고전압 PCB 설계: 소재, 안전성, 모범 사례

고전압 DC 바이어스용 PCB를 만들 때 표준과 예방 조치는 훨씬 더 엄격해집니다. 고전압 PCB 소재와 아크 방지를 위한 설계는 최종 제품이 안전하고 기능적이도록 보장합니다. 이러한 PCB 소재와 설계 팁을 염두에 두고 비용 증가와 위험을 피하세요.

고전압용 PCB 소재

고전압 PCB 설계에 사용되는 소재는 일반 환경과 과전압 이벤트에서 노후화됨에 따라 모두 최고 성능을 유지해야 합니다. PCB의 주요 구성 요소에 대해 다음 소재를 고려하세요.

• 기판 소재: PCB 소재를 선택할 때 기판 자체를 우선시해야 합니다. 나머지 PCB 기능의 기초를 제공하므로 설계의 모든 요소를 고려한 후 소재를 주문하세요. FR4 라미네이트는 매우 높은 유전체 파괴 강도를 제공하지만 약한 가장자리 구조와 오염 취약성을 가집니다. BT 에폭시는 전반적으로 좋은 저항성을 제공하지만 강한 측면 벽으로 인해 선택된 응용 분야에만 적합합니다. 고전압 라미네이트는 매우 높은 성능을 제공하지만 가격도 높습니다.
• 구리: PCB의 비아를 만드는 데 사용되는 구리는 높은 전류와 기계적 스트레스를 견딜 만큼 충분히 무거워야 합니다. PCB에는 중량(4-10 oz) 또는 극중량(10-50 oz) 구리 회로와 소재가 포함되어야 합니다.
• 수지와 유리: 기술적으로 주요 PCB 구성 요소는 아니지만 기판의 수지와 유리 수준은 고전압 상황에서 내구성에 영향을 미칩니다. 높은 수지 함량과 작은 유리 스타일을 가진 기판이 최상의 유전체 특성을 제공합니다.

소재가 고전압 DC 바이어스에서 생존할 만큼 충분한 절연을 제공하는지 판단하려면 비교 추적 지수(CTI)를 조사하세요. 소재의 CTI는 표준화된 테스트에서 파괴되기 시작하는 전압을 나타냅니다. PCB 라미네이트를 제조하는 회사는 데이터시트에서 제품의 CTI 수치를 공유합니다. CTI 수치는 0(>600V)부터 5(<100V)까지 6개 범주로 나뉘며, 카테고리 5가 가장 낮은 절연 수준을 나타냅니다. IEC-60950-1 및 IPC-2221 같은 업계 표준도 고전압 PCB에 권장 소재를 언급합니다.

고전압 환경에 적합한 소재를 사용하는 것 외에도 다른 환경 요인을 견딜 수 있는 옵션을 찾아야 합니다. 절연에 대한 높은 표준을 가진 PCB는 고진공 또는 고압 응용 분야에서도 성공하는 소재를 요구할 수 있습니다.

고전압 PCB 설계 팁

PCB 소재를 선택한 후 제조업체는 고전압 DC 바이어스에 대한 적합성을 높이는 설계 원칙을 따라야 합니다. 예를 들면 다음과 같습니다.

• 아크 발생 가능성을 최소화하기 위해 매끄러운 표면 마감 생성
• 간격에 대한 안전 표준 준수
• 라우팅 후 기판 가장자리 버(burr) 감소
• 트레이스와 패드 레이아웃에서 날카로운 모서리 피하기

PCB에서 클리어런스 vs. 크리피지

PCB에는 크리피지(creepage)와 클리어런스(clearance)로 측정된 엄격한 간격 요구사항이 있습니다. 고전압 환경에서는 PCB의 두 도전성 요소 사이에 아크가 쉽게 형성될 수 있습니다. 부품을 올바르게 간격 조정하면 아크 발생 위험을 줄입니다. 클리어런스와 크리피지가 이 간격을 결정합니다. 클리어런스는 공기를 통한 두 도체 사이의 거리를 말합니다. 두 도전성 요소가 충분한 클리어런스를 가지지 않으면 과전압 이벤트가 그들 사이에 아크를 일으킬 수 있습니다. 크리피지도 두 도체 사이의 거리를 나타내지만 공기가 아닌 소재 표면을 따라 측정한 거리입니다. 적절한 크리피지는 기판 부품이 너무 밀집되지 않도록 보장합니다.

고전압 응용 분야

생각보다 더 많은 산업에서 고전압을 견디는 PCB가 필요합니다. 낮은 기압 같은 조건은 전압이 더 높은 비율로 아크가 발생하게 하므로, 즉시 높은 전류를 사용하지 않는 일부 응용 분야에서도 좋은 설계를 가진 고전압 PCB가 필요합니다. 고객은 다음을 수반하는 응용 분야에 이러한 PCB가 필요합니다.

• 우주선 및 기타 우주 장비
• 고고도 항공기
• 첨단 레이저
• 입자 충돌기용 전원 공급 장치

고전압 응용 분야에서 작동하는 PCB는 오늘날 이용 가능한 가장 혁신적인 기술에 전력을 공급합니다. 엔지니어, 과학자, 연구원들은 이 기술을 사용하여 세상이 작동하는 방식에 대한 이해를 발전시키고 훨씬 더 진보된 기술을 개발합니다. 고전압 PCB를 특징으로 하는 제품을 만들 때 귀하는 최첨단 STEM 분야에 기여하게 됩니다.

PCB에 대한 더 많은 정보

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