Si le courant va dans d'autres directions - analyse de lignes de fuite sur les PCB

Pour protéger les personnes et les équipements contre les tensions électriques, des valeurs minimales pour les distances d'isolement et les lignes de fuite doivent être respectées selon différentes normes. L'analyse avec NEXTRA montre la distance la plus courte, même avec des structures très complexes. Dans la vue 3D du PCB, la ligne de fuite peut être affichée et facilement comprise.

Un courant de fuite court le long de la surface d'un matériau isolant. Alors que les propriétés isolantes internes d'un matériau isolant sont déterminées par sa résistance électrique spécifique, la conduction du courant sur sa surface peut s'écarter sensiblement, même si la rigidité diélectrique de la même longueur d'espace d'air n'est pas encore atteinte. La cause est une contamination possible de la surface, qui peut se produire dans le processus de production de la carte de circuit imprimé ou plus tard dans l'opération.

Particulièrement dans le domaine de l'électronique de puissance, des tensions de plus de 1'000V peuvent se produire entre les éléments de ligne sur une carte de circuit imprimé et les distances minimales requises dépassent les distances normales sur les cartes de circuits imprimés. Ces plus grandes distances de sécurité entre les réseaux électriques doivent être strictement respectées.

Les règles d'analyse des courant de fuite supposent que le substrat lui-même est un isolant idéal, c'est-à-dire qu'il est impossible que le courant circule dans le substrat ou y pénètre. Un éventuel courant de fuite lui-même ne coulerait donc que sur la surface du matériau porteur. On suppose également qu'un tel courant pourrait circuler non seulement sur la surface d'une couche de circuits imprimés, mais aussi sur la surface de couches individuelles de circuits imprimés multicouches laminés et peut donc pénétrer les couches internes à partir de l'extérieur d'une carte de circuits imprimés. 

 

Kriechströme können an offenen Seiten in die Innenlagen eindringen
Image1: Les courants de fuite peuvent pénétrer dans les couches internes des côtés ouverts

Les courants de fuite doivent être prises en compte non seulement sur les côtés extérieurs, mais également sur les surfaces internes des trous et le fraisage à travers le circuit imprimé.

Il existe de nombreuses standards et normes pour la prise en compte des courants de fuite. Comme critères essentiels pour la prise en compte des courants de fuite, quatre paramètres peuvent être cristallisés :

  • tension de fonctionnement
  • degré de pollution de l'environnement d'exploitation
  • classe de surtension de la source de tension ainsi que
  • propriétés matérielles du substrat

Indépendamment de la norme, le principe du calcul est toujours le même. À partir de la combinaison spéciale des paramètres susmentionnés, une valeur de distance minimale est spécifiée dans la norme correspondante. Celles-ci peuvent être lues à partir de tableaux ou calculées à l'aide de formules.

L'utilisation des systèmes de mise en page actuels permet la définition confortable des règles qu'une disposition de PCB doit satisfaire. Il s'agit notamment des largeurs minimales et maximales des voies, des distances minimales entre les éléments conducteurs, des longueurs minimales ou maximales des filets, etc. Les distances maximales des éléments de ligne sont ensuite maintenues par les algorithmes de disposition automatique (routeurs) ou identifiées en tant que violation des règles de conception (DRC). Cependant, de telles distances ne sont pas considérées comme des distances entre des éléments sur des couches différentes.

NEXTRA, le système de layout 3D permet de lire et d’analyser les voies de fuite sur les PCB créées dans les systèmes de layout 2D de Cadence, Altium, Zuken et d’autres. La représentation tridimensionnelle complète d'un circuit imprimé permet de mesurer la distance le long de la surface sur plusieurs couches.

De plus, les réseaux peuvent être combinés automatisés ou manuellement dans des circuits, qui sont utilisés ensemble en tant que probande dans l'analyse des voies de fuite. Le mappage automatisé peut être créé lors de l'importation d'un design.

Dans l'analyse de la voie de fuite, le logiciel prend en compte le contour du circuit imprimé ainsi que le fraisage. Celles-ci sont insérées dans la carte de circuit imprimé par les concepteurs afin d'étendre les distances possibles entre les circuits. Sur les circuits imprimés complexes, cependant, le fraisage peut également entraîner un raccourcissement involontaire des voies de fuite vers les éléments de connection d'une autre couche.

Les résultats de l'analyse de la voie de fuite sont présentés sous forme de tableau en tant que comparaison des éléments linéaires et de la distance déterminée entre eux ainsi que dans la vue 3D du circuit imprimé sous la forme de polygones de voie de fuite différentes. Les éléments peuvent être examinés individuellement en les sélectionnant dans l'affichage tabulaire ou dans la vue 3D.

Anzeige der Kriechstreckenverletzung (grün) im 3D Kontext gezoomt

Image 2:  Affichage de la violation de la voie de fuite (vert) zoomé dans le contexte 3D

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