Hallo zusammen, ich habe letztens Effekte auf einer meiner Platinen entdeckt, die ich noch ned recht erklären kann, und deshalb wollt ich mal in die Runde fragen, ob jemand so etwas schon mal hatte. Also, es geht um ein Design, in dem Hochspannungen von bis zu 1500V (effektiv, sinusförmig) bei 25kHz geführt werden. Auf den Platinen entstehen an bestimmten Stellen weiße Ablagerungen, die wie die Reste einer Sprühentladung aussehen (siehe Foto). Und zwar treten die immer an den Stellen auf, an denen zwei Bahnen mit unterschiedlichem Potential sich in zwei Lagen gegenüberstehen, also z.B. 1500V auf Top und GND in Zwischenlage 1 direkt darunter. Laut Hersteller sollte das Material aber 39kV/mm aushalten (bei DC, freilich), weshalb ich mich getraut hab, das so zu routen. Offenbar geht's doch nicht ganz ... Hat von Euch schon mal jemand solche Effekte gehabt ? Besten Dank und viele Grüße, Mario
@ Mario (Gast) Bildformate!!! >Also, es geht um ein Design, in dem Hochspannungen von bis zu 1500V >(effektiv, sinusförmig) bei 25kHz geführt werden. Auf den Platinen Hoppla, das ist ja schon ne Menge! >entstehen an bestimmten Stellen weiße Ablagerungen, die wie die Reste >einer Sprühentladung aussehen (siehe Foto). Und zwar treten die immer an >den Stellen auf, an denen zwei Bahnen mit unterschiedlichem Potential >sich in zwei Lagen gegenüberstehen, also z.B. 1500V auf Top und GND in >Zwischenlage 1 direkt darunter. Laut Hersteller sollte das Material aber >39kV/mm aushalten (bei DC, freilich), weshalb ich mich getraut hab, das Ja eben. Schon mal ausgerechnet, welche Kapazitätenm zwischen den Leiterbahnen existieren und was die bei 25 kHz uns 1,5kV für Ströme fliessen lassen? Erinnert mich an meine Spielereien mit Zeilentrafos ;-) >Hat von Euch schon mal jemand solche Effekte gehabt ? Vielleicht ist auch die Oberfläche nicht sauber und der "Dreck" wird gegrillt, vor allem Flussmittelrückstände. MFG Falk
Hallo, danke für die Antwort. Ja, das ist strom- und leistungsmäßig ne ganze Menge, das ist mir beim nachträglichen Rechnen auch schon aufgefallen ;-) Mir ist schon bewusst, dass das an der Stelle so nicht gehen kann und ich mir da was einfallen lassen muss. Also Dreck oder Rückstände schließe ich aus, da es bei mehreren Platinen in gleicher Form vorkommt. Und an der gezeigten Stelle sind ja keine Bauteile, sondern nur Leiterbahnen. Mich interessiert mehr der Effekt, der da auftritt, und woher diese weißen Spuren kommen. Gruß, Mario
Könnte es einfach Dreck sein der elektrostatisch angezogen wird und sich in Richtung der Feldlinien ablagert? Wenn keine nennenswerten Schäden resultieren und kein messbarer Strom zwischen den Bahnen fließt würde ich das so hinnehmen. Sowas hab ich auch schon in PC-CRTs gesehen.
Hallo, wie gesagt das mit dem Dreck schließ ich eigentlich fast aus (auch wenn's schön wäre), denn man kann das weiße Zeug leicht abwischen und hat dann an den Stellen leichte Riefen im Material. Sieht so aus als ob die Oberfläche leicht abgetragen werden würde.
So wie ich das sehe sind das Oberflaechenstroeme um den Rand herum. Der Rand sollte etwas weiter weg sein. Ich denke nicht dass das allzulange gut geht.
Hi, meine Einschätzung: DAS IST Dreck! Feinstaub! Du lebst ebend nicht im Reinraum. Und 1500V erzeugen schon ein nenneswertes elektrostatisches Feld. Also wird dieser Feinstaub, der überall in der Luft ist, dort angezogen. Und dieser Feinstaub ist auch alles andere als nichtleitend, vor allem, wenn Feuchtigkeit dazukommt! Und auch die hast Du praktisch immer. Daher stammen auch die feinen Riefen. Elektrostatische Entladungen die Staubbahnen entlang können auch, aufgrund Energie, die Oberfläche "in Angriff" nehmen. Laß die Anlage eingeschaltet und mach es mal wirklich dunkel! Das dürfte dann durchaus interessant aussehen! (und ganz nebenbei ein Beweis des Ganzen sein!) Schönen Tag noch, Thomas
Hallo, in der Tat, im Dunkeln sieht das Ganze wirklich hübsch aus und erinnert mich an meine Zeit mit den Teslatrafos ;-) Es ähnelt sehr einer Koronaentladung, so violettfarbige kleine Verästelungen, von der Form her wie den weißen Spuren. Ihr habt mich glaub ich überzeugt, Staubablagerungen entlang der Entladungen klingt logisch. Ich werd in der Revision versuchen, die beiden so gut wie möglich zu trennen. Dank Euch allen für die Tipps und Hilfen ! Ciao, Mario
Mario wrote: > Hallo, > > in der Tat, im Dunkeln sieht das Ganze wirklich hübsch aus und erinnert > mich an meine Zeit mit den Teslatrafos ;-) Es ähnelt sehr einer > Koronaentladung, so violettfarbige kleine Verästelungen, von der Form > her wie den weißen Spuren. Das ganze nennt sich Gleitentladung. > Ihr habt mich glaub ich überzeugt, > Staubablagerungen entlang der Entladungen klingt logisch. Es handelt sich höchstwahrscheinlich um Rückstände der thermischen Zersetzung der Leiterplattenoberfläche und nicht um "angezogenen Staub". Immerhin wird bei einer Gleitentladung (und auch bei anderen Entladungsformen) die Luft im Bereich des Entladungskanals ionisiert, und das bedeutet sehr hohe lokale Temperaturen > Ich werd in der Revision versuchen, die beiden so gut wie möglich zu > trennen. Ja. Und gerade im Bereich derart hoher Spannungen drauf achten, dass alle Ecken und Kanten (in diesem Falle v.a. die Kanten der Leiterbahnen) eine extreme lokale Erhöhung der Feldstärke verursachen. Da kommt es dann eben zu Teilentladungen, die einerseits in Form von Gleitentladungen an der Oberfläche, andererseits aber auch in Form von "electrical trees" durch das Material hindurch auftreten. Wenn zwischen den auf den beiden Seiten der Platte liegenden Bahnen auch die volle Spannung anliegt, dann kann es Dir paasieren, dass irgendwann die komplette Platine durchschlägt.
wenn das Material aber 39kV/mm kann, wie kommt es dann zu diesen Entladungen?
PeterL wrote: > wenn das Material aber 39kV/mm kann, wie kommt es dann zu diesen > Entladungen? Weil der Lötstoplack über der Leiterbahn keinen mm dick ist?
PeterL wrote: > wenn das Material aber 39kV/mm kann, wie kommt es dann zu diesen > Entladungen? Der Witz bei *TEIL*Entladungen ist ja gerade, dass sie sich an Stellen abspielen, an denen die Feldstärke höher ist als anderswo (also in stark inhomogenen Feldern). Einfachstes Beispiel ist eine Spitzenelektrode gegenüber einer Plattenelektrode (die man quasi als Seitenansicht auf die Kante einer Leiterbahn auf einer Platine sehen kann). Da Feldlinien immer senkrecht aus Äquipotenzialflächen austreten, ist an der Spitze die Feldstärke erheblich höher als an der Platte. Und es kann durchaus passieren, dass an der Spitze die Feldstärke höher ist als die Durchschlagfeldstärke des Dielektrikums. Dann bekommt man eine Teilentladung, die eben nicht die gesamte Isolierstrecke durchschlägt, sondern nur einen Teil davon (eben den Teil, in dem die Feldstärke hoch genug ist). Die Feldstärke über die gesamte Isolierstrecke gemittelt reicht in dem Fall noch aus, um einen vollständigen Durchschlag zu vermeiden. An sich sind die Teilentladungen nicht gefährlich, sofern das Isoliermedium durch sie nicht geschädigt wird. Aber ionisiertes Gas bedeutet nunmal hohe Temperaturen und dementsprechend eine Schädigung/Zersetzung des Isoliermediums. Und wenn bei der Zersetzung auch noch leitfähige Produkte entstehen (bei den meisten Kunststoffen u.a. Kohlenstoff), dann kann es durchaus zu weiteren Folgen kommen (z.B. das erwähnte electrical treeing, bei dem die "Spitze" durch die Ausbildung eines mehr oder weniger leitfähigen Entladungskanals in das Isoliermedium hineinwächst, oft auch mit Verästelungen). Dass eine Leiterplatte bei 1500V effektiv komplett durchschlägt, ist allerdings selten (dazu müssten alle o.g. Effekte zusammenkommen, und ich habe derzeit keine konkreten Werte über die TE-Resistenz von FR4 o.ä. parat, aber als Verbundwerkstoff sollte das Zeug einiges abkönnen). Trotzdem sollte man bei Layouts mit solchen Spannungen sehr sorgfältig planen.
Ernst Bachmann wrote:
> Weil der Lötstoplack über der Leiterbahn keinen mm dick ist?
Der Lötstoplack ist bei solchen Feldstärken in seinen
Isoliereigenschaften vernachlässigbar.
@ PeterL (Gast) >wenn das Material aber 39kV/mm kann, wie kommt es dann zu diesen >Entladungen? DC!!! Ausserdem liegt das Problem NICHT an der Isolierfähigkiet der Platine, sondern an den "scharfen Kanten" der Leiterbahn. Dort entstehen sehr hohe Feldstärken und die Luft wird ionisiert. MfG Falk
@ Johannes M. (johnny-m) >Der Lötstoplack ist bei solchen Feldstärken in seinen >Isoliereigenschaften vernachlässigbar. Eben. Deshalb müsste man wohl entweder das Layout ändern oder einen "Hochspannungslack" aufbringen, der eben die Feldstärke aushält und 1mm? dick ist. Dann ist die Feldstärke an der Luft wesentlich geringer und es kommt nicht zu Ionisierungen. Nur so ne Idee. Oder die dünne Leiterbahn, von der die Entladungen ausgehen, direkt über die dicke Leiterbahn auf der Unterseite legen. Dann hat man einen Plattenkondensator und das Feld ist homogener, die Ecken werden nicht so stark belastet. MFG Falk
Danke für die Antworten, jetzt werde ich in Zukunft wohl auch besser aufpassen müssen. Habe bis jetzt erst ein HV (5kV) Layout machen müssen, da habe ich die Abstände mit Ausfräsungen realisiert. Ist es evtl. besser statt 30µ, 70µ oder mehr Kupferauflage zu verwenden und dünne Leiterbahnen zu verlegen, damit die Feldstärke gleichmässiger verteilt ist?
PeterL wrote: > Danke für die Antworten, jetzt werde ich in Zukunft wohl auch besser > aufpassen müssen. > Habe bis jetzt erst ein HV (5kV) Layout machen müssen, da habe ich die > Abstände mit Ausfräsungen realisiert. Das ist auf jeden Fall schon mal besser. Besonders kritisch (in Sachen Gleitentladungen) sind Grenzflächen in Feldrichtung. Wenn nur noch Luft zwischen den Leiterbahnen ist, dann gibts höchstens noch Sprühentladungen (Korona) an den Leiterbahnen, die i.d.R. zumindest nicht viel Schaden anrichten können. > Ist es evtl. besser statt 30µ, 70µ oder mehr Kupferauflage zu verwenden > und > dünne Leiterbahnen zu verlegen, damit die Feldstärke gleichmässiger > verteilt ist? Dickeres Kupfer ist zwar eine Idee, aber bringt in dem Fall wahrscheinlich nichts. Dünnere (schmalere) Leiterbahnen sind wiederum kontraproduktiv in der anderen Richtung. Grundsätzlich gilt für kritische Leiter: möglichst rund und möglichst großer Querschnitt ("Rogowski-Profil"). Wenn Ecken und Kanten dran sind, nützt aber auch der größte Querschnitt nix. Was zumindest bei Richtungswechseln schon mal gewisse Vorteile bringt, ist ein Verzicht auf Ecken (45 oder gar 90°) und eine kurvenförmige Leiterführung. Ansonsten würde ich überlegen, die hohen Spannungen nicht als Kupferbahnen auf der Leiterplatte zu führen, sondern in einer homogeneren Anordnung. Für Spannungen oberhalb einiger 100 V sind Leiterplatten eher ungeeignet.
da hilft nur: Platine gründlich reinigen mit 99er Isopropanol Gründlich trocknen lassen und schutzlackieren. Platinenbauer
Hallo zusammen, danke für die vielen Antworten ! Wir haben inzwischen beim Leiterplattenhersteller einen Schliff anfertigen lassen, und es hat sich gezeigt dass es ein Durchschlag an der Oberfläche ist, der von den Knicken in den Leiterbahnen ausgeht, den Lötstoplack durchdringt und dann wohl an der Oberfläche sich in Richtung der Feldlinien ausbreitet. Das Basismaterial selbst ist nicht angegriffen worden. Ist genau so eine Teilentladung, wie Johannes sie beschreibt (vielen Dank für die ausführliche Info !). Ich hab die Revision schon vorbereitet, es wird alles soweit wie möglich voneinander getrennt werden, außerdem hab ich großzügige Ausfräsungen vorgesehen. Ich hoffe, dass diese Maßnahmen dann ausreichen werden. Bei den bereits gebauten werd ich mal einen Schutzlack versuchen. Grüße, Mario
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.