Diseño de PCB de alto voltaje

• Definición de placa de circuito impreso de alto voltaje
• Por qué diseñar PCB para sistemas de alto voltaje
• Reglamentos y normas para el diseño de PCB de alto voltaje
• Cómo elegir el material para el diseño de PCB de alto voltaje
• Abastecimiento de componentes para PCB de alto voltaje
• Consideraciones de diseño de PCB de alto voltaje
• Tipos de placa de circuito impreso de alto voltaje
• Pautas de diseño para el diseño de PCB de alto voltaje
• Distancia de fuga y separación en PCB de alto voltaje
• Fabricación de placa de circuito impreso de alto voltaje
• Proceso de ensamblaje de PCB de alto voltaje
• Aplicaciones de PCB de alto voltaje
• Para Concluir

PCB de alto voltaje

Definición de placa de circuito impreso de alto voltaje

Las placas de circuito impreso de alto voltaje son tipos especiales de PCB que pueden soportar altos voltajes y fluctuaciones térmicas. Están hechos principalmente de material de cobre pesado.

Condiciones tales como baja presión de aire pueden forzar que los voltajes se arqueen rápidamente. Esto requiere materiales que puedan soportar estas fluctuaciones. Por lo tanto, los PCB de alto voltaje ofrecen la solución.

Diseño de PCB de alto voltaje

Por qué diseñar PCB para sistemas de alto voltaje

La mayoría de las industrias requieren PCB que puedan soportar altos voltajes.

Industrias como la industria aeroespacial, el ejército y las empresas generadoras de energía necesitan estas placas.

En algunos casos, el uso de otras placas puede provocar un aumento de la formación de arcos, lo que puede ser inconveniente y costoso.

Ventajas del diseño de PCB de alto voltaje

El diseño de PCB de alto voltaje tiene muchos beneficios debido al uso de cobre más pesado, en comparación con otros diseños de PCB.

Subestación de transmisión de energía

• Mayor resistencia a las tensiones térmicas: con el cobre pesado, tiene la seguridad de que la placa podrá soportar las fluctuaciones térmicas.
• También viene con una mayor capacidad para transportar corrientes. Es posible que no encuentre esta cualidad en ninguna otra placa.
• Los PCB de alto voltaje también tienen una mayor resistencia mecánica. Esto es evidente en los sitios de conexión y los orificios de PTH.
• Al incluir pesos de cobre más altos en la capa de circuitos de la placa, el tamaño del producto se reduce enormemente.
• Las vías pesadas enchapadas en cobre mejoran la transferencia de calor a los disipadores de calor externos.

 Desventajas del diseño de PCB de alto voltaje

Algunos de los principales inconvenientes del diseño de placas de circuito impreso de alto voltaje incluyen:

·Pérdida de tiempo

La fabricación y el ensamblaje de PCB de alto voltaje requieren mucho tiempo.

Esto se debe a las modificaciones adicionales requeridas, incluido el uso de cobre más pesado a diferencia de las otras PCB.

·Caro

Los materiales adicionales generalmente implican una adición al presupuesto. Los tableros de alto voltaje requieren cobre más pesado, lo que tiene un costo.

Reglamentos y normas para el diseño de PCB de alto voltaje

Dependiendo de dónde pretenda utilizar las placas de circuito impreso de alto voltaje, deben cumplir con los siguientes estándares de calidad:

Tomografía computarizada

·CGMP

Buenas prácticas de fabricación actuales Las regulaciones son un conjunto de la Administración de Drogas y Alimentos (FDA). Los estándares CGMP son fundamentales al diseñar PCB de alto voltaje para equipos médicos.

·IEEE

Este es el Institute of Electrical and Electronics Engineers. Es un organismo profesional que regula el desarrollo de la electrotecnología.

Produce revistas periódicas que brindan orientación sobre algunas de las electrotecnologías más actuales y avanzadas.

Asegúrese de suscribirse a este organismo para mantenerse actualizado sobre las tecnologías más recientes y las reglamentaciones emergentes.

· CE

CE es una marca de calidad que tiene su origen en el Espacio Económico Europeo.

Implica una serie de medidas reglamentarias por las que debe pasar su PCB de alto voltaje dentro de la Unión Europea.

Estos estándares varían desde estándares de salud, estándares fáciles de usar y estándares ecológicos.

Esto también será útil cuando compre componentes dentro de los mercados de la Unión Europea. Asegúrese de que dichos componentes lleven esta marca.

Asegúrese también de cumplir estos estándares cuando tenga la intención de vender o utilizar su placa dentro de Europa. Esto debería ser independientemente de dónde lo fabriques.

·RoHS

Las sustancias peligrosas suelen estar restringidas con esta marca de normalización. También es común dentro del mercado europeo.

Sus productos electrónicos y eléctricos deben estar libres de sustancias peligrosas.

Esta marca de estandarización le durará unos cinco años. Los productos restringidos incluyen plomo, mercurio, cromo y cadmio.

Estas reglamentaciones también restringen los PBB y los PBDE.

Cuando compre componentes para su PCB de alto voltaje, asegúrese de que se cumplan estos estándares establecidos. Es una marca de estandarización universalmente aceptada.

·CCC

La marca de certificación china es otra marca crucial a tener en cuenta. Espere esta marca de calidad en los productos producidos, importados y utilizados dentro de China.

Encontrará la mayoría de los fabricantes de componentes de alto voltaje ubicados en China. Esta marca le ayudará mucho a garantizar los estándares de calidad.

·YO ASI

ISO 9000 es quizás la marca de estandarización más comúnmente aceptada universalmente. Es una garantía de que las organizaciones cumplen con los estándares deseados por los consumidores.

Asegúrese de que los componentes que compre para su PCB de alto voltaje lleven esta marca. Es una confirmación de calidad.

Además, ISO 14000 asegura que la PCB y el fabricante cumplan con el estándar ambiental seguro.

·ASTM

Esta es también otra organización que garantiza que se cumplan las normas internacionales. También presenta publicaciones sobre estrategias de producción.

Estos estándares generalmente se acuerdan mutuamente. Los materiales que utilice en su diseño de PCB de alto voltaje deben cumplir con estos estándares.

Cómo elegir el material para el diseño de PCB de alto voltaje

La creación de PCB de alto voltaje viene con una serie de condiciones estrictas que deben cumplirse. Es crucial asegurarse de que no se formen arcos para que el producto sea seguro y confiable.

Esto significaría que el diseño se mantiene en perfectas condiciones incluso con el paso del tiempo. Veamos algunos de los materiales más recomendados:

material de PCB

·Laminado FR4

Este laminado tiene una alta ruptura dieléctrica. Sin embargo, tiene una mayor porosidad en comparación con el epoxi y la poliimida. Esto lo hace susceptible a la contaminación.

Es una estructura de borde más débil. Siempre que hay una fisura en el borde, el valor dieléctrico disminuye.

También es probable que los componentes electrónicos adyacentes se carbonicen. Esto se debe a eventos de sobretensión.

·BT Epoxi

Este material tiene fuertes paredes laterales. Es más preferido para aplicaciones que tienen bobinas planas. También es el mejor con circuitos de media tensión.

·Isola, laminados de alta V

Esto se prefiere porque extingue los arcos. Sin embargo, son caros.

Normalmente, solo son aplicables cuando se manejan tableros de una cara y muy básicos de dos caras.

Es importante tener en cuenta que al utilizar estos materiales adecuados, debe tener en cuenta los factores ambientales.

Cuando utilice materiales con estándares de aislamiento muy altos, asegúrese de que el material pueda soportar aplicaciones de vacío o de alta potencia.

Abastecimiento de componentes para PCB de alto voltaje

Componentes de PCB

Al abastecerse de alto voltaje Componentes de PCB, es esencial primero desarrollar un lista de materiales (BOM)

Esto le da una visión general de todos los componentes que necesitará en el montaje de su tablero.

Los detalles deben incluir la cantidad de piezas requeridas, los tamaños y dónde obtenerlas. Con una lista de materiales bien detallada, tendrá una idea clara de todo el proceso.

En la mayoría de los casos, tendrá que subcontratar algunos componentes de otros fabricantes.

Para una correcta orientación sobre lo que necesita, el BOM será un requisito. Como habíamos aprendido, esto ayudará a los fabricantes a identificar lo que necesita para su PCB de alto voltaje.

Debe obtener el componente de una empresa confiable, experimentada y certificada.

Recuerde, utilizará la lista de materiales para generar las cotizaciones.

Cuando estas operando con  abastecimiento de componentes de PCB en el extranjero, el fabricante debe tener capacidad de envío.

Por lo general, los componentes son frágiles, de ahí la necesidad de embalaje y envío especiales. Asegúrese de que el fabricante tenga estas capacidades.

Con estas consideraciones, estará seguro de que los componentes subcontratados satisfacen sus necesidades.

Componentes de PCB

Por supuesto, el tipo de componentes de PCB que buscará depende de las aplicaciones específicas de la placa de circuito impreso.

No se esfuerce por obtener componentes baratos. La calidad es primordial cuando se trata de componentes de PCB de alto voltaje.

Consideraciones de diseño de PCB de alto voltaje

Hay muchas consideraciones que se supone que debe tener en cuenta al diseñar PCB de alto voltaje. Profundicemos en algunas de estas consideraciones de diseño.

1. Pautas de diseño de PCB de alto voltaje

Placa de circuito impreso de alto voltaje

Considere su frecuencia de operación

Esto afectará su diseño de alto voltaje porque es probable que se formen arcos a un voltaje más bajo a altas frecuencias.

Esto exige un buen espacio entre las líneas de señal y una consideración especial al final del espectro de frecuencia.

El diferencial de CC puede potencialmente causar grabado. También puede resultar en una migración electroquímica. Además, debido a la migración del electroquímico, es probable que las capas se arqueen.

Esto disminuirá las distancias de fuga y despeje de la placa.

Algunos de los metales más comunes que contribuyen a la migración electroquímica son el estaño, la plata y, en ocasiones, el cobre.

Puede minimizar esto evitando el uso de estaño puro o plata al terminar su diseño de PCB de alto voltaje.

Si tiene que usar estaño, métalo con bajo contenido de plomo para controlar la aparición de filamentos conductores.

Reduzca la potencia de sus componentes

La reducción de potencia es importante cuando su diseño está destinado a funcionar en entornos de alto estrés. Baje el valor más alto de corriente, voltaje e incluso temperatura del componente.

Esto le dará al producto una vida útil más larga, que se calcula utilizando su calificación porcentual.

Por lo tanto, debe reducir la calificación de sus materiales a un valor de parámetro que experimentarán cuando estén en uso real. Esto reducirá los costos de producción.

Foto cortesía: Electronics Point

Tenga en cuenta que los riesgos asociados con los tableros son el resultado de una sobretensión que provoca un arco en el tablero.

Asegúrese de reducir al máximo, no al voltaje promedio. Esto hará que su PCB de alto voltaje sobreviva en caso de sobretensión.

Seleccione sus componentes

Después de la reducción de potencia, revise todos los componentes que seleccionó. Es probable que el alto voltaje cause una gran variabilidad en las conexiones eléctricas en su tablero.

También causará tensiones de campo entre los componentes de la placa.

Las fluctuaciones en el voltaje también pueden crear puntos de arco y destruir componentes.

2. Pautas de diseño de PCB de alto voltaje multicapa

Veamos algunas pautas para cuatro capas placa de circuito impreso de alto voltaje multicapa.

Este es un procedimiento bastante complejo debido a la cantidad de estándares establecidos que deben seguirse.

PCB multicapa

De acuerdo al espaciamiento de los conductores eléctricos, los tableros con 80V de diferencia entre conductores deben tener las siguientes cualidades entre conductores:

• Se supone que las capas internas tienen 0.1 mm entre ellas.
• Las capas externas que no están recubiertas deben tener 0.6 mm entre ellas.
• Las capas externas que están recubiertas por otro lado, deben tener 0.13 mm entre ellas.

Estos números son solo el espacio libre mínimo que deben tener las capas entre ellas. Es crucial tener en cuenta que las vías de alta potencia mantienen la holgura en el lado de baja tensión.

3. Circuitos de cobre pesado en diseño de PCB de alto voltaje

Los circuitos pesados ​​de cobre generalmente se fabrican con cobre que pesa entre 4 oz/ft2 y 20 oz/ft2.

También hay casos en los que se utiliza cobre que pesa entre 20 oz/ft2 y 200 oz/ft2. Esto se conoce como cobre extremo.

 PCB de cobre grueso

Centrémonos en el cobre extremo.

4.Construcción de Circuito Pesado de Cobre

La única diferencia entre la fabricación de PCB de cobre pesado y otras PCB está en el grabado. Las técnicas de recubrimiento también parecen diferir considerablemente. El trenzado es de alta velocidad mientras que el grabado es diferencial.

En este revestimiento, usted, como fabricante, tendrá la oportunidad de aumentar el espesor del cobre. Este espesor se realizará tanto en los orificios enchapados como en las paredes laterales de la vía.

placa de circuito impreso

PowerLink es el método utilizado para combinar cobre pesado con otras características ordinarias de una sola placa. Esto viene con algunas ventajas, incluida una reducción en el número de capas. También conduce a una baja impedancia en la producción de energía y costos de producción reducidos.

5. Capacidad de carga actual y aumento de temperatura

Por lo general, el nivel de tolerancia de corriente en un circuito de cobre depende del aumento de calor que pueda soportar.

Esto se debe a que existe una correlación positiva entre el aumento de calor y el flujo de corriente.

El flujo de corriente a lo largo de una traza conduce a un calentamiento localizado. La conducción es la responsable del enfriamiento de la huella y posterior expulsión al medio exterior.

La corriente máxima que puede tolerar una traza se establece estimando el aumento de calor asociado con la corriente aplicada.

Asegúrese de que haya un equilibrio entre la velocidad de calentamiento y la velocidad de enfriamiento.

6. Resistencia y supervivencia de la placa de circuito

Hay una gran cantidad de materiales dieléctricos entre los que puede elegir.

Sin embargo, si va a exponer su tablero a ambientes extremos, debe usar material exótico.

El uso de circuitos pesados ​​de cobre ayuda a evitar fallas térmicas. Cuando platea los orificios a 2 oz/ft2, las posibilidades de falla se limitan a cero.

7. Gestión térmica

El calor liberado durante el funcionamiento del tablero debe ser disipado. Esta disipación debe ser de la fuente al medio ambiente.

Si los componentes se sobrecalientan, el resultado probable es la falla de todo el sistema.

Gestión térmica – Foto cortesía: Nex Logic

Al utilizar circuitos de cobre pesados, se reducirá la pérdida de calor. El circuito de cobre pesado logra esto al alejar el calor de los componentes cruciales.

Disipadores de calor asegurarse de que el calor se disipa desde el punto de generación al ambiente exterior.

Tipos de placa de circuito impreso de alto voltaje

Cuando busque placas de circuito impreso de alto voltaje, puede considerar cualquiera de los siguientes:

i. PCB de alto voltaje de un solo lado

Estas son las formas más básicas de placas de circuito impreso de alto voltaje. Son los tableros más preferidos para diseños de baja densidad.

PCB de una cara

Esta placa generalmente no tiene orificios pasantes chapados. Resist está impreso en el tablero de cobre desnudo. Luego procede a grabar e imprimir la máscara de soldadura.

Mediante el uso de fotoprotector, podrá modelar el circuito. Las materias primas utilizadas en la fabricación de estos tableros incluyen FR4, aluminio y base de cobre.

ii. PCB de alto voltaje de doble cara

A diferencia de la PCB de alto voltaje de un solo lado, esta placa tiene dos capas conductoras. Esto significa que ambos lados del tablero tienen huellas y caminos. Este avance en las capacidades informa su uso en aplicaciones electrónicas avanzadas.

PCB de doble cara – Foto cortesía: Proyectos de ingeniería

Se utilizan dos métodos para montar componentes en esta placa: tecnología de orificio pasante y tecnología de montaje en superficie.

Las capas también están laminadas en ambos lados del tablero. La resina epoxi de vidrio generalmente se usa como material aislante para aislar la base del diseño.

Use una lámina de cobre para laminar ambos lados del sustrato y una máscara de soldadura para proteger la placa.

iii.PCB de alto voltaje multicapa

Los PCB multicapa de alto voltaje generalmente tienen más de tres capas conductoras enterradas en el centro del material. Esto lo hace diferente de los PCB de alto voltaje de una o dos caras.

Para lograr este diseño multicapa, alterne capas de preimpregnado y los materiales del núcleo.

PCB multicapa

Necesitará alta temperatura y presión para laminar estos materiales juntos. Esto ayudará a eliminar el aire atrapado entre las capas.

Los conductores se encapsulan además con resina. Luego procede a derretir y curar el adhesivo que mantiene unidas las capas.

En la fabricación de PCB de alto voltaje multicapa, puede usar materiales básicos de vidrio epoxi, cerámica exótica o teflón.

iv.PCB flexibles rígidas de alto voltaje

Este tipo de PCB de alto voltaje se compone de sustratos de circuito rígidos y flexibles laminados juntos.

PCB flexible rígido

Normalmente, el sustrato flexible está hecho de poliimidas flexibles como Kapton o Norton. Estas poliamidas suelen laminarse junto con el cobre mediante calor, adhesivo acrílico y presión.

Esto es lo que se lamina junto con el sustrato rígido. A continuación, montará los componentes en ambos lados de la placa multicapa resultante.

La PCB rígida flexible de alto voltaje no requiere cables de conexión entre los dos sustratos. Esto se debe a que el circuito PCB flexible logra la conexión eléctrica.

Esto conduce a una serie de ventajas de rendimiento.

Primero, mejora la transmisión de la señal del circuito y conduce a una impedancia controlada en el circuito.

Los PCB de alto voltaje rígido-flexibles también ayudan a eliminar los problemas de conexión comunes, como las juntas frías. El peso también se reduce, sin dejar de ofrecer suficiente para más componentes.

Pautas de diseño para el diseño de PCB de alto voltaje

Cuando diseñe su PCB de alto voltaje, primero deberá aislar las áreas de alto voltaje. Agrupar los circuitos de alto voltaje minimizará el impacto en su tablero.

Diseño de PCB

• Asegúrese de reducir el voltaje en todos los ámbitos y aislar las fuentes de ruido. Las interconexiones también deben minimizarse.
• Utilice comprobaciones de diseño para asegurarse de que la PCB de alto voltaje tenga un excelente rendimiento y protección de por vida.
• En su diseño, asegúrese de que se respeten las distancias de fuga y de separación.
• El espacio libre suele ser la distancia más corta a través del aire entre dos capas conductoras. Es probable que un espacio libre más pequeño en la placa de circuito impreso provoque la formación de un arco entre las placas durante la sobretensión.
• La fuga, por otro lado, es la distancia entre las capas conductoras en una PCB. Es una medida de la distancia más corta a lo largo del material de la superficie del aislamiento.
• La frecuencia de operación también es otro aspecto crítico a considerar en el diseño de PCB de alto voltaje. Evite el uso de estaño puro o plata para terminar este tipo de PCB.
• Los componentes también deben reducirse al voltaje máximo en lugar del voltaje promedio. Esto le garantiza la seguridad y la capacidad de supervivencia del producto cuando se somete a sobretensión.
• Para evitar la aparición de arcos, debe evitar las esquinas y los bordes afilados.
• Para las almohadillas, es importante asegurarse de que las curvas sean suaves. Las esquinas también deben ser curvas. También puede usar bolas de soldadura en los puntos de conexión.
• Asegúrese de que el material que está utilizando para el tablero sea apropiado. Estos materiales incluyen laminado FR4, epoxi BT y laminado Isola High V. Los PCB de alto voltaje requieren laminados que toleren la sobretensión.
• Es igualmente muy importante asegurarse de que el contenido de resina de vidrio utilizado sea el adecuado. Si estos no se seleccionan adecuadamente, el resultado podría ser fallas en el producto final.

Distancia de fuga y separación en PCB de alto voltaje

Al igual que cualquier otra placa de circuito impreso, las placas de circuito de alto voltaje también tienen requisitos de espacio reducidos. Estos generalmente se miden en fuga y espacio libre.

Un arco puede formarse fácilmente entre los elementos conductores de la PCB de alto voltaje.

Cuando espacia correctamente los componentes en la PCB de alto voltaje, reduce las posibilidades de que se produzca un arco. Este espaciamiento está determinado por el espacio libre y la fuga.

El término espacio libre es la distancia por la que circula el aire entre dos conductores.

Cuando las capas conductoras entre la placa de circuito impreso de alto voltaje carecen de la separación adecuada, es probable que se forme un arco.

La fuga es la distancia entre dos conductores. Sin embargo, está en la superficie del material y no a través del aire.

Cuando su PCB de alto voltaje tenga la fuga adecuada, los componentes no se abarrotarán demasiado.

Fabricación de placa de circuito impreso de alto voltaje

La placa de circuito impreso de alto voltaje, como cualquier otra placa de circuito impreso, está hecha de cobre. Por lo general, el cobre se enchapa en un sustrato y luego se talla para exponer el diseño de la placa.

Asamblea PCB

El siguiente es un procedimiento paso a paso sobre cómo fabricar su PCB de alto voltaje.

Paso 1: el diseño

El diseño de la placa le dará el modelo en el que se basará su PCB de alto voltaje. Por lo general, esto se logra utilizando software de computadora.

Utilizará la calculadora de ancho de traza cuando genere detalles de las capas interna y externa de la PCB de alto voltaje.

Paso 2: impresión del diseño

En este paso, utilice la impresora de trazador para imprimir el diseño de la PCB de alto voltaje. Esto se debe a que puede producir una película que detalla las capas del tablero.

Después de imprimir, use dos colores de tinta diferentes en las capas internas del tablero.

La tinta transparente indicará las áreas no conductoras, mientras que las trazas de cobre conductoras se indicarán con tinta negra. Use los mismos colores en las capas exteriores pero con significados inversos.

Paso 3: crear el sustrato

En esta etapa, podemos decir con confianza que su PCB de alto voltaje ha comenzado a tomar forma. Los sustratos comienzan a formarse cuando pasas el tablero por un horno.

El paso de resina epoxi y fibra de vidrio por calor los semicura.

Proceda a adherir previamente el cobre a ambos lados de la capa, luego grabe para exponer el diseño de las películas impresas.

Paso 4: impresión de las capas internas

Luego de crear el sustrato, se procede a imprimir el diseño a un laminado, que es el cuerpo de la estructura.

Utilice una película fotosensible para cubrir la estructura. Esto también es necesario para la alineación de los planos y la impresión final en el tablero.

Haz agujeros en el tablero. Esto también ayudará en el proceso de alineación.

Paso 5 – Luz ultravioleta

Después de alinear la resistencia y el laminado, llévelos a la luz ultravioleta. Esto ayudará a endurecer la fotoprotección.

Habiendo pasado a través de la luz ultravioleta, las vías de cobre quedarán expuestas. La tinta negra evita que las piezas marcadas para su eliminación se endurezcan.

Luego puede sumergir las capas en una solución alcalina para eliminar el exceso de fotoprotector.

Paso 6: eliminar el cobre no deseado

En este paso, eliminará el exceso de cobre que habrá quedado en el tablero.

Para que este proceso se lleve a cabo lavar el tablero con una solución similar a la solución alcalina utilizada anteriormente.

Esto lavará el exceso de cobre en el tablero.

Durante este proceso, la fotoprotección endurecida permanecerá intacta.

Paso 7 – Inspección

Para fines de alineación, deberá inspeccionar las capas limpias. Los orificios perforados anteriormente también le permitirán alinear las capas interna y externa.

Usando un taladro óptico, podrá alinear las capas. Después de la inspección con el punzón óptico, proceda a usar una máquina alternativa para inspeccionar el tablero.

Esto ayudará a despejar la duda de si el tablero es perfecto. Es importante utilizar la máquina de inspección avanzada porque no podrá corregir los errores perdidos.

Paso 8: laminación de las capas

En este punto, el tablero ahora tomará la forma final. Este es el resultado de la fusión de las juntas.

Use abrazaderas de metal para unir las capas al comienzo del proceso de laminación. Asegúrese de que la capa de preimpregnado entre en el recipiente de alineación.

Después de este paso secundario, coloque una capa de sustrato sobre el preimpregnado. A continuación, se debe colocar una capa de lámina de cobre.

Sobre esto agregue resina preimpregnada. En última instancia, puede proceder a agregar una capa de cobre. Esta es la placa de prensa.

Paso 9 – Presionando las capas

Ahora debe presionar las capas juntas. Esto comienza con la perforación de pasadores a través de las capas para garantizar que estén alineados y asegurados de manera efectiva.

Dependiendo de la tecnología que esté utilizando, estos pines se pueden quitar más adelante.

Después de esto, aplicará calor y presión sobre las capas. Con calor, el epoxi se derretirá en el preimpregnado.

La presión en el otro extremo ayudará en la fusión de las capas.

Paso 10 – Perforación

Debe usar un taladro asistido por computadora que llevará a la exposición del sustrato y los paneles internos.

Retire cualquier resto de cobre que quede después de este paso.

Paso 11 - Galjanoplastia

Use una solución química para fusionar estas capas. Proceda a limpiar el tablero con los productos químicos recomendados.

El panel se recubrirá con una fina capa de cobre. Esto se filtra en los agujeros perforados anteriormente.

Paso 12: imágenes de la capa exterior

Aplique una capa fotorresistente sobre la superficie de la capa exterior como lo hizo en el tercer paso.

A continuación, puede enviar el panel para obtener imágenes.

Use luz ultravioleta nuevamente para endurecer el fotoprotector. Retire el exceso de fotoprotector.

Paso 13 - Galjanoplastia

Cubra el panel con una capa delgada de cobre, como lo hizo en el paso 11

Cubra el tablero con una fina capa de estaño. Esto ofrecerá protección al cobre en la capa exterior. Como resultado, el cobre no se grabará.

Paso 14 - Grabado

En este paso, se espera que elimine el exceso de cobre atrapado debajo de la capa protectora. La capa protectora de estaño asegurará el cobre necesario.

Paso 15: aplicación de máscara de soldadura

Antes de aplicar la máscara de soldadura, limpie todos los paneles. A continuación, aplique epoxi junto con la película de máscara de soldadura.

Si se da cuenta de que la máscara de soldadura está en exceso, exponga la placa a la luz ultravioleta. La máscara de soldadura requerida permanecerá horneada en la placa.

Paso 16 – Serigrafía

Esta es una etapa crucial, ya que garantiza que la información crítica se imprima en el tablero de alto voltaje. Después de la aplicación, proceda al último proceso de recubrimiento y curado del tablero.

Paso 17 – Acabado de la superficie

La calidad de la unión es una consideración esencial en el acabado de superficies. Según los requisitos de la placa, decidirá qué acabado de soldadura usar.

Paso 18 - Prueba

Las pruebas eléctricas generalmente se realizan en tableros para garantizar que cumplan con los estándares establecidos. Puede contratar a un técnico para que lo haga por usted.

Sin este proceso, no se puede decir que el tablero esté completo. Compare con el diseño del plano original para asegurarse de que la calidad no se vea comprometida.

Proceso de ensamblaje de PCB de alto voltaje

 Asamblea PCB

Paso 1: Plantillas de pasta de soldadura

El proceso guarda similitud con la serigrafía de camisetas. Sin embargo, la excepcionalidad de este proceso se caracteriza por la colocación de un fino acero inoxidable plantilla sobre la placa de circuito impreso.

Esto significa que aplicará la soldadura solo en algunas partes de la PCB de alto voltaje.

Estas partes suelen ser los lugares en los que se montarán los componentes en el producto final.

Para derretir y adherirse a una superficie de manera efectiva, la soldadura se mezcla con fundente.

Plantilla de PCB

Con la ayuda de un aplicador, aplique la soldadura en pasta con precisión en las áreas previstas. La máquina también te ayudará a esparcir la pasta uniformemente sobre el tablero.

Cuando finalmente retire la plantilla, la soldadura en pasta permanecerá en las ubicaciones preidentificadas.

Paso 2: Elige y coloca

Después de la aplicación de soldadura en pasta, ahora puede seleccionar y colocar componentes utilizando una máquina de selección y colocación.

Esta es una máquina robótica que ayuda en la colocación de componentes de montaje superficial (SMD).

Luego, estos componentes se sueldan a la superficie de la placa en una etapa posterior.

En el pasado, este proceso se hacía con unas pinzas.

Esto se tradujo en la colocación manual de los componentes donde los ensambladores seleccionaron y colocaron los componentes.

Además, el método anterior era imperfecto debido a la fatiga y la fatiga visual de los ensambladores.

Actualmente, la automatización ha promovido la precisión y la eficiencia. Las máquinas automatizadas pueden trabajar las XNUMX horas del día sin fatigarse.

Con la ayuda del agarre por vacío, la máquina automatizada puede recoger y colocar componentes en la estación.

Luego, el robot aplica los SMT en la superficie de la placa de circuito impreso de alto voltaje. Los componentes se montan sobre la pasta de soldar en los lugares que se identificaron anteriormente.

Paso 3: soldadura por reflujo

Después de colocar los componentes de montaje en superficie, es esencial asegurarse de que se adhieran allí. Por lo tanto, es necesario solidificar la soldadura en pasta para sostener los componentes en la placa.

Transfiera la placa de alto voltaje a la cinta transportadora, que moverá la placa a través de un horno de reflujo.

En el horno, varios calentadores calientan el tablero a una temperatura de unos 250 grados centígrados. Estas temperaturas derriten la soldadura en la soldadura en pasta.

El PCB continúa moviéndose en el horno, donde se somete a calentadores más fríos para solidificar la soldadura derretida.

Además, este proceso ocurre de manera controlada, creando soldaduras permanentes que conectan los dispositivos de montaje en superficie a la placa de circuito impreso.

Durante el reflujo de PCB de alto voltaje de dos caras, se deberán implementar medidas especiales. Es necesario estarcir y refluir cada lado por separado.

Primero estampará el lado que tiene menos partes y más pequeñas, y luego repetirá lo mismo en el otro lado.

Paso 4: Inspección y Control de Calidad

Después de soldar los componentes de montaje en superficie en el lugar que les corresponde, pruebe la funcionalidad.

Es probable que el intenso movimiento que caracteriza el proceso de reflujo degrade la calidad de la conexión. También puede resultar en una falta total de conexión o cortocircuitos eléctricos.

Se pueden usar muchos métodos de inspección para asegurarse de que tales fallas están ausentes. Analicemos algunos de los métodos que puede utilizar aquí.

·Revisiones Manuales

Aunque en el pasado reciente ha habido avances tecnológicos en la inspección de PCB, la verificación manual todavía se usa comúnmente.

Cuando se trata de una pequeña cantidad de lotes, una inspección visual en persona puede resultar útil. Esto le ayudará a determinar la calidad de la placa después del proceso de reflujo.

·Inspección Óptica Automática

Este método es el más efectivo cuando se inspecciona una gran cantidad de lotes durante el ensamblaje de PCB de alto voltaje.

La máquina utilizada se conoce como máquina de inspección óptica automática (AIO). Sus capacidades de inspección se realizan mediante cámaras de alta potencia.

Además, las cámaras están estratégicamente ubicadas para visualizar las conexiones de soldadura.

La máquina utiliza diferentes luces para indicar la calidad de las diferentes conexiones de soldadura. Esto permite que la AOI identifique la soldadura de baja calidad.

El AOI suele evaluar la calidad de los tableros en muy poco tiempo.

·Inspección de rayos X

La inspección por rayos X no es un método de inspección muy común. Es más apropiado para tableros vistos como complejos o de múltiples capas.

Con los rayos X, puedes ver a través de las capas. Esto le permite ver las capas inferiores e identificar problemas ocultos.

Cuando te das cuenta de que las placas no funcionan correctamente, tienes dos opciones. Puede volver a trabajarlos o desecharlos por completo, según la gravedad del mal funcionamiento.

Es importante tener en cuenta que incluso si estas inspecciones no logran encontrar errores, se deben realizar más pruebas de funcionalidad. Probarás las conexiones de la placa para asegurarte de la calidad.

Si las placas de alto voltaje que está probando requieren programación o calibración, se necesitarán aún más pruebas para determinar la funcionalidad.

Debe realizar dichas pruebas con regularidad después del proceso de reflujo para descubrir posibles problemas. Dichos controles garantizarán que se identifiquen y corrijan oportunamente las fallas. Esto le ayudará a ahorrar tiempo y recursos.

Paso 5: Inserción de componentes de orificio pasante

Dependiendo de las aplicaciones que pretenda realizar a partir de la placa de alto voltaje, los componentes podrían ir más allá de los SMD habituales.

Algunas PCB necesitan componentes de orificio pasante enchapados (PTH).

Estos componentes transmiten señales a través del tablero utilizando orificios pasantes chapados.

Dichos componentes no se pueden montar mediante soldadura por reflujo SMD. Hay dos opciones para soldar componentes de agujeros pasantes en las placas de circuito impreso de alto voltaje.

·Soldadura Manual

La inserción manual de orificio pasante es donde un individuo inserta un solo componente en un PTH predestinado y lo suelda.

Cuando la primera persona termina, el tablero pasa a la siguiente persona que también inserta el siguiente componente.

El proceso continúa hasta que todos los componentes de la PTH se fijan adecuadamente.

Este puede ser un proceso muy inconveniente, lento y agotador, especialmente cuando los componentes son muchos. Sin embargo, hay una serie de diseños que aún requieren este método de soldadura de componentes PTH.

·Soldadura por Ola:

Esto se refiere a la versión automatizada de soldadura de componentes PTH. Sin embargo, el proceso involucrado en este método es sorprendentemente diferente.

Después de colocar el componente PTH en su lugar, colocará la placa PCB de alto voltaje en una cinta transportadora.

La cinta transportadora pasará por un horno en el que la soldadura fundida lava la parte inferior de la placa. Como resultado, los pines en la parte inferior del tablero se sueldan de inmediato.

Esto solo se puede hacer en un lado de los PCB y puede resultar complicado para los PCB de alto voltaje de dos lados. Es probable que la soldadura de los componentes del segundo lado interfiera con el funcionamiento de los componentes ya soldados.

Paso 6: Inspección final y prueba funcional

Cuando haya terminado con el proceso de soldadura, realice las pruebas finales para garantizar la funcionalidad de la placa.

El proceso es una simulación de las condiciones bajo las cuales operará el diseño de PCB de alto voltaje.

Asegúrese de ejecutar la potencia a través de los pasos de la tabla. Use probadores para monitorear las características eléctricas de los PCB de alto voltaje.

Las fluctuaciones inaceptables en el voltaje, la corriente y la salida de la señal son indicaciones de fallas en la placa.

Decida si desechar o reciclar dicho tablero según la magnitud de las fluctuaciones y establecer estándares.

Esta debería ser la última etapa en el ensamblaje de PCB de alto voltaje.

Aplicaciones de PCB de alto voltaje

Ensamblaje de PCB de alto voltaje

·Aplicaciones Militares

Los PCB de alta corriente se utilizan en la fabricación de aplicaciones militares mediante la adición de capas duplicadas. Las capas tienen de 3 a 4 oz adicionales de cobre en paralelo.

Las capas cruzan los dedos, lo que les permite compartir las corrientes de manera uniforme. Esto permite que la placa elimine la carga compartida.

Como resultado, se reduce el estrés térmico en las aplicaciones.

Esto informa la aplicación en la fabricación de sistemas de control de armas.

Los PCB de alto voltaje también se utilizan en la fabricación de fuentes de alimentación para sistemas de radar.

Los paneles de distribución de energía militar y el sistema de monitoreo y carga de baterías también se fabrican con PCB de alto voltaje.

·Aplicaciones Aeroespaciales

Los diseños de PCB de alto voltaje también se utilizan en la industria aeroespacial. El estrés térmico común en otras placas puede resultar fácilmente en múltiples fallas del sistema, con resultados fatales.

Esto informa el uso de tableros de alto voltaje en la fabricación de sistemas de radar.

También se utilizan en la fabricación de accesorios de comunicación en la industria aeroespacial. Aparte de los aviones, estas placas también se utilizan en naves espaciales y otros equipos espaciales.

·Transformadores de poder

Los transformadores de potencia generalmente se fabrican con PCB de alto voltaje. Esto se puede atribuir a la capacidad de la placa para controlar el estrés térmico.

Por lo general, los transformadores de potencia actúan como redes de distribución para varios usuarios de energía. Esto implica muchas fluctuaciones térmicas que deben regularse.

Para Concluir

Los PCB de alto voltaje son muy importantes en la fabricación de aplicaciones que funcionan en condiciones térmicas fluctuantes.

Están especialmente diseñados para manejar tales fluctuaciones.

Con la fabricación adecuada del tablero al proceso de ensamblaje, tiene garantizada la eficiencia.

Por lo tanto, debe tener en cuenta todos los aspectos destacados en esta guía.

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