Высоковольтная многослойная печатная плата

Я хочу разработать четырехслойную печатную плату, где на верхнем и втором слоях присутствует напряжение до 600 В. Хотя я нахожу много информации о расстоянии между трассами, я не нахожу ничего об изоляции между различными слоями. Возможно ли и безопасно иметь напряжение (разницу) 600 В между двумя (или более) слоями? Я планирую использовать обычную плату FR4 и знаю напряжение пробоя 300В / мил. Но безопасно ли напряжение пробоя?

Да, вы должны быть в порядке, пока вы заботитесь о дизайне

IPC-2221 обеспечивает типичные электрические свойства для обычных материалов (FR4, полиимид и т. Д.), И, как вы сказали, электрическая прочность составляет около 39 кВ / мм.

Следовательно, теоретически ламинат, покрытый медью, способен выдерживать напряжение 600 В.

Тем не менее ... Есть несколько соображений, и не только в плоскости XY в отношении трассировки разделения (снова IPC-2221)

1. Pad & Track угловой дизайн. Округлите их, чтобы уменьшить накопление заряда и максимизировать начальное напряжение короны. Это необходимо для средних напряжений, а не для низких напряжений 600 В, если только высота не является реальным фактором.

2. FR4 поглощает влагу довольно легко, и это снижает способность к электрической прочности.

3. Опорожнение препрега (а также расслоения) Хотя теоретически электрическая прочность составляет 39 кВ / мм, на практике производство может привести к локализованным участкам, которые не соответствуют этому.

Моя личная рекомендация состояла бы в том, чтобы отделить высокое напряжение через препрег вместо ламината. Дважды заранее подготовьте стек, чтобы смягчить случай аннулирования (какова вероятность того, что два случая аннулирования совпадают?).

Разрушение диэлектрика для многослойных печатных плат обычно проверяют по методу испытания IPC TM-650 2.5.6 для пробоя материала и по методу испытания 2.5.6.2 для пробоя материала ; то есть слой за слоем.

Текст в 2.5.6:

Этот метод описывает процедуру определения способности жестких изоляционных материалов противостоять разрушению параллельно слоистым материалам (или в плоскости материала) при воздействии чрезвычайно высоких напряжений при стандартных частотах переменного тока 50-60 Гц.

Для прохождения 2.5.6 пробой диэлектрика составляет> 50 кВ / дюйм, что дает руководство для правил утечки и зазора , как вы уже нашли.

Текст для 2.5.6.2:

В этом методе описана методика оценки способности изоляционного материала противостоять электрическому пробою, перпендикулярному плоскости материала, при кратковременном воздействии высоких напряжений при стандартных частотах переменного тока 50-60 Гц.

Проход для испытания 2.5.6.2 составляет 30 кВ / мм или 750 В / тыс (предел спецификации). Для тончайшего стандартного ламината толщиной 100 микрон / 4 тыс., Что дает напряжение пробоя 3 кВ. Даже с поглощением влаги я бы не ожидал, что 600 В будет проблемным слоем. Обратите внимание, однако, на слова «краткосрочные». Если ваша установка будет намного дольше, чем тест с повышенными напряжениями, я бы уменьшил разбивку на 50% для некоторого запаса.

Поэтому слой за слоем для любой разумной конструкции должен легко выдерживать напряжение 600 В, хотя, как уже отмечалось, локализованное мочеиспускание может привести к снижению эффективной прочности пробоя.

Использование двойного препрега (также, как уже отмечалось) является довольно распространенным делом в этих случаях, чтобы избежать проблем с пустотами, поэтому ваш стек может выглядеть примерно так:

IPC2221A является стандартом, но он, как правило, довольно консервативный (что действительно хорошо для HV), но он также немного дорогой. Я использую его широко, но это потому, что я проектирую авионику (среди прочего), где эффекты высоты весьма критичны.

Другие комментарии, такие как устранение острых углов на дорожках, также являются хорошей практикой.