Inleiding tot de PCB-doorslagspanningstest: Principes, normen en kernbetekenis

De essentie van de spanningsbestendigheidstest is Een hoge spanning, die meerdere malen hoger is dan de werkspanning, wordt gedurende een bepaalde tijd aangelegd tussen de printplaatgeleider en de geleider en de aarde om te detecteren of er sprake is van doorslag, overslag of lekstroom boven de drempelwaarde.Het simuleert extreme werkomstandigheden zoals blikseminslagen, schakeloverspanningen en elektrostatische ontladingen tijdens de werking van apparatuur, en verifieert de veiligheidsmarge van het isolatiesysteem. Als de doorslagspanning van de printplaat onvoldoende is, veroorzaakt dit lekstroom en interferentiesignalen, en in het ergste geval kan de printplaat doorslaan en brand veroorzaken, met alle risico's voor personen en apparatuur tot gevolg. Vooral in sectoren met hoge betrouwbaarheidseisen, zoals stroomvoorziening, industriële besturing, duurzame energie en de medische sector, is het testen van de doorslagspanning een absolute noodzaak.

 

Vanuit een fysiek perspectief wordt de spanningsweerstand van een printplaat bepaald door de diëlektrische sterkte van het substraat, de afstand tussen de geleiders, de oppervlaktereinheid en de dikte van de diëlektrische laagDe diëlektrische sterkte van conventionele FR-4-platen bedraagt ​​ongeveer 20-25 kV/mm, en de doorslagspanning van aluminiumsubstraten is aanzienlijk lager dan die van gewone stijve platen vanwege de dunne isolatielaag (50-150 μm). Wanneer het elektrische veld de kritische waarde van het materiaal overschrijdt, breekt de isolatielaag, waardoor een geleidend kanaal ontstaat en onherstelbare schade optreedt. Spanningsweerstandstesten dienen om materiaalfouten, ontwerpfouten en procesproblemen vroegtijdig aan het licht te brengen door middel van gecontroleerde hoge druk.

 

De gangbare testnormen in de branche zijn: IPC-6012 (stijve printplaten), IPC-TM-650 (testmethoden) als kern, en zijn compatibel met IEC 62368-1, UL 60950, GB 4943 en andere veiligheidsnormen. De formule voor de berekening van de testspanning is een in de industrie gangbare empirische waarde: testspanning = 2 × piek bedrijfsspanning + 1000VBijvoorbeeld, bij een werkspanning van 250V is de testspanning ongeveer 1500V. De isolatie moet op basis hiervan worden versterkt en het specifieke productveiligheidsniveau moet leidend zijn. De standaard testtijd is 60 seconden, maar voor snelle tests in massaproductielijnen kan deze worden verkort tot 1-3 seconden. Voor steekproeven moet echter een volledige duurtest worden uitgevoerd. De lekstroomdrempel wordt doorgaans ingesteld op ≤ 1mA, terwijl deze voor hoogspanningsplaten kan worden versoepeld tot 5mA. Bij overschrijding van deze waarde wordt het product afgekeurd.

 

Het testproces is verdeeld in vier stappen: voorbehandeling, bedrading, boosttest, bepaling en ontlading. Tijdens de voorbehandeling moet de printplaat 24 uur lang in een omgeving van 23 ± 2 °C en 50 ± 5% relatieve vochtigheid worden gehouden om oppervlakteflux, stof en olie te verwijderen en zo verontreiniging te voorkomen die tot verkeerde beoordelingen kan leiden. Bij de bedrading wordt de hoogspanning aangesloten op de te testen geleider en de laagspanning op een ander netwerk of aarde. De meetsonde moet nauwkeurig contact maken om krassen op het printplaatoppervlak te voorkomen. De step-up wordt stapsgewijs uitgevoerd met een snelheid van maximaal 100 V/s om kortstondige doorslag te voorkomen. Na de test moet de printplaat volledig worden ontladen om schade door restlading of andere defecten aan het instrument te voorkomen.

 

De spanningsbestendigheidstest is onderverdeeld in twee modi: AC En DC (DC). De wisselstroom-doorslagspanningstest is snel, geschikt voor massaproductiescreening en kan algemene isolatiefouten detecteren. De gelijkstroom-doorslagspanningstest meet tegelijkertijd de lekstroom en de isolatieweerstand, wat geschikt is voor betrouwbaarheidscontrole in hoogspanningsplaten en vochtige en warme omgevingen. De twee parameters kunnen niet zomaar worden vervangen. De testobjecten omvatten: aangrenzende hoog- en laagspanningsleidingen, bedrading en aardingsvlak, bedrading en metalen behuizing, binnen- en buitenisolatie van meerlaagse printplaten en andere belangrijke gebieden.

 

Veel mensen verwarren een spanningsbestendigheidstest met een isolatieweerstandstest. Het belangrijkste verschil is: een spanningsbestendigheidstest ontmantelingsvermogen, wat een destructieve kritische test is; metingen van de isolatieweerstand isolatie-integriteit Het betreft een niet-destructieve prestatietest op lange termijn. Een onvoldoende doorslagspanning betekent dat de isolatielaag ernstige gebreken vertoont, en een lage isolatieweerstand wordt meestal veroorzaakt door vervuiling, vocht of onvoldoende ontwerpafstand.

 

Spanningsweerstandstesten vormen de eerste verdedigingslinie voor de elektrische veiligheid van printplaten en dienen zowel als standaardvereiste als als basis voor kwaliteitscontrole. Inzicht in de principes en specificaties ervan kan ontwerprisico's effectief voorkomen en de productbetrouwbaarheid verbeteren.