均相同。

7.一种基于USB接口的防静电PCB电路板，包括：PCB电路基板和USB接口，所述USB接口安装在所述PCB电路基板上，其特征在于，所述PCB电路基板设有若干权利要求1-6中任一所述防静电结构、多条接地线和多条信号线，所述PCB电路基板除所述防静电结构外的其余表面覆盖有绝缘层。

8.根据权利要求7所述的一种基于USB接口的防静电PCB电路板，其特征在于，所述防静电结构有2个，分别为第一防静电结构和第二防静电结构，所述USB接口设有第一差分信号线和第二差分信号线，所述第一差分信号线通过所述PCB电路基板上第一信号线与第一防静电结构连接；所述第二差分信号线通过所述PCB电路基板上第二信号线与第二防静电结构连接；所述第一信号线与所述第二信号线平行且长度相同。

9.根据权利要求8所述的一种基于USB接口的防静电PCB电路板，其特征在于，所述第一防静电结构的信号尖端和所述第二防静电结构的信号尖端相对设置。

10.根据权利要求8或9所述的一种基于USB接口的防静电PCB电路板，其特征在于，所述第一信号线与所述第一防静电结构的信号尖端连接，所述第一防静电结构的接地尖端连接所述PCB电路基板上的接地线；所述第二信号线与所述第二防静电结构的信号尖端连接，所述第二防静电结构的接地尖端连接所述PCB电路基板上的接地线。