PCB multicamada de alta tensão

Quero projetar uma placa de circuito impresso de quatro camadas, na qual a camada superior e a segunda estão com tensão de até 600V presente. Enquanto encontro muitas informações sobre o espaçamento entre traços, não encontro nada sobre isolamento entre as diferentes camadas. É possível e seguro ter uma tensão (diferença) de 600V entre duas (ou mais) camadas? Estou planejando usar uma placa FR4 normal e conheço a tensão de ruptura de 300V / mil. Mas a tensão de ruptura também é segura?

Sim, você deve ficar bem, desde que tome cuidado com o design

O IPC-2221 fornece propriedades elétricas típicas para materiais comuns (FR4, poliimida etc ...) e, como você afirmou, a força elétrica é de cerca de 39kV / mm.

Um laminado revestido de cobre seria, portanto, em teoria, perfeitamente capaz de suportar 600V.

Dito isto ... Há poucas considerações e não apenas no plano xy em relação à separação de traços (novamente IPC-2221)

1. Design de almofada e pista. Arredonde-os para reduzir o acúmulo de carga e maximizar a tensão inicial da coroa. Esta é uma obrigação para tensões médias e não tanto com tensões baixas de 600V, a menos que a altitude seja uma consideração real.

2. O FR4 absorve a umidade rapidamente e isso reduz a capacidade de força elétrica.

3. Esvaziamento pré-impregnado (e também laminações) Embora em teoria a força elétrica seja de 39kV / mm, na prática a fabricação pode resultar em áreas localizadas que não atendem a isso.

Minha recomendação pessoal seria separar a alta tensão via pré-impregnado em vez do laminado. Pré-imprima duas vezes o empilhamento também para reduzir a ocorrência de anulação (qual é a probabilidade de que duas ocorrências de anulação sejam alinhadas?).

A quebra dielétrica de laminados PCB é geralmente testada no método de teste IPC TM-650 2.5.6 para falhas no material e no método 2.5.6.2 para quebra no material ; isto é, camada a camada.

O texto em 2.5.6 é:

Este método descreve um procedimento para determinar a capacidade de materiais isolantes rígidos resistirem à quebra paralela às laminações (ou no plano do material) quando submetidos a tensões extremamente altas nas frequências de energia CA padrão de 50-60Hz.

Para passar 2.5.6, a ruptura dielétrica é> 50 kV / polegada, que dá orientação para a fuga e Liquidação regras, como você já encontrou.

O texto para 2.5.6.2 é:

Este método descreve uma técnica para avaliar a capacidade de um material isolante de resistir à quebra elétrica perpendicular ao plano do material quando submetido a curto prazo, altas tensões nas frequências de energia CA padrão de 50-60 Hz.

Uma aprovação para o teste 2.5.6.2 é 30kV / mm ou 750V / mil (limite de especificação). Para a espessura de laminado padrão mais fina de 100 mícron / 4 mil, isso fornece uma tensão de ruptura de 3kV. Mesmo com a absorção de umidade, eu não esperaria que 600V fosse uma camada problemática para outra. Observe, no entanto, as palavras "curto prazo". Se sua configuração tiver muito mais tempo do que o teste com tensões elevadas, eu desvalorizaria a quebra em 50% para alguma margem.

Camada a camada para qualquer construção razoável deve, portanto, suportar facilmente 600V, embora, como observado, o esvaziamento localizado possa causar forças de ruptura efetivas mais baixas.

Usar um prepreg duplo (também como mencionado) é uma coisa bastante comum nesses casos para evitar problemas de anulação; portanto, sua pilha pode ficar assim:

O IPC2221A é o padrão, mas tende a ser bastante conservador (o que é realmente bom em HV), mas também é um pouco caro. Eu o uso extensivamente, mas isso é porque eu projeto aviônicos (entre outras coisas), onde os efeitos da altitude são bastante críticos.

Os outros comentários, como eliminar cantos agudos nas pistas, também são uma boa prática.