高压电机 PCB 制造工艺：基材、层压与绝缘处理
来源：捷配
时间: 2025/10/20 09:11:47
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高压电机 PCB 的制造需突破 “高压绝缘、大电流承载、耐环境” 三大工艺难点 —— 普通 PCB 的制造公差（如层间厚度 ±0.05mm、铜箔厚度 ±5μm）无法满足要求， slightest 的工艺缺陷（如层压气泡、过孔绝缘不良）都可能导致高压击穿。制造需重点把控 “基材选型、层压工艺、钻孔与绝缘处理、表面处理” 四大环节，每个环节都有明确的工艺标准与质量要求。?
一、基材选型：耐高压与耐温的基础?
高压电机 PCB 的基材需同时满足 “高压绝缘、高温稳定、低损耗” 要求，常用基材及适用场景：?
- 耐高压 FR-4：?
- 特性：Tg≥170℃（玻璃化转变温度，越高耐温性越好），介损 tanδ＜0.01（1MHz），耐 AC 5kV~10kV 耐压（1 分钟无击穿）；?
- 适用场景：工业 380V~10kV 电机控制 PCB、低压驱动 PCB，成本适中（约普通 FR-4 的 1.5 倍）。?
- PI（聚酰亚胺）基材：?
- 特性：耐温 260℃以上，耐 AC 10kV~15kV 耐压，耐盐雾、耐油污，适合极端环境；?
- 适用场景：新能源汽车驱动电机 PCB（-40℃~125℃）、轨道交通牵引电机 PCB，成本较高（约 FR-4 的 3 倍）。?
- 基材预处理：?
- 切割：用钨钢刀切割，尺寸公差 ±0.1mm，避免基材边缘破损（破损会降低绝缘性能）；?
- 清洁：用异丙醇擦拭基材表面，去除油污、粉尘，再放入烘箱（80℃，30 分钟）干燥，确保含水量＜0.1%（水分会降低耐压性）。?
某工业电机 PCB 厂商曾误用普通 FR-4（Tg=130℃），在电机运行温度达 60℃时，基材软化导致层间剥离，更换为耐高压 FR-4（Tg=170℃）后，问题彻底解决。?
二、层压工艺：保障层间绝缘与结合力?
层压是将多层基材、粘结片、铜箔压合为一体的过程，高压电机 PCB 层压需重点控制 “温度、压力、时间”，避免层间气泡（气泡会导致高压击穿）：?
- 工艺参数设定：?
- 升温阶段：从室温升至 180℃~200℃，升温速率 2℃/min（过快易导致层间错位）；?
- 保温阶段：180℃~200℃保温 90~120 分钟，压力 30~50kg/cm²（确保粘结片充分融化，填充缝隙）；?
- 降温阶段：从 200℃降至 50℃以下，降温速率 1℃/min（减少层间应力，避免 PCB 翘曲）。?
- 粘结片选择：?
- 选用耐高压粘结片（如 FR-4 Prepreg，耐 AC 5kV），避免普通粘结片（耐 AC 2kV）；?
- 层间厚度公差控制在 ±0.02mm（厚度不均会导致介电常数波动，影响阻抗与绝缘）。?
- 质量检测：?
- 层压后用 “超声波扫描显微镜（SAM）” 检查层间气泡，气泡直径＞0.1mm 即为不合格；?
- 用千分尺测量层厚，确保每层厚度偏差＜5%（如设计层厚 0.2mm，偏差需＜0.01mm）。?
某高压电机 PCB 因层压压力不足（20kg/cm²，标准 30kg/cm²），层间出现 0.3mm 气泡，高压测试时击穿；调整压力至 35kg/cm² 后，无气泡产生，耐压测试通过。?
三、钻孔与绝缘处理：防过孔击穿?
高压电机 PCB 的过孔（尤其是高压回路过孔）需做特殊绝缘处理，避免过孔内壁爬电：?
- 钻孔工艺：?
- 用钨钢钻头（直径公差 ±0.01mm），转速 30000~50000rpm，进给速度 50~80mm/min，确保孔壁光滑（粗糙度 Ra＜1.5μm，粗糙度过大会增加爬电风险）；?
- 高压过孔直径≥0.5mm（便于后续绝缘处理），避免小孔（＜0.3mm）导致绝缘涂层难以覆盖。?
- 过孔绝缘处理：?
- 去钻污：用碱性高锰酸钾溶液（浓度 80g/L，温度 70℃）处理 10 分钟，去除孔壁树脂残渣；?
- 涂覆绝缘层：高压过孔内壁涂覆 “环氧树脂绝缘漆”（厚度≥20μm），或采用 “盲埋孔” 设计（避免过孔穿透整个 PCB，减少爬电路径）；?
- 镀铜：过孔镀铜厚度≥25μm，确保导通性，同时铜层需均匀（偏差＜10%），避免局部薄铜导致电流集中。?
四、表面处理：耐腐蚀与可靠性?
高压电机 PCB 多在恶劣环境（粉尘、油污、潮湿）下工作，表面处理需提升耐腐蚀性：?
- 镀镍金：?
- 镍层厚度≥5μm，金层厚度≥0.1μm，耐盐雾 500 小时以上，适合工业电机、轨道交通电机 PCB；?
- 优点：接触电阻低、耐腐蚀，缺点：成本较高（约 OSP 的 2 倍）。?
- OSP（有机焊料防护剂）：?
- 涂层厚度≥0.5μm，适合室内干燥环境的电机 PCB，成本低；?
- 缺点：耐腐蚀性差，需避免油污、潮湿环境。?
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