印制电路信息２０１１ Ｎｏ．９ 检验与测试Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆Ｔｅｓｔ 印制电路板低气压条件下的耐电压测试 刘立国 韩爱芳 贾燕 （江南计算技术研究所印制板质量检测中心，江苏无锡２１４０８３） 摘 要 文章简要介绍了低气压条件下对一组印制ｅｚｇ．￣（ＰＣＢ）实验样品的耐电压测试情况，总结了在低气压条 件下印制板的耐压性能与气压、温度条件的内在关系。 关键词 低气压；介质耐电压：帕邢定律 中图分类号：ＴＮ４１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ００９—００９６（２０１ １】９—００３５—０４ Ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ ｗｉｔｈｓｔａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｅｓｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ＬＩＵＬｉ－ｇｕｏ ＨＡＮＡｉ－ｆａｎｇ ＪＩＡ Ｙａｈ Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｂｒｉｅｆｌｙ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｓａｍｐｌｅ ｏｆ ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ（ＰＣＢ）ｗｉｔｈｓｔａｎｄｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｔｅｓｔ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ ａｉｒ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ａｎｄ ＰＣＢ ｗｉｔｈｓｔａｎｄｉｎｇ ｖｏｌｔａｇｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ；ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｗｉｔｈｓｔａｎｄ ｖｏｌｔａｇｅ；Ｐａｓｃｈｅｎ’Ｓ ｌａｗ 由于航空航天电子产品常常处在低气压的工 试验方法，针对印制板的使用，航天部门又在９０年代 作环境中，因此早在８０年代国军标就专门制定了 制定的印制电路板通用规范中专门制定了低气压条件 ＧＪＢｌ５０．２—８６《低气压（高度）试验》军用设备环境 下耐电压测试的方法与规范，其要求见表１所示。 表１ ＰＣＢ耐电压性能试验方法 ．．３５．． 印制电路信息２０１１ Ｎｏ．９ 检验与测试Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆Ｔｅｓｔ 压试验能满足１．６ ｋＰａ大气压的压力要求。实验前设计 ７０ ｋＰａ、４０ ｋＰａ、２５ ｋＰａ、１６．５ ｋＰａ、１０ ｋＰａ气压下的 加工图４所示的专用“法兰盘”接口。 介质耐电压测试数据图形。 从图５中我们可以看出： （１）介质耐电压值Ｖ和气压大小成正比，随气压 的降低而减小，线间距在０．２ ｍｍ的情况下，海拔高 度每上升１００米（大气压每降低１ ｋＰａ），其介质耐电 压降低大约１２ ｖ； （２）介质耐电压值ｖ和线间距成正比，随线间距 图４环氧树脂灌封后的法兰盘 的减小而减小。 （３）介质耐电压值ｖ和温度成反比，随温度的 ３．３低气压试验方案的设计 高而减小。 （１）低气压试验的分段。 ３．５ １０ ｋＰａ以下气压ＰＣＢ两线间介质耐电压 低气压试验共分６个气压测试点，分别是：１００ ｋＰａ、 实验 ７０ ｋＰａ、４０ｋＰａ、２５ ｋＰａ、１６．５ ｋＰａ、１０ｋＰａ。 试验按如下条件进行表５所示的介质耐电压测试： （２）温度试验的分段。 （１）温度常温（３０℃）； 温度共分３个温度测试点，分别是：－５５℃、＋３０℃、 （２）相对湿度６８ ＲＨ； ＋ｌ０Ｏ℃。 （３）低气压分为７段，分别是：８ｋＰａ、７ｋＰａ、６ｋＰａ、 试样种类：共为４种： ５ ｋＰａ、４ ｋＰａ、３ ｋＰａ、１．６ ｋＰａ： ①介质耐电压试验１号试样线间距为０．１ ｍｍ； （４）线间距：１号为０．２６１ ｍｍ，２号为０．６１０ ｒｎｌｎ。 ②介质耐电压试验２号试样线间距为０．２ ｍｍ； （３）气 温度对应的测试点。 每一段温度对应６段气压，分别测试介质耐电压 和互连电阻的１号、２号试样，共采集数据７２个。 （４）试验步骤及测试顺序。 ①试验温度从３０℃开始，气压从１００ ｋＰａ降序进行 试验。即：温度往３０℃时，￣｝－Ｎ￣ｊｎＪＪ试气压在１００ ｋＰａ、 ７０ ｋＰａ、４０ ｋＰａ、２５ ｋＰａ、１６．５ ｋＰａ、１０ ｋＰａ时的数据。 温度在１００¨Ｃ时，分别测试气压在１００ ｋＰａ、７０ ｋＰａ、 ４０ ｋＰａ、２５ ｋＰａ、１６．５ ｋＰａ、１０ ｋＰａ时的数据。温度 图５介质耐电压试验曲线图 在一５５℃时，分别测试气压在１００ ｋＰａ、７０ ｋＰａ、４０ ｋＰａ、 ２５ ｋＰａ、１６．５ ｋＰａ、１０ ｋＰａ时的数据。 ②试验存每段气压稳定２０ ｍｉｎ后，将介质耐电压 １号、２号试样的测试数据填表。 ③试验时间概算：若每种试样测试记录按１分 钟计算，每段降压时问为３８ ｍｉｎ，稳定２０ ｍｉｎ， 则：每一 温度、每一气压段降压和测试共需６０ ｍｉｎ （２＋３８＋２０）。一种温度６段气压需６ ｈ，三种温度 共需１８ ｈ。 ３．４试验结果及数据统计 图５是样品板线间距ｄ分别为０．１ ｍｍ、０．２ ｍｍ， 图６温度３Ｏ℃、气压１．６ｋＰａ～１０ｋＰａ 试验温度１００℃、３０℃、．５５℃分别对应１００ ｋＰａ、 时的介质耐电压测试统计图 ．．３７．． 检验与测试Ｉｎｓｐｅｃｔｉｏｎ＆Ｔｅｓｔ 印制电路信息２０１１ Ｎｏ．９ 表２ １．６ｋＰａ一１ ＯｋＰａ介质耐电压测试值 通过更低的气压实验使我们进一步验证了ＰＣＢ 两线间的介质耐电压随气压、间距、温度变化的理 论和变化趋势。并搞清楚了产生拐点的原因（见图 ｌ、图６拐点左半部分），即在气压极低时，高真空 电击穿由于高真空状态下气体密度减少到很小的程 度，电子或离子的自由程将很长，以致在问隙中不 易发生碰撞电离，因此间隙的击穿电压将会很高。 ４结语 通过以上试验与测试数据的统计分析，我们可 以得出以下结论。 图７介质耐电压与气压趋势统计图 （１）在空气中，介质耐电压值【，ｓ和气压Ｐ大小成 正比，随气压的降低而减小（见表３和图７）。 ＰＣＢ两线问间距在０．２ ｍｍ的情况下，大气压 每降低１ ｋＰａ、海拔高度每上升１００ ｍ、其介质耐 电压降低大约１２ Ｖ；在１００００米高空（民用乜机飞 行的一般高度）的介质耐电压仅为常压时的四分 之一；在２００００ ｍ高空（军用侦察机飞行的一般高 度）的介质耐电压仅为常压时的五分之一；当气 压从常压降到４．６ ｋＰａ（理论值，实际值会因条件 的不同有所不同）空气接近真空，介质耐电压达 到最低值；当气压再次降低时，介质耐电压则产 表３介质耐电压与气压趋势统计表 生翻转并迅速升高。 （２）介质耐电压值Ｕｓ和线问距成正比，随线间 距的减小而减小（见表４和图８）。 图８低气压下线间距和介质耐电压关系图 图８是常温下、大气压在２０ ｋＰａ～１００ ｋＰａ时， 线间距０．１ ｍｍ～０．６ ｍｍ的耐电压图。导线间距每减 小０．１ ｍｍ，在常压下：其介质耐电压减小约４００ Ｖ左 （下转第４２页） ．．３８．． 质量与标准Ｑｕａｌｉｔｙ＆Ｓｔａｎｄａｒｄ 印制电路信息２０１１ Ｎｏ．９ 由于印制线路板所用基材的特性各不相同，其长 期和高温工作特性各不相同，主要表现在材料的红外 ｆ３１ ＣＮＣＡ—Ｖ０１．００８．２００３．部件自愿性认证实施规则 单面纸质印制线路板，国家认证认可监督管理委 员会（ＣＮＣＡ）． 光谱、玻璃化转变温度、热分解温度等特性。为保证 认证产品的特性的持续一致，在申请印制线路板认证 时，应选用经ＣＱＣ认证的覆铜箔层压板材料，否则将 增加覆铜箔板的随机试验。随机试验时，若覆铜箔板 试验未通过，将导致所申请的印制线路板认证型式试 验未通过，同时，增加了试验的费用。口田 ［４］ＣＱＣ１３．４７１３０１．２０１０．印制电路用覆铜箔板和印 制线路板性能、安全认证规则，中国质量认证中 心（ＣＱＣ）． 『５］ＣＱＣ１２－０４５６７０．２００９．信息技术设备安全与电磁 兼容认证规则，中国质量认证中心（ＣＱＣ）． 【６］ＣＱＣ１２－０４５７００—２００９．音视频设备安全与电磁兼 容认证规则，中国质量认证中心（ＣＱｃ）． 参考文献 『１］ＧＢ４９４３．２００１．信息技术设备的安全，国家质量监 督柃验检疫总局． 『２］ＧＢ８８９８—２００１．音视频设备的安全，国家质量监督 检验检疫总局． （上接第３８页） 表４介质耐电压与间距统计表 作者简介 储建平，中国质量认证中心南京分中心检查部部 长，从事认证工作２０年。 冯建峰，中国质量认证中心南京分中心认证一部 部长，从事认证工作１０年。 表５介质耐电压与温度变化趋势统计表 右：在２０ ｌ（Ｐａ气压（海拔高度１ １ ５００ ｍ）其介质耐电压减 小约１００ ｖ左右；在１０ ｋＰａ气压（海拔高度１６ ０００ ｍ）， 其介质耐电压减小约５８ ｖ左右。 （３）介质耐电压值【，Ｓ和温度成反比，随温度的 升高而减小（见表５和图９）。团 参考文献 ［１］ＧＪＢ １ ５０．２军用设备环境试验方法：低气压（高度） 试验． 【２］ＱＪ２０１Ａ印制电路板通用规范． 『３１ ＱＪ５ １９Ａ印制电路板试验方法． ［４】ＱＪ ８３１Ａ一９８航天用多层印制电路板通用规范． 【５］ＱＪ ８３２Ａ－９８航天用多层印制电路板试验方法． ４２．． 图９介质耐电压与温度变化趋势统计图 ．．
