PCB multicapa de alto voltaje

La ruptura dieléctrica de los laminados de PCB generalmente se prueba según el método de prueba 2.5.6 de IPC TM-650 para rupturas en el material y el método de prueba 2.5.6.2 para ruptura en el material ; es decir, capa a capa.

El texto en 2.5.6 es:

Este método describe un procedimiento para determinar la capacidad de los materiales aislantes rígidos para resistir la ruptura paralela a las láminas (o en el plano del material) cuando se someten a voltajes extremadamente altos a frecuencias de alimentación de CA estándar de 50-60 Hz.

Para pasar 2.5.6, la ruptura dieléctrica es > 50 kV/pulgada, lo que brinda una guía para las reglas de fuga y espacio libre , como ya descubrió.

El texto para 2.5.6.2 es:

Este método describe una técnica para evaluar la capacidad de un material aislante para resistir la ruptura eléctrica perpendicular al plano del material cuando se somete a voltajes altos a corto plazo a frecuencias de alimentación de CA estándar de 50-60 Hz.

Aprobar la prueba 2.5.6.2 es 30 kV/mm o 750 V/mil (límite de especificación). Para el espesor de laminado estándar más delgado de 100 micras / 4 mil, eso da una tensión de ruptura de 3 kV. Incluso con la absorción de humedad, no esperaría que 600 V fueran un problema capa a capa. Tenga en cuenta, sin embargo, las palabras "a corto plazo". Si su configuración va a durar mucho más que la prueba con voltajes elevados, reduciría la clasificación del desglose en un 50 % por algún margen.

Capa a capa para cualquier construcción razonable, por lo tanto, debe soportar fácilmente 600 V, aunque como se señaló, la formación de vacíos localizados puede causar una menor resistencia a la ruptura efectiva.

El uso de un preimpregnado doble (también como se indica) es algo bastante común en estos casos para evitar problemas de anulación, por lo que su pila podría verse así:

IPC2221A es el estándar, pero tiende a ser bastante conservador (lo cual es realmente bueno en HV) pero también es un poco caro. Lo uso mucho, pero eso se debe a que diseño aviónica (entre otras cosas), donde los efectos de la altitud son bastante críticos.

Los demás comentarios, como la eliminación de esquinas pronunciadas en las vías, también son una buena práctica.

Sí, deberías estar bien siempre y cuando tengas cuidado con el diseño.

El IPC-2221 proporciona propiedades eléctricas típicas para materiales comunes (FR4, poliimida, etc.) y, como usted indicó, la fuerza eléctrica es de alrededor de 39 kV/mm.

Por lo tanto, un laminado revestido de cobre sería, en teoría, perfectamente capaz de soportar 600V.

Dicho esto... Hay algunas consideraciones y no solo en el plano xy con respecto a la separación de trazas (nuevamente IPC-2221)

1. Diseño de esquina de almohadilla y pista. Redondéelos para mitigar la acumulación de carga y maximizar el voltaje de inicio de la corona. Esto es imprescindible para voltajes medios y no tanto con voltajes bajos de 600 V, a menos que la altitud sea una consideración real.

2. FR4 absorbe la humedad con bastante facilidad y esto reduce la capacidad de resistencia eléctrica.

3. Huecos de preimpregnado (y también laminaciones) Si bien en teoría la resistencia eléctrica es de 39 kV/mm, en la práctica la fabricación puede resultar en áreas localizadas que no cumplen con esto.

Mi recomendación personal sería separar el alto voltaje a través del preimpregnado en lugar del laminado. Prepreg dos veces la acumulación también para mitigar la instancia de anulación (¿cuál es la probabilidad de que se alineen dos anulaciones?).