在設(shè)計(jì)階段考慮不同外殼材質(zhì)的防靜電特性是解決ESD問題的關(guān)鍵，雷卯EMC小哥將詳細(xì)介紹針對(duì)金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備、塑膠結(jié)構(gòu)設(shè)備以及其他特殊情況下的防靜電設(shè)計(jì)技巧。

一、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備的防靜電設(shè)計(jì)

金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備因其導(dǎo)電性好而成為許多工業(yè)應(yīng)用中的首選材料。然而，這種特性也使其容易受到靜電放電的影響。為了有效應(yīng)對(duì)這一問題，可以根據(jù)是否接地將金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備分為兩類

一類設(shè)備：金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，金屬外殼接大地

對(duì)于這類設(shè)備，解決ESD問題的核心原則是快速泄放靜電電流。此類設(shè)備的放電點(diǎn)：外殼、連接器外殼、指示燈、復(fù)位按鈕、 撥碼開關(guān)、電源開關(guān)等;

具體措施包括：

確定靜電泄放路徑：通過將設(shè)備外殼平鋪開，從放電點(diǎn)到接地點(diǎn)畫直線來確定靜電電流的泄放途徑。

檢查路徑通暢性：確保不存在結(jié)構(gòu)孔縫導(dǎo)致靜電場向設(shè)備內(nèi)部輻射，并且放電點(diǎn)與接地點(diǎn)應(yīng)在同一結(jié)構(gòu)件上。

處理內(nèi)部電纜干擾：改變電纜走線方式以遠(yuǎn)離放電路徑或孔縫;在信號(hào)線上增加磁環(huán)切斷靜電感應(yīng)的共模電流。

接地端子金屬化處理：為保證大面積搭接，在螺釘落空四周作金屬化處理。

連接器防護(hù)：確保連接器金屬外殼與設(shè)備外殼良好接觸，避免敏感電路靠近接口連接器。

端口防護(hù)案例

面板顯示屏、鍵盤ESD問題處理

最好且最有效的辦法是在鍵盤、顯示屏的表面貼絕緣膜，使靜電在這些部位無法放電。

在控制線上加磁環(huán)進(jìn)靜電脈沖抑制。

對(duì)于有屏蔽金屬絲網(wǎng)的顯示屏，金屬絲網(wǎng)要和結(jié)構(gòu)件良好搭接。

二類設(shè)備：金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備，外殼不接大地

此類設(shè)備如MP3播放器等，雖然外殼未接地但仍需采取適當(dāng)措施防止ESD損害。此類設(shè)備主要放電點(diǎn)：外殼、連接器外殼、指示燈、復(fù)位按鈕、撥碼開關(guān)、電源開關(guān)等部位，所以在出現(xiàn)靜電問題時(shí)應(yīng)該針對(duì)這些地方進(jìn)行處理。

對(duì)設(shè)備外殼的放電，對(duì)于下圖中的情況，設(shè)備內(nèi)電路和金屬外殼無電連接， 設(shè)備內(nèi)電路有電纜在遠(yuǎn)端接地;

處理措施：使其在外部接地的線和外殼相連，采用雙絞線的方式傳輸信號(hào)。

對(duì)設(shè)備外殼的放電，設(shè)備內(nèi)電路和金屬外殼有電連接，設(shè)備內(nèi)電路有線在遠(yuǎn)端接地;

處理措施去掉電路和外殼的連接，且使其在外部接地的線和外殼相連。

去掉電路和外殼的連接，采用雙絞線的方式傳輸信號(hào)。

二、塑膠結(jié)構(gòu)絕緣外殼設(shè)備的防靜電設(shè)計(jì)

塑膠作為非導(dǎo)電材料廣泛應(yīng)用于消費(fèi)電子產(chǎn)品中，但其絕緣性質(zhì)使得ESD防護(hù)更具挑戰(zhàn)性。對(duì)于此類設(shè)備，以下幾點(diǎn)尤為重要：

1.絕緣外殼設(shè)備

靜電試驗(yàn)主要針對(duì)絕緣外殼(空氣放電)、金屬連接器外殼(直接放電)及塑膠連接器外殼(空氣放電)。

解決策略如下

空間隔離：使單板與絕緣外殼保持足夠距離，特別是孔縫附近的PCB板必須遠(yuǎn)離結(jié)構(gòu)孔縫。

表面貼膜：在鍵盤、顯示屏表面貼絕緣膜阻止靜電放電。

控制線加外裝磁環(huán)：抑制靜電脈沖。

屏蔽網(wǎng)搭接：對(duì)于帶有屏蔽金屬絲網(wǎng)的顯示屏，確保金屬絲網(wǎng)與結(jié)構(gòu)件良好搭接。

2.金屬連接器外殼接觸放電

當(dāng)金屬外殼不是信號(hào)線回流地時(shí)(例如RS-232串口)，推薦采用以下方案：

單板劃分PGND和GND區(qū)域

連接器金屬外殼連接至PGND并通過接地電纜接入大地、PGND和GND無任何連接

每根信號(hào)線對(duì)PGND接入TVS管進(jìn)行靜電脈沖抑制。

三、特殊情況下的防靜電設(shè)計(jì)

除了上述分類外，還有一些特殊場景需要特別注意：

內(nèi)部導(dǎo)電部件伸出外殼

如果系統(tǒng)存在內(nèi)部導(dǎo)電部件伸出外殼的情況，則應(yīng)當(dāng)讓這些部分得到適當(dāng)屏蔽并通過良好接地減少ESD耦合。

PBC板級(jí)抗靜電設(shè)計(jì)

PCB設(shè)計(jì)過程中可以通過分層、合理布局布線以及正確安裝實(shí)現(xiàn)抗ESD能力提升。例如，高輸入阻抗端口串聯(lián)電阻可增強(qiáng)防護(hù)效果。

靜電屏蔽與磁場屏蔽

敏感器件可通過靜電屏蔽保護(hù)免受ESD影響。靜電屏蔽通常使用導(dǎo)電良好的金屬片阻擋電場力線傳輸。值得注意的是，經(jīng)過屏蔽后即使不接地也能形成分布電容C02，從而起到分壓作用降低干擾電壓。

四、ESD器件關(guān)鍵參數(shù)要求

1.硅基材料

2.高分子材料

3.普通壓敏

五、Leiditech雷卯電子專業(yè)防雷防靜電

總之針對(duì)不同外殼材質(zhì)的防靜電設(shè)計(jì)，必須全面考量設(shè)備特性及其實(shí)際應(yīng)用環(huán)境。無論是金屬還是塑膠材質(zhì)，其核心都在于通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和材料選擇，實(shí)現(xiàn)靜電電流的快速泄放。

在具體實(shí)施過程中，應(yīng)靈活運(yùn)用多種防護(hù)手段，以滿足不同場景的需求。Leiditech雷卯電子深耕EMC之靜電防護(hù)領(lǐng)域多年，編寫有《電磁兼容百問百答》和接口防靜電方案字典二百多頁，歡迎找雷卯emc小哥索要。

Leiditech雷卯電子致力于成為電磁兼容解決方案和元器件供應(yīng)領(lǐng)導(dǎo)品牌，供應(yīng)ESD，TVS，TSS，GDT，MOV，MOSFET，Zener，電感等產(chǎn)品。雷卯擁有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的研發(fā)團(tuán)隊(duì)，能夠根據(jù)客戶需求提供個(gè)性化定制服務(wù)，為客戶提供最優(yōu)質(zhì)的解決方案。