PCB101:制作高压电路板
- 8/24/2010
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英文原文请参考http://www.pcb007.com/pages/zone.cgi?a=70699
你坐在办公桌边时,电话铃响了。对方是一个需要PCB的客户,这个PCB要承受20,000伏特的电压。你知道怎样制作这样一个电路板吗?
首先,你不能只是回答:“嗯,我想FR-4会管用的。”它不管用,电路板会出故障的。轰地一声!
对于这样的高压电路板特别要注意的是材料及其规格。FR-4有一个初始电介质800-900伏绝每密耳,但由于龄化的影响,比较现实的电压是300福特。伏每密尔的等级描了每密尔(1英寸的千分之一)的伏特的故障条件。
如果你的设计要求层间距离10密尔,那么老化的电压范围将意味着FR-4可以经受住300伏特或3000伏特的10倍。所以,你的20000伏电路将弯曲,被烧断。
又是轰地一声!
使用高电压电路板的制作过程,本质上和一个普通电路板是相同的。但是,使用的材料不同,材料性能也不同。首先,你必须选择一个有足够高的电压等级的材料。高压聚酰亚胺薄膜(HVPF)有3000伏每密尔的等级,所以10密尔厚的在PCB层中可承受30000万伏。这个足够用于你的20000伏电路了。
中压板通常是600至3000伏。当选择FR-4型或一个BT环氧基材料时,要特别小心,连同随后的加工,因为这个电压可以轻松地支持电弧和电晕。
当电晕从一个导体跳到另一个导体上时,电弧放电。轰地一声!电晕是高压心痛发出的蓝光,当你走在一条高压电线上时,电晕发出嘶嘶声。日冕是一个破坏性的力量,通过分离破坏环氧树脂粒子之间的连接点,从而破坏电路板绝缘值。轰地一声!
3000伏的高压电路板,HVPF、Teflon和一些BT环氧树脂的上限约为100千伏。这些都需要设计师对设计的测试和精密处理等一系列的努力,来消除电晕、磁场强度和电弧。
客户需要更高电压的PCB,原因有很多。当电路板是用在外层空间或高空飞机上时,低气压造成电弧上的电压比“正常”情况下高四倍。因此,一个在海平面上要求2000伏特电压的电路板设计人员,在外层空间需要8000伏特。许多激光5000-10000伏特的电源,这就需要特殊的PCB。还有大学和研发机构使用高电压电源来试验粒子对撞机。
外层空间本身所带来的问题;印刷电路板在这个没有空气的真空空间中将会污染航天飞机的其它重要组件。制造低初气作用的PCB需要特殊技术,尤其是用于太空的PCB。我们将在今后的专栏中介绍这一点。
Bob Tarzwell是DMR公司的CEO和创始人。您可以通过发送邮件到rtarzwell@megadawn.com和他取得联系。HVPF是DMR公司的技术。
