在 PCB 的生命周期中，元件從出廠到焊接，再到最終使用，每一個(gè)環(huán)節(jié)都面臨靜電損害的風(fēng)險(xiǎn)。尤其是精密的集成電路（IC）、傳感器等元件，對靜電的敏感度極高。本文將聚焦 PCB 元件的靜電防護(hù)，解答從選型到焊接的全流程管控問題。

 

 

問 1：如何判斷元件的靜電敏感度等級？
元件的靜電敏感度等級（ESDS）是衡量其抗靜電能力的核心指標(biāo)，通常參考ANSI/ESD STM12.20標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行劃分。根據(jù)元件能承受的人體模型（HBM）靜電電壓，可分為三個(gè)等級。
第一級是0 級，敏感度最高，人體模型靜電電壓＜250V，這類元件包括 MOSFET、GaN 芯片、精密傳感器等，稍有靜電就會(huì)損壞。
第二級是1 級，人體模型靜電電壓在 250V-1000V 之間，比如 MCU、FPGA、運(yùn)算放大器等，屬于中等敏感元件。
第三級是2 級及以上，人體模型靜電電壓＞1000V，這類元件包括電阻、電容、二極管等無源元件，抗靜電能力較強(qiáng)。

在選型時(shí)，工程師需要查看元件的數(shù)據(jù)手冊，通常在 “靜電放電控制” 章節(jié)會(huì)明確標(biāo)注敏感度等級。對于 0 級和 1 級的敏感元件，必須在 PCB 設(shè)計(jì)和生產(chǎn)環(huán)節(jié)采取強(qiáng)化防護(hù)措施。

 

 

問 2：PCB 設(shè)計(jì)階段，如何針對敏感元件進(jìn)行專屬防護(hù)？
針對高敏感元件，PCB 設(shè)計(jì)需要做到 “精準(zhǔn)防護(hù)”，核心是 **“縮短泄放路徑 + 增加保護(hù)器件 + 優(yōu)化布局隔離”**。
首先，縮短泄放路徑。在敏感元件的電源引腳和接地引腳之間，必須并聯(lián)一個(gè)低 ESR 的陶瓷電容（0.1μF），這個(gè)電容能快速吸收電源線上的靜電脈沖，同時(shí)為靜電提供就近泄放的通道。另外，敏感元件的接地引腳要直接連接到 PCB 的主接地層，避免通過長走線接地。

 

其次，增加專用保護(hù)器件。對于 0 級敏感元件，建議在其輸入 / 輸出引腳串聯(lián)限流電阻（100Ω-1kΩ），同時(shí)并聯(lián) TVS 管。限流電阻能限制靜電放電的電流，TVS 管則能鉗位電壓，兩者配合形成 “雙保險(xiǎn)”。需要注意的是，限流電阻的阻值不能過大，否則會(huì)影響信號傳輸速度。

 

最后，優(yōu)化布局隔離。在 PCB 布局時(shí)，將敏感元件放置在 PCB 的中心區(qū)域，遠(yuǎn)離邊緣、接插件、風(fēng)扇等靜電源。同時(shí)，在敏感元件周圍設(shè)置靜電隔離帶，隔離帶寬度建議≥5mm，隔離帶內(nèi)不布置任何走線，避免靜電通過走線傳導(dǎo)。

 

 

問 3：元件存儲(chǔ)和運(yùn)輸過程中，有哪些靜電防護(hù)要點(diǎn)？
元件的靜電防護(hù)從出廠就開始了，存儲(chǔ)和運(yùn)輸環(huán)節(jié)的核心是 **“切斷靜電產(chǎn)生和傳導(dǎo)的路徑”**。
第一，選擇防靜電包裝。敏感元件必須采用防靜電袋、防靜電泡沫、防靜電周轉(zhuǎn)箱進(jìn)行包裝。防靜電袋的表面電阻通常在 10^6-10^11Ω 之間，既能防止靜電積聚，又能避免外部靜電入侵。需要注意的是，防靜電袋不能重復(fù)使用，因?yàn)槎啻文Σ習(xí)档推淇轨o電性能。

第二，控制存儲(chǔ)環(huán)境的濕度。干燥的環(huán)境容易產(chǎn)生靜電，因此元件存儲(chǔ)倉庫的相對濕度建議控制在 40%-60%。濕度太低，靜電容易積聚；濕度太高，會(huì)導(dǎo)致元件引腳氧化。同時(shí)，倉庫內(nèi)禁止使用化纖布料，工作人員必須穿著防靜電服和防靜電鞋。

第三，運(yùn)輸過程中避免摩擦和碰撞。元件在運(yùn)輸時(shí)，要固定好位置，防止顛簸導(dǎo)致元件與包裝摩擦產(chǎn)生靜電。另外，運(yùn)輸車輛建議接地，避免車身積聚靜電后傳導(dǎo)到元件上。

 

 

問 4：PCB 焊接環(huán)節(jié)，如何避免靜電損害元件？
焊接是元件靜電損害的高發(fā)環(huán)節(jié)，因?yàn)楹附釉O(shè)備（如電烙鐵、貼片機(jī)）容易產(chǎn)生靜電，同時(shí)高溫會(huì)降低元件的抗靜電能力。具體防護(hù)措施有三點(diǎn)。
首先，焊接設(shè)備必須接地。電烙鐵的接地電阻必須＜1Ω，貼片機(jī)、回流焊爐等設(shè)備的外殼也要可靠接地。同時(shí)，建議使用防靜電電烙鐵頭，減少靜電放電的風(fēng)險(xiǎn)。

其次，操作人員必須佩戴防靜電手環(huán)。防靜電手環(huán)要直接接觸皮膚，并且與接地端可靠連接，確保人體的靜電能實(shí)時(shí)泄放。禁止操作人員在焊接過程中觸摸元件的引腳，尤其是 0 級敏感元件的引腳。

最后，控制焊接溫度和時(shí)間。高溫會(huì)破壞元件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，同時(shí)降低元件的靜電耐受能力。比如，CMOS 芯片的焊接溫度建議≤260℃，焊接時(shí)間≤10 秒。焊接完成后，禁止立即用手觸摸元件，需等待元件冷卻至室溫，避免人體靜電通過高溫元件傳導(dǎo)。

 

 

問 5：如何驗(yàn)證 PCB 元件的靜電防護(hù)效果？
PCB 元件的靜電防護(hù)效果需要通過靜電放電測試來驗(yàn)證，常用的測試方法有三種：人體模型（HBM）測試、機(jī)器模型（MM）測試、帶電器件模型（CDM）測試。
人體模型測試模擬人體接觸元件時(shí)的靜電放電，測試電壓根據(jù)元件的敏感度等級確定，比如 0 級元件測試電壓為 250V。機(jī)器模型測試模擬機(jī)器設(shè)備接觸元件時(shí)的靜電放電，其放電電流比人體模型大，對元件的破壞力更強(qiáng)。帶電器件模型測試模擬元件自身積聚靜電后的放電，是最貼近實(shí)際使用場景的測試方法。

 

測試時(shí)，將 PCB 放置在防靜電工作臺(tái)上，使用靜電放電發(fā)生器對元件的引腳進(jìn)行放電，放電后檢測元件的性能參數(shù)，如電壓、電流、響應(yīng)速度等。如果元件性能無變化，說明靜電防護(hù)效果合格；如果性能出現(xiàn)漂移或失效，則需要優(yōu)化 PCB 的抗靜電設(shè)計(jì)。

 

    PCB 元件的靜電防護(hù)是一個(gè)全流程的工作，從選型、設(shè)計(jì)，到存儲(chǔ)、焊接，每一個(gè)環(huán)節(jié)都不能忽視。只有建立 “全流程管控” 的思維，才能真正保護(hù)元件免受靜電損害。