Tegangan Tinggi Multilayer PCB

Saya ingin merancang PCB empat lapis, di mana di lapisan atas dan kedua ada tegangan hingga 600V. Sementara saya menemukan banyak informasi tentang jejak spasi, saya tidak menemukan apa pun tentang isolasi antara berbagai lapisan. Apakah mungkin dan aman untuk memiliki tegangan (perbedaan) 600V antara dua (atau lebih) lapisan? Saya berencana untuk menggunakan PCB FR4 normal dan saya tahu tegangan kerusakan 300V / mil. Tetapi apakah voltase gangguan juga aman?

Ya, Anda harus baik-baik saja selama Anda berhati-hati dengan desainnya

IPC-2221 memberikan sifat listrik khas untuk bahan umum (FR4, Polyimide dll ...) & seperti yang Anda nyatakan, kekuatan listrik sekitar 39kV / mm.

Oleh karena itu, laminasi berlapis tembaga secara teori mampu menahan 600V.

Yang mengatakan ... Ada beberapa pertimbangan dan tidak hanya di bidang xy berkaitan dengan pemisahan jejak (lagi IPC-2221)

1. Desain sudut pad & track. Membulatkannya untuk mengurangi penumpukan muatan & memaksimalkan tegangan awal korona. Ini adalah keharusan untuk tegangan menengah & tidak begitu banyak dengan tegangan rendah 600V, kecuali ketinggian adalah pertimbangan nyata.

2. FR4 menyerap kelembaban dengan cukup mudah & ini mengurangi kemampuan kekuatan listrik.

3. Prepreg voiding (dan juga laminasi) Sementara secara teori kekuatan listriknya 39kV / mm, dalam praktiknya manufaktur dapat menghasilkan area terlokalisasi yang tidak memenuhi hal ini.

Rekomendasi pribadi saya adalah untuk memisahkan tegangan tinggi melalui prepreg, bukan laminasi. Lakukan prep-ganda stackup juga untuk mengurangi instance batal (berapakah probabilitas dua batal terjadi sejajar?).

Kerusakan dielektrik untuk laminasi PCB biasanya diuji dengan metode uji IPC TM-650 2.5.6 untuk kerusakan di seluruh bahan dan metode pengujian 2.5.6.2 untuk kerusakan melalui bahan ; yaitu lapisan ke lapisan.

Teks dalam 2.5.6 adalah:

Metode ini menjelaskan prosedur untuk menentukan kemampuan bahan isolasi kaku untuk menahan kerusakan paralel dengan laminasi (atau dalam bidang material) ketika mengalami tegangan sangat tinggi pada frekuensi daya AC standar 50-60Hz.

Untuk melewati 2.5.6, kerusakan dielektrik adalah> 50kV / inci, yang memberikan panduan untuk aturan Creepage dan Clearance , seperti yang telah Anda temukan.

Teks untuk 2.5.6.2 adalah:

Metode ini menjelaskan teknik untuk mengevaluasi kemampuan bahan isolasi untuk menahan gangguan listrik yang tegak lurus terhadap bidang material ketika mengalami tegangan jangka pendek dan tinggi pada frekuensi daya AC standar 50-60 Hz.

Lulus untuk pengujian 2.5.6.2 adalah 30kV / mm atau 750V / engkau (batas spesifikasi). Untuk ketebalan laminasi standar tertipis 100 mikron / 4 engkau, yang menghasilkan tegangan 3kV. Bahkan dengan penyerapan air, saya tidak akan mengharapkan 600V menjadi lapisan masalah ke lapisan. Namun, perhatikan kata "jangka pendek". Jika pengaturan Anda akan memiliki lebih lama dari tes dengan tegangan tinggi, saya akan de-rate kerusakan sebesar 50% untuk beberapa margin.

Lapisan demi lapisan untuk konstruksi yang masuk akal karenanya harus dengan mudah menahan 600V, meskipun seperti yang disebutkan, kekosongan yang terlokalisasi dapat menyebabkan kekuatan kerusakan efektif yang lebih rendah.

Menggunakan prepreg ganda (juga seperti yang disebutkan) adalah hal yang cukup umum dilakukan dalam kasus ini untuk menghindari masalah berkemih, sehingga tumpukan Anda dapat terlihat seperti ini:

IPC2221A adalah standar, tetapi cenderung cukup konservatif (yang merupakan hal yang baik benar-benar di HV) tetapi juga agak mahal. Saya memang menggunakannya secara luas, tetapi itu karena saya merancang avionik (antara lain), di mana efek ketinggian cukup kritis.

Komentar lain, seperti menghilangkan sudut tajam di trek, juga merupakan praktik yang baik.