Altium Designer

设计高压PCB电路板之PCB层

我的妹妹过去装饰蛋糕作为一个4-H的项目,而我展示鸡和建一台电脑。她每年至少要创造六种“优质”蛋糕,加上所有的版本都不完美。事实证明,你实际上可以厌倦了吃蛋糕,所以最终你只要得到泡沫塑料的形式并装饰它们。它让您有机会练习设计,然后再将其放在真正的蛋糕上。获得设计权可能需要十几次尝试,即使如此,装饰时的一个小错误也可能会破坏整个事物。

对于一个美味的比喻,你可以将PCB想像成一个像蛋糕。电路板是一个蛋糕,但需要铜线、焊锡和阻焊,像不同风格的结冰,将它们整合在一起。您需要决定要使用哪些材料,以确保您的设计能奏效。就像结冰一样,在任何阶段,一个小小的错误将一个神话般的设计变成一个悲伤的混乱,特别是当你使用高压时。

 

设计一个铜厚的电路板

因为较轻的铜在较低的机械和热应力下会失效,所以您应该考虑使用较重的铜作为痕迹和焊盘。使用重铜设计,您需要使用最厚层的层压板。与蛋糕不同,层压板中的气泡不蓬松和漂亮。在这种情况下,它们会导致电介质击穿,并且电路板的额定电压降低。您可以使用具有高树脂含量和小玻璃颗粒的良好的预浸料坯(如2113或1080)来最小化气隙。

您很少希望混合层压板在制造过程中产生材料不匹配或空隙的风险,但有时候可以用HVPF代替一层预浸料。你应该谨慎,如混合巧克力和胡萝卜蛋糕。

 

规划阻焊

阻焊就像基础结霜顶部的装饰。它应用于铜的走线上,以防止氧化损伤,这对高压PCB尤为重要。像结霜一样,阻焊对温度非常敏感。它不熔化,但阻焊的额定电压随着工作温度的升高而显着下降

标准的阻焊是不连贯的,这意味着它们在施加阻焊之后经常会在走线的周围有针孔或其它小空隙。颗粒和其他污染物容易被捕获在阻焊的这些区域中,并且还降低了有效的电压保护。

如果您只使用高达约1 kV的电压,阻焊是一个不错的选择。对于高达5KV的电压您可能不会使用阻焊,但是在电路板上的任何地方都不能有很近的焊盘或走线。 UV阻焊的过电弧额定值约为500 V / mil,通常厚度为0.7-1.5 mil。

对于中压电路,您应该得到两到三个焊锡掩模的应用。额外的应用将意味着您需要在表面上的垫和孔周围更多的间隙。在设计过程中尽早询问您的制造商,以便以后不用重新排列布局。您还应该询问面罩是否可以获得额外的烤箱固化(仅适用于UV面罩)和/或UV“凸起”(用于UV和烤箱固化的面罩)。额外的固化将使面膜变得更坚固。

您还应规划电路板的表面以考虑任何路由边缘。路由可以对焊接掩模进行切割,并引入降低过电弧电压的缺陷。想想它像在冰封中写一个消息,你不希望它从边缘跑出来,所以你需要一点缓冲。即使0.25毫米也足以帮助保护焊接掩模免受路由边缘,但是您应该增加高铜板厚铜的距离。该额外的空间为焊接掩模提供足够的空间以完全覆盖铜并增加有效电介质。

您可以通过在板的表面上放置两层来覆盖焊接面罩,比如放下一层糖霜,然后再装饰一层。使涂层以正交角度涂覆在板上以最小化涂层过程中产生的孔隙的尺寸?这将大大有助于减少电弧电弧和电晕损坏。

如果焊接掩模被布线,焊接掩模可能会芯片,所以您应该设计一个缓冲区,而不是使掩模流过边缘像结霜。

使用OVERCOATS

您可以在PCB顶部使用其他涂层,以保护铜线迹,并增加电路板表面的电介质值。

最常见的是Kapton外涂层,其具有高电介质值,其降低电晕效应并增加过电弧电压。 Kapton被预先进行了钻孔,然后用丙烯酸胶将其压在你的板上。您可以获得1-5 mil至2-3 kV额定值之间的纸张,您可以使用多层。

您的Kapton层需要设计用于适当的制造方法,因为通常钻孔的焊盘开口。这意味着开口需要圆形,尺寸和间距占制造公差。数控铣床可以用其他形状进行开孔,但速度很慢,成本高。

您还可以使用Mylar或HVPF作为大衣,具体取决于您的制造商可以提供的内容。


如果您不计划材料和设计的痕迹和涂料,您可能必须废弃整个事情。

与您的制造商沟通

几乎每个保护高压PCB表面的方面都取决于制造材料或公差。请确保您在完成电路板设计之前,已经表明了所有这些细节,否则您将最终取消大量的工作。如果材料和间距没有明确沟通,制造商可能会采用一种不够强大的方法来处理整个电路板上的高电压。

当您与制造商合作时,请确保他们能够处理您的电路板设计的材料和制造规范。您应该指定是否需要真空浸渍,压力固化或您的板和涂层的额外的烘烤。研究其质量控制和高压产品历史也是有用的。验证其清洁度和表面准备的标准,以防止污染,并确保涂料和粘合剂之前的质量粘合。

最后,确保您的设计符合他们的制造限制规定的公差。如果不这样做,你最终可能会抛出一个开始美丽的设计。虽然没有蛋糕装饰规则检查,您可以设置PCB上的涂层。您的制造商的公差可以包含在您的设计规则检查中。 PCB CAD软件,如Altium Designer,甚至包括3D间距检查,以防您对走线厚度有严格的要求。这很容易上手,并开始制作自己的节目质量杰作。

Tagged , ,

About Simon Wang

发表评论

电子邮件地址不会被公开。 必填项已用*标注

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.