PCB multicapa de alto voltaje

Quiero diseñar un PCB de cuatro capas, donde en la capa superior y segunda hay un voltaje de hasta 600V presente. Si bien encuentro mucha información sobre el espaciado de trazas, no encuentro nada sobre el aislamiento entre las diferentes capas. ¿Es posible y seguro tener un voltaje (diferencia) de 600V entre dos (o más) capas? Estoy planeando usar una PCB FR4 normal y conozco el voltaje de ruptura de 300V / mil. ¿Pero también es seguro el voltaje de ruptura?

Sí, deberías estar bien siempre que cuides el diseño

El IPC-2221 proporciona propiedades eléctricas típicas para materiales comunes (FR4, poliimida, etc.) y, como usted dijo, la resistencia eléctrica es de alrededor de 39kV / mm.

Por lo tanto, un laminado revestido de cobre sería, en teoría, perfectamente capaz de soportar 600V.

Dicho esto ... Hay algunas consideraciones y no solo en el plano xy con respecto a la separación de trazas (nuevamente IPC-2221)

1. Diseño de esquina de almohadilla y pista. Redondeelos para mitigar la acumulación de carga y maximizar el voltaje de inicio de la corona. Esto es imprescindible para voltajes medios y no tanto con los voltajes bajos de 600V, a menos que la altitud sea una consideración real.

2. FR4 absorbe la humedad con bastante facilidad y esto reduce la capacidad de resistencia eléctrica.

3. Vaciado previo a la preparación (y también laminaciones) Si bien en teoría la resistencia eléctrica es de 39kV / mm, en la práctica, la fabricación puede dar lugar a áreas localizadas que no cumplen con esto.

Mi recomendación personal sería separar el alto voltaje a través del preimpregnado en lugar del laminado. Prepreg doble el apilamiento también para mitigar la instancia de anulación (¿cuál es la probabilidad de que se alineen dos ocurrencias de anulación?).

Ruptura dieléctrica para laminados PCB es generalmente probado para IPC TM-650 método de ensayo 2.5.6 de averías a través del método de materiales y prueba 2.5.6.2 para la descomposición a través del material ; es decir, capa a capa.

El texto en 2.5.6 es:

Este método describe un procedimiento para determinar la capacidad de los materiales aislantes rígidos para resistir la ruptura paralela a las laminaciones (o en el plano del material) cuando se someten a voltajes extremadamente altos a frecuencias de alimentación de CA estándar de 50-60Hz.

Para pasar 2.5.6, el desglose dieléctrico es> 50kV / pulgada, lo que proporciona una guía para las reglas de Creepage y Clearance , como ya ha encontrado.

El texto para 2.5.6.2 es:

Este método describe una técnica para evaluar la capacidad de un material aislante para resistir la ruptura eléctrica perpendicular al plano del material cuando se somete a altos voltajes a corto plazo a frecuencias de alimentación de CA estándar de 50-60 Hz.

Un pase para la prueba 2.5.6.2 es 30 kV / mm o 750 V / tú (límite de especificación). Para el espesor de laminado estándar más delgado de 100 micras / 4 mil, eso da un voltaje de ruptura de 3kV. Incluso con absorción de humedad, no esperaría que 600V sea un problema capa a capa. Tenga en cuenta, sin embargo, las palabras "a corto plazo". Si su configuración va a ser mucho más larga que la prueba con voltajes elevados, disminuiría la descomposición en un 50% por algún margen.

Capa a capa para cualquier construcción razonable, por lo tanto, debe soportar fácilmente 600V, aunque, como se señaló, la anulación localizada puede causar resistencias de ruptura efectivas más bajas.

El uso de un preimpregnado doble (también como se indicó) es algo bastante común en estos casos para evitar problemas de anulación, por lo que su pila podría verse así:

IPC2221A es el estándar, pero tiende a ser bastante conservador (lo cual es algo realmente bueno en HV), pero también es un poco caro. Lo uso ampliamente, pero eso se debe a que diseño aviónica (entre otras cosas), donde los efectos de altitud son bastante críticos.

Los otros comentarios, como eliminar las curvas cerradas en las pistas, también son una buena práctica.