一, Основни изазови и начини квара електричне изолације
1. Деградација изолације узрокована факторима околине
Висока влажност: Када влажност прелази 85% релативне влажности, молекули воде формирају проводне путеве на површини изолационих материјала, што резултира смањењем отпора изолације за више од 50%.
Температурни циклус: Под температурном разликом од -40 степени до +85 степени, разлика у коефицијенту топлотног ширења материјала може изазвати микропукотине, смањујући пут пузања за 30%.
Хемијско загађење: Корозивне супстанце као што су слани спреј и уљне мрље могу оштетити изолациони слој, смањујући површинску отпорност на 1/10 почетне вредности у року од 24 сата.
2. Типични режими квара
Електрични квар: При напону изнад 500В, слабе тачке (као што је лемљење пинова) доживљавају тренутни квар, ослобађајући велику количину топлоте.
Creepage corrosion: The conductive channel formed along the insulation surface continues to develop under high voltage difference (>1000В/мм), што на крају изазива кратак спој.
Статичка акумулација: Статички електрицитет (до 15 кВ) настао трењем или индукцијом може продрети у осетљиве уређаје као што су МОСФЕТ-ови, узрокујући трајно оштећење.
2, Избор и захтеви за перформансе изолационих материјала
1. Основни изолациони материјали
ПЦБ супстрат: ФР-4 (издржи напон већи од или једнак 20кВ/мм) или ПТФЕ (издржи температуру од 260 степени) треба дати предност, а фенолне плоче на бази папира (издржи напон само 5кВ/мм) треба избегавати.
Лепак за заптивање: коришћењем двокомпонентне епоксидне смоле- (као што је ЕПОН 828), запреминског отпора од 1 × 10 ¹⁵Ω· цм и опсега температурне отпорности од -60 степени до +180 степени.
Изолациона заптивка: Изаберите полиимидни (ПИ) филм (дебљина 0,1 мм, издржи напон 10 кВ), са стабилном диелектричном константом (3,4-3,6) и тангентом губитка<0.005.
2. Специјални еколошки материјали
Премаз отпоран на влагу: Напрскајте три отпорне боје (као што је Хумисаи 1Б31) на површину ПЦБ-а, са стопом апсорпције воде мањом од 0,1%, што може повећати отпор изолације за 2 реда величине.
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 секунди (стандард ИЕЦ 60112).
Conductive shielding layer: In severe electromagnetic interference scenarios, copper foil shielding (thickness 0.1mm, shielding effectiveness>80дБ@1ГХз )Обезбедите поуздану везу са жицом за уземљење.
3, Шема оптимизације изолације у конструкцијском дизајну
1. Пузна стаза и електрични размак
Безбедносни стандард: У складу са ИЕЦ 60664-1, пузна стаза за ниво загађења 3 (индустријско окружење) при радном напону од 240 В мора бити већа или једнака 3,2 мм, а електрични размак мора бити већи или једнак 2,0 мм.
Мере оптимизације:
Поставите изолационе прорезе (ширина већа или једнака 1 мм, дубина већа или једнака 0,5 мм) око-иглица високог напона
Коришћење СМД компоненти уместо компоненти кроз{0}}отворе да бисте смањили дужину експозиције игле
Поставите заштитну траку (ширина већа или једнака 2 мм) на ивицу ПЦБ-а да бисте спречили пражњење ивица
2. Дизајн уземљења и заштите
Уземљење у једној тачки: Магнетна изолација перли се користи на споју аналогних и дигиталних кола да би се избегле сметње у петљи уземљења.
Третман заштитним слојем:
Метална шкољка треба да успостави поуздан контакт са уземљеном плочом ПЦБ-а преко опружних плоча (отпор на контакт<10m Ω)
Стопа покривености оплетеног слоја оклопљеног кабла треба да буде већа или једнака 90%, а за завршетак треба користити процес пресовања од 360 степени
3. Утицај топлотног дизајна на изолацију
Пут одвођења топлоте: Уверите се да је расхладни елемент на удаљености већој од или једнакој 5 мм од подручја високог напона, или користите изоловану термалну подлогу (као што је Бергкуист ГАП Пад) да бисте га изоловали.
Праћење температуре: Инсталирајте НТЦ термисторе близу кључних компоненти као што су ИЦ-ови драјвера позадинског осветљења да бисте активирали заштиту од смањења снаге када температура пређе 85 степени.
4, Кључне контролне тачке процеса инсталације
1. Заваривање и чишћење
Лемљење без олова: Коришћење легуре Сн Аг Цу (тачка топљења 217 степени) да би се избегла деградација перформанси изолације узрокована контаминацијом оловом.
Остаци флукса: Користите флукс који не чисти или користите ултразвучно чишћење (фреквенција 40кХз, време 3 минута) након лемљења да бисте осигурали остатак јона<1.5 μ g/cm ².
2. Механичка фиксација
Изолациони завртњи: Користите ПА66+30% ГФ материјал (издржи напон 15кВ) да бисте избегли коришћење металних вијака за директан продор у ПЦБ.
Контрола притиска: Контролишите фиксни притисак (0,5-0,7Н · м) помоћу момент кључа да спречите прекомерни притисак да изазове деформацију изолационог заптивача.
3. Процес заптивања
Вакуумско дегазирање: Пре заптивања, вакумирајте колоид (притисак<10kPa, time 10 minutes) to eliminate local insulation weakness caused by bubbles.
Контрола очвршћавања: Двокомпонентна епоксидна смола треба да се осуши на 25 степени током 24 сата или топлотно очврсне (80 степени/2 сата) да би се повећала густина умрежавања.
5, Испитивање и верификација перформанси изолације
1. Рутинско тестирање
Тест изолационог отпора: Користите мегоомметар од 500В ДЦ, а измерена вредност треба да буде већа или једнака 100М Ω (ИЕЦ 60529 стандард).
Тест отпорности на напон: Примените 1500В АЦ (1 минут) или 2121В ДЦ (1 секунду), а струја цурења би требало да буде<5mA (UL 60950 standard).
2. Испитивање симулацијом животне средине
Тест влажне топлоте: Након постављања у окружење од 85 степени /85% РХ током 96 сати, стопа пада отпора изолације треба да буде мања од 50%.
Тест сланом спрејом: када је изложен 5% раствору НаЦл спреја у окружењу током 48 сати, на површини нема производа корозије.
Мењање температуре: Извршите 20 циклуса између -40 степени и +85 степени без трајног смањења перформанси изолације.
3. Дугорочна верификација поузданости
Убрзани тест радног века: Након непрекидног рада од 1000 сати на 60 степени, 85% релативне влажности и 1,2 пута већем од називног напона, стопа квара треба да буде мања од 0,1%.
ХАЛТ тестирање: Идентификујте слабости дизајна кроз екстремне услове као што су брзе промене температуре (-55 степени до +125 степени/мин) и насумичне вибрације (50 г РМС).
6, Типични случајеви примене
У контролном систему одређене платформе за бушење нафте, ЛЦД инструмент треба да ради стабилно у окружењу од 120 степени контаминираном уљем. Спровођењем следећих мера:
Коришћење ПИ танког филма изолационе заптивке (дебљина 0,2 мм, отпорност на температуру 300 степени)
Spray nano coating on the surface of PCB (contact angle>150 степени) како би се спречило лепљење мрља од уља
За заптивање се користи силиконска гума (Схоре А 30, отпорност на температуру -60 степени до+200 степени)
Верификовано "Тестом корозије уљном маглом" у стандарду ИЕЦ 60068-2-64
Систем је радио непрекидно 5 година, са отпором изолације увек одржаваним изнад 500М Ω и није дошло до електричног квара или пузања.
