Hochspannungs-Multilayer-Leiterplatte

Der dielektrische Durchschlag für PCB-Laminate wird normalerweise nach IPC TM-650 Testmethode 2.5.6 für Durchschläge über das Material und Testmethode 2.5.6.2 für Durchschläge durch das Material getestet ; dh Schicht zu Schicht.

Der Text in 2.5.6 lautet:

Dieses Verfahren beschreibt ein Verfahren zur Bestimmung der Fähigkeit starrer Isoliermaterialien, einem Zusammenbruch parallel zu Laminierungen (oder in der Ebene des Materials) zu widerstehen, wenn sie extrem hohen Spannungen bei Standard-Wechselstromfrequenzen von 50–60 Hz ausgesetzt werden.

Um 2.5.6 zu bestehen, beträgt der dielektrische Durchschlag >50 kV/Zoll, was , wie Sie bereits herausgefunden haben, eine Richtlinie für Kriech- und Luftstreckenregeln gibt.

Der Text für 2.5.6.2 lautet:

Dieses Verfahren beschreibt eine Technik zur Bewertung der Fähigkeit eines Isoliermaterials, einem elektrischen Durchschlag senkrecht zur Ebene des Materials zu widerstehen, wenn es kurzzeitig hohen Spannungen bei Standard-Wechselstromfrequenzen von 50–60 Hz ausgesetzt wird.

Ein Bestehen für Test 2.5.6.2 ist 30 kV/mm oder 750 V/thou (Spezifikationsgrenze). Für die dünnste Standardlaminatdicke von 100 Mikron / 4 Tausend ergibt dies eine Durchbruchspannung von 3 kV. Selbst bei Feuchtigkeitsaufnahme würde ich nicht erwarten, dass 600 V Schicht für Schicht ein Problem darstellen. Beachten Sie jedoch die Worte „kurzfristig“. Wenn Ihr Setup viel länger dauern wird als der Test mit erhöhten Spannungen, würde ich den Durchbruch um 50% herabsetzen, um einen gewissen Spielraum zu haben.

Schicht zu Schicht für jede vernünftige Konstruktion sollte daher problemlos 600 V standhalten, obwohl, wie erwähnt, örtliche Blasenbildung geringere effektive Durchschlagsfestigkeiten verursachen kann.

Die Verwendung eines doppelten Prepregs (ebenfalls wie erwähnt) ist in diesen Fällen eine ziemlich übliche Vorgehensweise, um Probleme mit der Entleerung zu vermeiden, sodass Ihr Stapel in etwa so aussehen könnte:

IPC2221A ist der Standard, aber er ist eher konservativ (was in HV wirklich gut ist), aber er ist auch etwas teuer. Ich verwende es ausgiebig, aber das liegt daran, dass ich (unter anderem) Avionik entwerfe, bei der Höheneffekte ziemlich kritisch sind.

Die anderen Kommentare, wie das Beseitigen scharfer Kurven auf Strecken, sind ebenfalls eine gute Übung.

Ja, es sollte Ihnen gut gehen, solange Sie sich um das Design kümmern

Der IPC-2221 bietet typische elektrische Eigenschaften für gängige Materialien (FR4, Polyimid usw.) und wie Sie sagten, liegt die elektrische Festigkeit bei etwa 39 kV/mm.

Ein kupferkaschiertes Laminat wäre daher theoretisch durchaus in der Lage, 600 V standzuhalten.

Das heißt ... Es gibt ein paar Überlegungen und nicht nur in der xy-Ebene in Bezug auf die Leiterbahntrennung (wieder IPC-2221)

1. Pad & Track Corner-Design. Runden Sie sie ab, um den Ladungsaufbau zu mindern und die Koronaanfangsspannung zu maximieren. Dies ist ein Muss für Mittelspannungen und nicht so sehr für die Niederspannungen von 600 V, es sei denn, die Höhe ist eine echte Überlegung.

2. FR4 nimmt Feuchtigkeit ziemlich leicht auf und dies verringert die Durchschlagfestigkeit.

3. Prepreg-Voiding (und auch Laminierungen) Während die elektrische Festigkeit theoretisch 39 kV/mm beträgt, kann die Herstellung in der Praxis zu örtlich begrenzten Bereichen führen, die diese nicht erfüllen.

Meine persönliche Empfehlung wäre, die Hochspannung über das Prepreg statt über das Laminat zu trennen. Machen Sie auch den Stapel doppelt vorimprägniert, um das Auftreten von Blasenbildung zu mindern (wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Blasenbildungen aufeinandertreffen?).