銅屏蔽編織帶和 ESD 保護

先前我曾寫過一篇關於靜電放電 (ESD) 的部落格文章《別讓靜電放電嚇得你措手不及！》，說明曾身為菜鳥工程師的我，是如何認識到此現象的危險性。遺憾的是，部分由於過度樂觀的錯誤信念，讓我誤以為現今電子元件的製造者都已經採取相關措施，來保護元件，以免受 ESD 的影響，因此我開始失去戒心。

令人難過的是，當 ESD 激起的一道閃光對我的「Phantasmagorical and Pedagogical Prognostication Engine」業餘嗜好專案 (別問這是什麼) 造成嚴重破壞時，我扎扎實實地知道我的方法有誤。在這場災難之後，我迅速更新了我個人的抗靜電對策和預防措施。

除了其他東西，我還購買了一個大的耗散型接地墊，例如 ACL Staticide 的 6672436 產品。我還購買了多種防靜電腕帶和相關的線材 (如 SCS 的 ECWS61M-1 組合)，以及同樣數量的接地插頭轉接器 (如 Desco 的 09838 裝置)。

正如我先前於專欄中所述，即便您擁有世界上各種防靜電墊片、腕帶和接地插頭轉接器，但若未正確地接地，這些東西也是毫無用處。有另一件事我可是吃足了苦頭才明白，儘管電源排插上的 LED 可能發出令人安心的微光，但您永遠不會知道牆上電源插座何時會故障。因此，我強烈建議花點錢買個電源插座測試器，例如 Klein Tools 的 RT210。

至於 Prognostication Engine 部分，要連接下方機櫃中的搖頭開關、按鈕開關、電位計和 LED 時，為了避免再次受到 ESD 驚嚇，我可能會使用單獨的常規型 22 AWG 電子絞線。自從上次 ESD 事件以後，我的年紀與智慧已增長，因此選擇使用四導線屏蔽式纜線，例如 Belden 提供的 8723 060100 22 AWG 纜線 (圖 1)。

圖 1：Prognostication Engine 下方機櫃中的所有接線都採用多芯屏蔽式纜線。(圖片來源：Max Maxfield)

這樣做的一個後果就是，我原以為只需要幾小時的接線工作，最後竟耗費幾天的時間。舉例來說，若查看圖 1 的左下方，您會發現這部分用到多段屏蔽式纜線，每段大約有 1 英吋長。我相信經驗豐富的技術人員，可以在短時間內完成這項工作。

從正面角度來看，如果將來有人詢問我的抗靜電立場，我會將他們的頭塞到我的 Prognostication Engine 後方，向他們保證我決不冒險。

等等，我還沒說完呢。我還買了一捲有黏性背膠的銅膠帶，例如 3M 的 1181 X 1" 產品。我一邊炫耀這新型酷炫的防靜電腕帶，一邊將膠帶纏繞在接到微控制器開發板的電源線上，以及接到儀表外殼的電源線和訊號線上。我在這兩處都添加電線，以將銅箔接地 (圖 2)。

圖 2：連至 Prognostication Engine 上方機殼中的微控制器板，以及從該板連至儀表外殼的電源線和訊號線，現在都包覆在導電銅膠帶中，而銅膠帶本身也有接地。(圖片來源：Max Maxfield)

如此使用銅箔膠帶有幾個優點，其中最重要的一點是，可以用於現有的線束，而無需斷開任何連接。遺憾的是，雖然我確信經驗老道的技術人員能使用這種銅箔膠帶達到讓旁人看了欣喜無比的效果，但在我嘗試後的成果卻看起來像「大雜燴」。

銅屏蔽編織帶能解決問題

我和朋友 Rick Curl 談論此問題時，他告訴我可以考慮另一個解決方案，就是銅屏蔽編織帶。命運就是如此湊巧，當時 Rick (現已退休) 在一間生產測試設備的公司工作，這種設備是搭配承載數十萬伏特的電力傳輸線路使用。原來，他的公司購買了一種 RG/8 同軸電纜，電纜護套就是這種編織帶，但他們只需要內部導體，所以他們拆掉編織帶。信不信由你，他們竟然把它扔了。因此，幾天後，Rick 來到我的辦公室，送了我足夠後半輩子使用的編織帶。您可以在圖 3 中看到我自豪地拿著新的 ESD 殺手級武器。

圖 3：非常興奮能得到一輩子都用不完的銅屏蔽編織帶。這不僅是 ESD 殺手，而且基於集膚效應，也非常適合 RF 接地用途。(圖片來源：Max Maxfield)

銅屏蔽編織帶的巧妙之處，就是除了防止 ESD 外，還非常適合 RF 接地用途。這是因為有集膚效應，在較高頻率下，電流傾向在導體表面流動，而不是穿過整個區域。編織帶比同線規的實心線 (甚至是絞線) 有更大的表面積。

因此，藉助我剛剛到手的編織帶，我立即著手保護我所有的主電源線 (5 V) 和訊號線。最棒的是，一旦將電線穿過編織帶，就可以拉動編織物的末端以縮小其直徑，即可緊緊包住受保護的電纜 (圖 4)。

圖 4：除了對防止 ESD 極其有效之外，銅屏蔽編織帶還可以拉動，即可整齊地貼合受保護的電纜，讓外觀保持美觀。(圖片來源：Max Maxfield)

若仔細觀察，就會發現我將幾條短線焊接到每條編織帶的一端，以完成接地。此外，我在每條編織帶的兩端使用短的熱收縮管，以防止磨損。

有個好消息，若無法取得回收的銅屏蔽編織帶，現在市面上亦可購買此優秀產品，還提供多種直徑選擇，例如 Techflex 的 MBC0.50CP25 0.5 英吋直徑管狀接地編織帶。

結論

當我與剛剛入行的菜鳥工程師交談時，除了建議他們要謹慎小心，並從他人的錯誤記取教訓之外，還有個建議是試著保有一項業餘嗜好專案可隨時動手展開。對我自己來說，嗜好專案是一種放鬆的途徑，能讓我思考工作之外的事情，另外總是讓我學習到各種有用的東西。在 Prognostication Engine 專案中，我瞭解更多關於 ESD 的知識，比我過去想要知道的還多，而我也因此認識了多種工具、材料和技術，讓我在未來大展身手。