Introdução ao teste de tensão suportável em placas de circuito impresso (PCB) - Ciência: Princípios, normas e importância fundamental

A essência do teste de tensão suportável é Aplicar uma alta tensão, várias vezes superior à tensão de trabalho, entre o condutor da placa de circuito impresso e o condutor e o terra, durante um determinado período de tempo, para detectar se ocorre ruptura, descarga disruptiva ou corrente de fuga acima do limiar.O teste simula condições extremas de trabalho, como surtos de raios, sobretensões transitórias de comutação e descargas eletrostáticas durante a operação do equipamento, e verifica a margem de segurança do sistema de isolamento. Se a tensão suportável da placa de circuito impresso (PCI) for insuficiente, ocorrerá vazamento de corrente e interferência de sinais e, na pior das hipóteses, falhará e causará incêndio, resultando em acidentes que colocarão em risco a segurança pessoal e do equipamento. Especialmente em áreas de alta confiabilidade, como fontes de alimentação, controle industrial, novas energias e equipamentos médicos, o teste de tensão suportável é um item de veto.

 

Do ponto de vista físico, a resistência à tensão de uma placa de circuito impresso é determinada por a rigidez dielétrica do substrato, o espaçamento entre os condutores, a limpeza da superfície e a espessura da camada dielétrica.A rigidez dielétrica das placas convencionais FR-4 é de aproximadamente 20-25 kV/mm, e a tensão suportável dos substratos de alumínio é significativamente menor do que a das placas rígidas comuns devido à fina camada isolante (50-150 μm). Quando o campo elétrico excede o valor crítico do material, a camada isolante se rompe, formando um canal condutor e causando danos irreversíveis. O teste de resistência à tensão visa expor defeitos de material, falhas de projeto e problemas de processo antecipadamente por meio de alta pressão controlada.

 

Os padrões de teste comuns da indústria são IPC-6012 (placas rígidas), IPC-TM-650 (métodos de teste) como núcleo, e são compatíveis com as normas de segurança IEC 62368-1, UL 60950, GB 4943 e outras. A fórmula para o cálculo da tensão de teste é um valor empírico comum na indústria: Tensão de teste = 2 × pico de tensão de operação + 1000 VPor exemplo, para uma tensão de trabalho de 250 V, a tensão de teste é de aproximadamente 1500 V. O reforço do isolamento precisa ser duplicado com base nisso, e o nível de segurança específico do produto deve prevalecer. O tempo de teste padrão é de 60 segundos, podendo ser reduzido para 1 a 3 segundos em linhas de produção em massa para testes rápidos, mas a amostragem deve ser realizada durante todo o período do teste. O limite de corrente de fuga geralmente é definido como ≤ 1 mA, podendo ser flexibilizado para placas de alta tensão até 5 mA. Caso esse limite seja excedido, o produto será considerado reprovado.

 

O processo de teste é dividido em quatro etapas: pré-tratamento, fiação, teste de elevação de tensão, determinação e descarga. O pré-tratamento requer que a placa de circuito impresso (PCI) seja mantida em temperatura ambiente de 23±2°C e umidade relativa de 50±5% por 24 horas para remover fluxo de solda, poeira e óleo da superfície, evitando contaminações que possam levar a erros de leitura. Durante a fiação, a alta tensão é conectada ao condutor a ser testado e a baixa tensão a outra rede ou ao terra. A ponta de prova deve estar em contato preciso para evitar arranhões na superfície da placa. A elevação de tensão é feita de forma gradual, com uma taxa que não exceda 100V/s para evitar rupturas por impacto instantâneo. Após o teste, a placa deve ser completamente descarregada para evitar danos ao instrumento ou danos por carga residual.

 

O teste de tensão suportável é dividido em dois modos: AC e CC (CC). O teste de tensão suportável CA é rápido, adequado para triagem em produção em massa e pode detectar defeitos de isolamento em geral; o teste de tensão suportável CC pode medir simultaneamente a corrente de fuga e a resistência de isolamento, sendo adequado para verificação de confiabilidade em placas de alta tensão e ambientes úmidos e quentes, onde os dois parâmetros não podem ser substituídos indiscriminadamente. Os objetos de teste incluem: linhas adjacentes de alta e baixa tensão, fiação e plano de aterramento, fiação e invólucro metálico, isolamento interno e externo de placas multicamadas e outras áreas críticas.

 

Muitas pessoas confundem o teste de tensão suportável com o teste de resistência de isolamento. A principal diferença é: o teste de tensão suportável é o teste de tensão suportável. capacidade de quebra, que é um teste crítico destrutivo; Medidas de resistência de isolamento integridade do isolamento e é um teste de desempenho não destrutivo a longo prazo. Uma tensão suportável inadequada significa que a camada de isolamento apresenta defeitos críticos, e uma baixa resistência de isolamento geralmente se deve a contaminação, umidade ou espaçamento insuficiente no projeto.

 

O teste de resistência à tensão é a primeira linha de defesa para a segurança elétrica de placas de circuito impresso (PCBs), servindo tanto como um requisito padrão quanto como um indicador fundamental de qualidade. Compreender seus princípios e especificações pode evitar riscos de projeto e melhorar a confiabilidade do produto.