PCB multicouche haute tension

Je veux concevoir un PCB à quatre couches, où la tension supérieure et la deuxième couche sont présentes jusqu'à 600V. Bien que je trouve de nombreuses informations sur l'espacement des traces, je ne trouve rien sur l'isolement entre les différentes couches. Est-il possible et sûr d'avoir une tension (différence) de 600V entre deux (ou plus) couches? Je prévois d'utiliser un PCB FR4 normal et je connais la tension de claquage de 300V / mil. Mais la tension de claquage est-elle également sûre?

Oui, ça devrait aller tant que vous faites attention au design

L'IPC-2221 fournit des propriétés électriques typiques pour les matériaux courants (FR4, Polyimide etc ...) et comme vous l'avez indiqué, la résistance électrique est d'environ 39kV / mm.

Un stratifié recouvert de cuivre serait donc, en théorie, parfaitement capable de résister à 600V.

Cela dit ... Il y a quelques considérations et pas seulement dans le plan xy en ce qui concerne la séparation des traces (encore une fois IPC-2221)

1. Conception de coin Pad & Track. Arrondissez-les pour atténuer l'accumulation de charge et maximiser la tension de démarrage corona. C'est un must pour les tensions moyennes et pas tellement avec les basses tensions de 600V, à moins que l'altitude ne soit une considération réelle.

2. FR4 absorbe l'humidité assez facilement, ce qui réduit la capacité de résistance électrique.

3. Préimprégner les vides (et aussi les stratifications) Alors qu'en théorie la résistance électrique est de 39 kV / mm, en pratique, la fabrication peut entraîner des zones localisées qui ne répondent pas à cela.

Ma recommandation personnelle serait de séparer la haute tension via le préimprégné au lieu du stratifié. Double-préimprégnez également l'empilement pour atténuer l'instance de l'annulation (quelle est la probabilité que deux occurrences d'annulations s'alignent?).

La panne diélectrique pour les stratifiés PCB est généralement testée selon la méthode de test IPC TM-650 2.5.6 pour les pannes à travers le matériau et la méthode de test 2.5.6.2 pour la panne à travers le matériau ; c'est-à-dire couche à couche.

Le texte du 2.5.6 est:

Cette méthode décrit une procédure pour déterminer la capacité des matériaux isolants rigides à résister aux claquages ​​parallèlement aux stratifications (ou dans le plan du matériau) lorsqu'ils sont soumis à des tensions extrêmement élevées à des fréquences de courant alternatif standard de 50 à 60 Hz.

Pour réussir 2.5.6, le claquage diélectrique est> 50kV / pouce, ce qui donne des indications pour la ligne de fuite et le dégagement , comme vous l'avez déjà trouvé.

Le texte du 2.5.6.2 est:

Cette méthode décrit une technique pour évaluer la capacité d'un matériau isolant à résister à une panne électrique perpendiculaire au plan du matériau lorsqu'il est soumis à des tensions élevées à court terme à des fréquences de puissance CA standard de 50 à 60 Hz.

Une réussite au test 2.5.6.2 est de 30 kV / mm ou 750 V / mille (limite de spécification). Pour l'épaisseur de stratifié standard la plus mince de 100 microns / 4 mille, cela donne une tension de claquage de 3 kV. Même avec l'absorption d'humidité, je ne m'attendrais pas à ce que 600V soit un problème couche par couche. Notez cependant les mots "court terme". Si votre configuration va avoir beaucoup plus de temps que le test avec des tensions élevées, je réduirais la répartition de 50% pour une certaine marge.

Couche à couche pour toute construction raisonnable devrait donc facilement résister à 600 V, bien que, comme indiqué, la miction localisée puisse entraîner une résistance au claquage effective plus faible.

L'utilisation d'un double préimprégné (également comme indiqué) est une chose assez courante à faire dans ces cas pour éviter les problèmes d'annulation, de sorte que votre pile pourrait ressembler à ceci:

IPC2221A est la norme, mais il a tendance à être assez conservateur (ce qui est vraiment une bonne chose en HV) mais il est aussi un peu cher. Je l'utilise beaucoup, mais c'est parce que je conçois l'avionique (entre autres), où les effets d'altitude sont assez critiques.

Les autres commentaires, tels que l'élimination des angles vifs sur les pistes, sont également une bonne pratique.