一, Az elektromos szigetelés fő kihívásai és meghibásodási módjai
1. Környezeti tényezők okozta szigetelésromlás
Magas páratartalom: Ha a páratartalom meghaladja a 85% relatív páratartalmat, a vízmolekulák vezető utakat képeznek a szigetelőanyagok felületén, ami több mint 50%-kal csökkenti a szigetelési ellenállást.
Hőmérsékletciklus: -40 fok és +85 fok közötti hőmérséklet-különbség alatt az anyag hőtágulási együtthatójának különbsége mikrorepedéseket okozhat, ami 30%-kal csökkenti a kúszási távolságot.
Kémiai szennyezés: A korrozív anyagok, mint a sópermet és az olajfoltok károsíthatják a szigetelőréteget, így a felületi ellenállás 24 órán belül a kezdeti érték 1/10-ére csökken.
2. Tipikus hibamódok
Elektromos meghibásodás: 500 V feletti feszültségnél a gyenge pontok (például csapos forrasztás) azonnali meghibásodást tapasztalnak, és nagy mennyiségű hő szabadul fel.
Creepage corrosion: The conductive channel formed along the insulation surface continues to develop under high voltage difference (>1000V/mm), végül rövidzárlatot okoz.
Statikus felhalmozódás: A súrlódás vagy indukció által generált statikus elektromosság (15 kV-ig) behatolhat az érzékeny eszközökbe, például a MOSFET-ekbe, maradandó károsodást okozva.
2, Szigetelőanyagok kiválasztása és teljesítménykövetelményei
1. Alap szigetelőanyagok
PCB szubsztrátum: FR-4 (20 kV/mm vagy annál nagyobb ellenállási feszültség) vagy PTFE (260 fokos hőmérséklet-tűrő) anyagok előnyben részesítendők, és kerülni kell a papír alapú fenol táblákat (csak 5 kV/mm feszültségállóság).
Tömítő ragasztó: két-komponensű epoxigyanta (például EPON 828) felhasználásával, amelynek térfogat-ellenállása 1 × 10 ¹⁵Ω· cm, hőmérsékletállósága pedig -60 foktól +180 fokig terjed.
Szigetelő tömítés: Válasszon poliimid (PI) fóliát (vastagság 0,1 mm, feszültségállóság 10 kV), stabil dielektromos állandóval (3,4-3,6) és veszteség érintővel<0.005.
2. Speciális környezetvédelmi anyagok
Nedvességálló bevonat: Permetezzen három védőfestéket (például Humisay 1B31) a NYÁK felületére, amelynek vízfelvételi aránya kevesebb, mint 0,1%, ami 2 nagyságrenddel növelheti a szigetelési ellenállást.
Arc resistant material: Ceramic coating (Al ₂ O ∝, thickness 50 μ m) is used in high-voltage contact areas, with an arc resistance time of>180 másodperc (IEC 60112 szabvány).
Conductive shielding layer: In severe electromagnetic interference scenarios, copper foil shielding (thickness 0.1mm, shielding effectiveness>80dB@1GHz )Gondoskodjon megbízható kapcsolatról a földelővezetékkel.
3, Szigetelésoptimalizálási séma a szerkezeti tervezésben
1. Kúszótávolság és elektromos távolság
Biztonsági szabvány: Az IEC 60664-1 szerint a 3. szennyezési szint (ipari környezet) esetén a kúszási távolságnak 240 V üzemi feszültségen nagyobbnak kell lennie, mint 3,2 mm, és az elektromos távolságnak legalább 2,0 mm-nek kell lennie.
Optimalizálási intézkedések:
Állítson be szigetelő réseket (1 mm vagy annál nagyobb szélesség, 0,5 mm vagy nagyobb mélység) a nagyfeszültségű{2}}csapok körül
SMD-komponensek használata átmenő{0}}lyukak helyett a tű expozíciós hosszának csökkentése érdekében
Helyezzen védőszalagot (2 mm-nél nagyobb vagy egyenlő) a nyomtatott áramköri lap szélére, hogy megakadályozza az élkisülést
2. Földelés és árnyékolás tervezése
Egypontos földelés: A földhurok interferenciájának elkerülése érdekében az analóg és digitális áramkörök találkozásánál mágneses gyöngy szigetelést alkalmaznak.
Árnyékoló réteg kezelése:
A fémhéjnak megbízhatóan érintkeznie kell a NYÁK alaplapjával rugólapokon keresztül (érintkezési ellenállás<10m Ω)
Az árnyékolt kábel fonott rétegének lefedettsége legfeljebb 90%, és 360 fokos krimpelési eljárást kell használni a lezáráshoz
3. A hőszigetelés hatása a szigetelésre
Hőelvezetési út: Gondoskodjon arról, hogy a hűtőborda legalább 5 mm-re legyen a nagyfeszültségű területtől, vagy használjon szigetelt hőpárnát (például Bergquist GAP Pad) a leválasztásához.
Hőmérsékletfigyelés: Telepítsen NTC termisztorokat a kulcsfontosságú alkatrészek, például a háttérvilágítású illesztőprogram IC-k közelébe, hogy kiváltsa a leértékelés elleni védelmet, ha a hőmérséklet meghaladja a 85 fokot.
4, A telepítési folyamat legfontosabb vezérlőpontjai
1. Hegesztés és tisztítás
Ólommentes forrasztás: Sn Ag Cu ötvözet (olvadáspont 217 fok) használata az ólomszennyeződés miatti szigetelési teljesítményromlás elkerülése érdekében.
Folyasztószermaradék: Használjon nem tisztító folyasztószert vagy ultrahangos tisztítást (frekvencia 40 kHz, idő 3 perc) forrasztás után, hogy biztosítsa az ionmaradványokat<1.5 μ g/cm ².
2. Mechanikai rögzítés
Szigetelőcsavarok: Használjon PA66+30% GF anyagot (15kV feszültségnek ellenáll), hogy elkerülje a fémcsavarok közvetlen behatolását a PCB-n.
Nyomásszabályozás: Szabályozza a rögzített nyomást (0,5-0,7 N · m) nyomatékkulccsal, hogy megakadályozza, hogy a túlzott nyomás deformálódjon a szigetelő tömítésen.
3. Tömítési folyamat
Vákuumos gáztalanítás: Lezárás előtt vákuumkezelje a kolloidot (nyomás<10kPa, time 10 minutes) to eliminate local insulation weakness caused by bubbles.
Kikeményedés szabályozása: A kétkomponensű epoxigyantát 25 fokon 24 órán át, vagy hőkezelni (80 fok / 2 óra) kell a térhálósodási sűrűség növelése érdekében.
5, Szigetelési teljesítmény vizsgálata és ellenőrzése
1. Rutinvizsgálat
Szigetelési ellenállás teszt: Használjon 500 V DC megohmmérőt, és a mért értéknek nagyobbnak vagy egyenlőnek kell lennie, mint 100 M Ω (IEC 60529 szabvány).
Feszültségállósági teszt: alkalmazzon 1500 V AC (1 perc) vagy 2121 V DC (1 másodperc), és a szivárgási áram legyen<5mA (UL 60950 standard).
2. Környezeti szimulációs tesztelés
Nedves hőteszt: Miután 96 órán keresztül 85 fokos/85% relatív páratartalmú környezetbe helyezték, a szigetelési ellenállás csökkenési arányának 50%-nál kisebbnek kell lennie.
Sópermet teszt: 48 órán keresztül 5%-os NaCl oldatos permetezési környezetnek kitéve nincs korróziós termék a felületen.
Hőmérséklet-ciklus: Végezzen 20 ciklust -40 és +85 fok között a szigetelési teljesítmény tartós romlása nélkül.
3. Hosszú távú megbízhatóság ellenőrzése
Gyorsított élettartam teszt: 1000 órás folyamatos működés után 60 fokos hőmérsékleten, 85%-os relatív páratartalom mellett és a névleges feszültség 1,2-szeresénél a meghibásodási aránynak 0,1%-nál kisebbnek kell lennie.
HALT tesztelés: Azonosítsa a tervezési gyengeségeket szélsőséges körülmények, például gyors hőmérséklet-változások (-55 fok és +125 fok /perc) és véletlenszerű rezgések (50 g RMS) révén.
6, Tipikus alkalmazási esetek
Egy bizonyos olajfúró platform vezérlőrendszerében a műszer LCD-nek stabilan kell működnie 120 fokos olajjal szennyezett környezetben. A következő intézkedések végrehajtásával:
PI vékonyréteg-szigetelő tömítés használata (vastagság 0,2 mm, hőmérsékletállóság 300 fok)
Spray nano coating on the surface of PCB (contact angle>150 fok), hogy megakadályozza az olajfoltok megtapadását
Szilikongumit (Shore A 30, hőmérsékletállóság -60 foktól +200 fokig) használnak tömítésre
Az IEC 60068-2-64 szabvány "Olajköd-korróziós tesztje" által igazolva
A rendszer 5 éve folyamatosan működik, a szigetelési ellenállás mindig 500M Ω felett van, és nem fordult elő elektromos meghibásodás vagy kúszási hiba.
