ESD vom Kunststoffgehäuse zur Leiterplatte in schwebenden Systemen

Ich entwerfe ein batteriebetriebenes Gerät. Das Gerät wird in einer Umgebung aufgestellt, in der die relative Luftfeuchtigkeit unter 20 % liegt. Daher ist es wichtig, die Elektronik vor potenziellen ESD-Ereignissen zu schützen. Allerdings ist es schwierig, Gefahren selbst zu erkennen. Es wäre schön, wenn jemand die folgenden Fragen beantworten könnte.

  1. Möglichkeit von ESD vom Gehäuse zur Leiterplatte
    Ich muss ein rechteckiges Kunststoffgehäuse verwenden und meine Leiterplatten mit Nylonschrauben im Gehäuse befestigen. Können ESD-Ereignisse zwischen der Innenfläche des Gehäuses und der Leiterplatte durch die Luft auftreten? Sicherlich wird sich irgendwann eine Ladung in der Leiterplatte und im Gehäuse aufbauen. Dann kann die Polarität der Kupfer in der Leiterplatte und die Polarität des Kunststoffgehäuses oder Teilen davon unterschiedlich sein. Ich frage mich, ob zwischen ihnen ESD auftreten kann, wenn sie mit unterschiedlicher Polarität geladen werden.

  2. Montage von SMD-Komponenten auf den unteren Lagen der Leiterplatten
    Es scheint mir sehr schwierig, Komponenten nur auf den oberen Lagen der Leiterplatten zu platzieren. Wäre es gefährlich, SMD-Bauteile auf der untersten Schicht zu platzieren? Ihre Pads sind der Luft ausgesetzt und der Abstand zur Kunststoffoberfläche ist kürzer als 5 mm.

  3. Abschirmung von Leiterplatten vor ESD-Quellen mit Klebeband
    Gibt es eine allgemeine Lösung zum Schutz von Leiterplatten-Pads vor ESD? Könnte man so etwas wie Kaptonband verwenden?

Es wäre sehr wünschenswert, wenn man nützliche Referenzen bereitstellen könnte (technische Dokumente zum ESD-Schutz für isolierte Systeme).

Hinweis: Es ist mir nicht möglich, die Umgebung zu ändern. Es ist also keine Lösung, nicht an einem so trockenen Ort zu arbeiten, kein Kunststoffgehäuse zu verwenden oder keinen schwimmenden Boden zu haben. Das Problem, das ich habe, wäre in einigen Anwendungen üblich, daher denke ich, dass dies eine relevante Frage ist.

Ich glaube, es gibt eine Art Leitlack im Spray, der dieses Problem löst. Nicht sicher.

Antworten (2)

Die bestmögliche Voraussetzung für ein elektronisches Gehäuse ist ein Faraday-Käfig (ein Kasten aus Metall). Elektrische Felder im Inneren der Box sind nahe Null. Die Luft funktioniert wie ein Kondensator und wenn die Masse der Platine mit der Box verbunden ist, sind beide Seiten Null. Keine gefährlichen elektrischen Felder.

Die Montage einer Leiterplatte in einem Kunststoffgehäuse birgt Risiken. Der erste ist der Ladungsaufbau. Wenn sich auf der Außenseite einer Kunststoffbox eine Nettoladung befindet, ist die Innenseite nicht Null und elektrische Felder und Ladungen, die sich auf der Außenseite aufbauen, können auf die Innenseite übertragen werden (wenn der Kunststoff nicht ESD-sicher ist). Es gibt keine Möglichkeit, eine Masse zu binden, und die Luft funktioniert wie ein Kondensator auf beiden Seiten der Platine.

Verwenden Sie entweder ESD-sichere oder leitfähige Kunststoffe oder machen Sie die Innenseite der Box leitfähig. Ein ESD-sicherer Kunststoff baut keine Ladung auf. Die größte Gefahr einer Kunststoffbox besteht darin, dass sie Reibung (triboelektrische Aufladung) auf Oberflächen hat, wenn jemand sie bewegt, der Kunststoff könnte große Mengen an Ladung auf der Innen- oder Außenseite der Box aufbauen. Entweder das oder eine Abschirmung um die Platine auf der Innenseite der Box bauen. Kupferband würde auch bis zu einem gewissen Grad funktionieren.

Können ESD-Ereignisse zwischen der Innenfläche des Gehäuses und der Leiterplatte durch die Luft auftreten?

Ja, ESD kann durch Kunststoff springen (ich habe mich selbst mit einer ESD-Pistole gesehen) und Kunststoff kann sich aufladen (es sei denn, er ist ESD-sicher).

Wäre es gefährlich, SMD-Bauteile auf der untersten Schicht zu platzieren? Ihre Pads sind der Luft ausgesetzt und der Abstand zur Kunststoffoberfläche ist kürzer als 5 mm.

Dabei spielt es keine Rolle, auf welcher Seite der Platine in der Plastikbox sich die Bauteile befinden, denn die Ladungen könnten sich überall aufbauen.

Gibt es eine allgemeine Lösung, um PCB-Pads vor ESD zu schützen? Könnte man so etwas wie Kaptonband verwenden?

Kapton gibt einen schönen Kondensator ab, wenn es zwischen zwei Metallbleche gelegt wird, und hat eine Durchbruchspannung, also verwenden Sie ein leitfähiges Band, wie z. B. Kupferband.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Leider komme ich nicht umhin, ein Kunststoffgehäuse zu verwenden, da es eine 3D-gedruckte benutzerdefinierte Struktur sein sollte. Das Material ist Harz.
Vielen Dank für Ihre ausführliche Erklärung. Ich bin sicher, dass es für viele Leser hilfreich sein sollte. Aber ich hoffe, dass eine Antwort gegeben wird, wenn man den oben genannten Umstand annimmt. Zum Beispiel ist die Verwendung eines Kaptonbandes zwischen zwei Metallblechen eine andere Geschichte als die ursprüngliche Frage.
Kaptonband ist ein Isolator, aber es wird Tausende von Volt nicht stoppen, es hat einen Zusammenbruch, und wenn es sich auf einer Oberfläche befindet, sammelt es immer noch Ladung auf der anderen Seite, deshalb habe ich dieses Beispiel gegeben.
Vielen Dank für den Hinweis, dass Kaptonband dem großen Potentialunterschied nicht standhalten kann.
Wie wäre es, wenn Sie Ihr Gehäuse mit leitfähigem Filament bedrucken? Sie stellen auch dauerhaftes ESD-Beschichtungsspray her, das auf Kunststoff haftet ( google.com/search?q=esd+spray+permanent )
@crj11 Das ist eine coole Idee

Dies mag für die Person, die die Frage stellt, zu spät sein, aber für diejenigen, die dies später fanden, fand ich diesen einen Anbieter von ESD-sicheren Acrylplatten, und vielleicht könnte die Verwendung dieses Materials zur Abdeckung elektronischer Hardware funktionieren

https://www.acplasticsinc.com/categories/anti-static-acrylic

ESD vom Kunststoffgehäuse zur Leiterplatte in schwebenden Systemen
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 2v