Forum: Platinen Isolationseigenschaften von FR4 Multilayer


von Tilo (Gast)


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Hallo

Ich beschäftige mich gerade mit einem Planartrafo. Dieser benötigt eine 
doppelte oder Verstärkte Isolierung, also eine Isolierung aus 2 oder 3 
Lagen.

Auf den ersten Blick müsste man die Forderung dadurch erfüllen können, 
dass 2 bzw. 3 Lagen Prepregs verwendet werden.
Was ich mich nur gerade frage, darf man ein Prepreg überhaupt als 
Isolationslage betrachten?
Das Glasfasergewebe ist nicht dicht und der Harzanteil verbindet sich 
mit dem der anderen Prepregs.

von Frank B. (f-baer)


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Tilo Lutz schrieb:
> Was ich mich nur gerade frage, darf man ein Prepreg überhaupt als
> Isolationslage betrachten?
> Das Glasfasergewebe ist nicht dicht und der Harzanteil verbindet sich
> mit dem der anderen Prepregs.

Selbstverständlich nicht, deswegen werden Leiterplatten auch immer als 
Kurzschlussbrücken angesehen. Meine Güte...

von Reinhard Kern (Gast)


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Tilo Lutz schrieb:
> Das Glasfasergewebe ist nicht dicht und der Harzanteil verbindet sich
> mit dem der anderen Prepregs.

Das mit dem Harz ist doch ausdrücklich erwünscht. Praktisch sollte kein 
Unterschied bestehen, ob eine Zwischenlage aus Core oder Prepreg 
entstanden ist, die Hersteller versuchen, die Eigenschaften im 
ausgehärteten Zustand so gleich wie möglich zu machen. Gegen die 
Isolationseigenschaften ist nichts einzuwenden, sie sind quer zu den 
Lagen überragend gut.

Aus Sicherheitsgründen sind nach MIL sowieso immer mindestens 2 Prepregs 
zu verwenden, das machen die seriösen Hersteller schon von sich aus so. 
Der Sinn ist, dass ev. vorkommende Fehler nicht übereinander liegen, 
also Fehler in einem Prepreg vom anderen überdeckt werden.

Ob das für Sicherheitsstufen wie Schutzisolation reicht, müsstest du mit 
dem TÜV klären oder wer immer das Zeug abnimmt, aber es kann ja auch 
kein Problem sein, diese eine Isolation durch einen ausreichend dicken 
Core zu realisieren.

Gruss Reinhard

PS kann das sein, dass das dein erster Multilayer im Leben ist?

von Tilo (Gast)


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Wenn Leiterplatten generell als Kurzschlussbrücken gesehen werden, 
dürfte es keine Planartrafos geben. Selbstverständlich dürfen 
Leiterplatten als Isolierung verwendet werden.

Klar ist es erwünscht, dass sich das Harz verbindet, nur gilt der 
Verbund dann als eine oder zwei Isolationslagen?

Es ist nicht meine erste Multilayer, allerdings die Erste, in die eine 
doppelte Isolierung soll.

von Reinhard Kern (Gast)


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Es gibt keine doppelte Isolierung, nur verschieden dicke. Dass ohnehin 
immer 2 Prepregs verwendet werden, habe ich doch schon erklärt, was ist 
daran nicht zu verstehen?

Wer "doppelt" verlangt, soll halt mal erklären, was er drunter versteht. 
Vermutlich beruht das ganze auf einem völligen Unverständnis für den 
Aufbau eines Multilayers - man kann auch 5 oder mehr Prepregs 
übereinanderschichten, dann wird die Zwischenlage eben dicker, aber 
nicht "doppelt". Mehr lässt sich dazu einfach nicht sagen.

Gruss Reinhard

von Tilo (Gast)


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Hi Rainhard

Das was du schreibst ist genau mein Stand und deshalb habe ich eben mit 
der Forderung nach doppelter bzw. Verstärkter Isolierierung ein Problem.
Egal wie dick man FR4 stapelt, es wird nur dicker.

Die Forderung lautet nur "zwei Lagen von Material". Die Forderung hat 
eigentlich nichts mit Unverständnis von Multilayern zu tun. Die 
Forderung betrachtet generell Isolierungen und nicht den Spezialfall 
Platine.

von Reinhard Kern (Gast)


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Tilo Lutz schrieb:
> Die Forderung lautet nur "zwei Lagen von Material".

Dann kannst du nur 2 Prepregs vorsehen, was sowieso der Fall ist, oder 
dich erschiessen.

Gruss Reinhard

von Frank B. (f-baer)


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Tilo Lutz schrieb:
> Wenn Leiterplatten generell als Kurzschlussbrücken gesehen werden,
> dürfte es keine Planartrafos geben. Selbstverständlich dürfen
> Leiterplatten als Isolierung verwendet werden.

Ach echt? Ich muss mich nur fragen, wie jemand auf die Idee kommt, zu 
fragen ob Prepregs als Isolationslage betrachtet werden können. Jede 
Leiterplatte besteht per se aus mehreren Prepregs und meistens auch aus 
mehr als einem Netz. Wenn nun, deiner ersten Frage folgend, Prepregs 
nicht als Isolation betrachtet werden dürften (also auch nicht als reine 
Funktionsisolierung), dann würde der VDE dieses Teufelszeug sicherlich 
vom Grunde auf verdammen.

Was deine doppelte Isolierung angeht: Die Prepregs verbinden sich, 
bilden also nach dem Verpressen keine Einzellagen mehr. Damit ist deine 
Frage eigentlich beantwortet. Eine doppelte Isolierung nach deiner 
Definition "2 oder 3 Lagen" ist mit keinem LP-Aufbau dieser Welt 
realisierbar. Denn in einem Multilayer folgt auf eine Isolationslage 
immer eine leitende Lage, damit ist die "doppelte" Isolierung für die 
Katz.
Ergo musst du erst einmal genauer definieren, was du wirklich willst.

von Frank B. (f-baer)


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Auf Leiterplatten gelten übrigens andere Bedingungen. Es gibt klare 
Normen, was Isolationsabstände bei bestimmten Spannungsniveaus angeht, 
damit lässt sich dann auch ein Planartrafo aufbauen. Man sollte nicht 
Gerät, Kabel und Leiterplatte in einen großen Topf werfen und dann 
versuchen, dafür Allgemeingültigkeiten zu finden. Die Leiterplatte ist 
in sich gesondert zu betrachten.

von Tilo (Gast)


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Frank Bär schrieb:
> Wenn nun, deiner ersten Frage folgend, Prepregs
> nicht als Isolation betrachtet werden dürften (also auch nicht als reine
> Funktionsisolierung), dann würde der VDE dieses Teufelszeug sicherlich
> vom Grunde auf verdammen.
Ich habe nicht gesagt, dass der Prepreg bestehend aus Glasfaser und Harz 
keine Isolierung wäre. Die Betonung sollte auf "IsolationsLAGE" liegen.


> Was deine doppelte Isolierung angeht: Die Prepregs verbinden sich,
> bilden also nach dem Verpressen keine Einzellagen mehr. Damit ist deine
> Frage eigentlich beantwortet. Eine doppelte Isolierung nach deiner
> Definition "2 oder 3 Lagen" ist mit keinem LP-Aufbau dieser Welt
> realisierbar. Denn in einem Multilayer folgt auf eine Isolationslage
> immer eine leitende Lage, damit ist die "doppelte" Isolierung für die
> Katz.
Genau darauf wollte ich raus. Eine doppelte Isolierung wäre, wenn diese 
als "Lagen" definiert ist, wäre nur dann möglich, wenn man z.B. einen 
Flexprint einbringen würde.

von Reinhard Kern (Gast)


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Tilo Lutz schrieb:
> wenn man z.B. einen
> Flexprint einbringen würde.

Du kannst ja mal einen Hersteller fragen, ob sie dir zwischen 2 Prepregs 
eine Kaptonfolie verpressen können (das wäre dann sogar dreifach). 
Meiner unmassgeblichen Meinung nach wäre das aber eine unsinnige 
Massnahme zur Erfüllung einer unsinnigen Forderung. Ich habe auch noch 
nie von so einem Lagenaufbau gehört.

Gruss Reinhard

von Purzel H. (hacky)


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Um welche Spnnung geht es denn, dass man sich darueber Sorgen machen 
muesste?

von Tilo (Gast)


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Die Forderung gilt bei über 71V und Isolationen unter 0,4mm nach 60601-1 
3. Ausgabe. Kapitel weiß ich gerade nicht mehr auswendig.

von Reinhard Kern (Gast)


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Tilo Lutz schrieb:
> Die Forderung gilt bei über 71V und Isolationen unter 0,4mm nach
> 60601-1
> 3. Ausgabe. Kapitel weiß ich gerade nicht mehr auswendig.

Mal ganz grundsätzlich: dass 2 Lagen Isolierung ausreichen für eine 
bestimmte Spannung, diese Eigenschaft aber verlieren, wenn die Lücke 
oder Trennschicht zwischen ihnen wegfällt, ist physikalisch barer 
Unsinn.

Gruss Reinhard

von Frank B. (f-baer)


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Tilo Lutz schrieb:
> Die Forderung gilt bei über 71V und Isolationen unter 0,4mm nach 60601-1
> 3. Ausgabe. Kapitel weiß ich gerade nicht mehr auswendig.

Als einzige Alternative, wie du diese Forderung erfüllen könntest, fiele 
mir jetzt ein, zwei Leiterplatten zu verwenden. In der einen LP ist die 
Primärwicklung, in der anderen die Sekundärwicklung, jeweils auf einer 
Innenlage bzw. bei doppelseitig jeweils auf der im Verbund nach außen 
gerichteten Seite. Damit hättest du deine doppelte Isolierung 
wahrscheinlich normgerecht ausgeführt.

@Reinhard: Das Normen nicht immer Sinn ergeben, ist uns doch allen 
bekannt. Vor allem wenn mehrere Normen herangezogen werden könnten, 
kommt immer auch noch die Widersprüchlichkeit der Normen hinzu... Die 
sogenannten harmonisierten Normen harmonieren untereinander doch 
höchst selten.

von Gregor B. (Gast)


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IEC60601-1 ist Medizintechnik, da ist sowieso regelmäßig alles anders 
als normal.

von Christian B. (luckyfu)


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Die doppelte Isolierung der IEC60601-1 bezieht sich auf die Möglichkeit, 
daß eine einfache Isolationsstrecke versagen kann. Desweiteren bezieht 
sie sich ausschließlich auf Verdrahtung mit Kabeln. Auf der LP musst du 
die geforderten Luft und Kriechstrecken einhalten. je nachdem, wieviele 
MOOP oder MOPP Stufen du benötigst fallen die Unterschiedlich aus.

von Tilo (Gast)


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Woher hast du die Aussage, dass die doppelte Isolation nur bei Kabeln 
gilt?
Die gilt generell für sicherheitsrelevante Isolationsstrecken zum 
Patienten hin.

Bei Leiterplatten wäre versagen einer Isolierung z.B. ein Fehler im FR4.

Wenn bei Leiterplatten nur Abstände zählen, wie sollen die Luft- und 
Kriechstrecken in einem Multilayer definiert sein?

von Christian B. (luckyfu)


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Ok, nein, die Isolationsfestigkeit spielt ja schon eine Rolle. Die ist 
in den entsprechenden Tabellen ja hinterlegt. Das hab ich vergessen. 
Entschuldigung :)

Dennoch ist die doppelte Isolation auf Kabel anzuwenden.
Bei elektronischen Bauteilen gibt es dann entsprechend hohe 
Spannungsfestigkeitsforderungen. Diese sind in den MOOP und MOPP ja 
definiert. Und dazu passend dann die Luft- und Kriechstrecken. Diese 
allerdings nicht nur auf LP sondern auch in SVB u.a.

von Tilo (Gast)


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Dann passt ja alles :) Ich wollte nicht sagen, dass Kabel nicht doppelt 
isoliert sein müssen.
Neben der Spannungsfestigkeit gibts eben auch die Forderung "doppelte 
oder Verstärkte Isolierung", die unter 0,4mm explizit gefordert ist.

Ich muss mir nächste Woche die Norm nochmal genau anschauen. Ich arbeite 
mich gerade in die 3. Ausgabe ein und meine einen zur 2. Ausgabe neuen 
Abschnitt bezüglich Vergußmassen gesehen zu haben.

Ich würde dan FR4 zwischen einer Isolierfolie und einer Vergußmasse 
einordnen.
Folie wegen dem Glasfasergewebe
Vergußmasse wegen dem Harz

Eventuell ergibt die Kombination eine Bau- und Prüfvorschrift, die Sinn 
ergibt.

von Jens B. (fernostler)


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Rein technisch muss man keine doppelten Lagen Prepreg verwenden. Eine 
Lage 7628 ist ca 0.18-0.20 dick, und 2116 ist. ca 0.10mm dick.

Für Planartrafos brauchst du aber normalerweise dickes Kupfer wegen der 
hohen Ströme. Oft with 105µ verwendet - oder dicker, bis 400µ. Wenn man 
sehr dickes Cu verwemdet dann muss man sich überlegen wie man den Level 
zwischen Cu und PP ausgleicht.

von Reinhard Kern (Gast)


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jan bader schrieb:
> Rein technisch muss man keine doppelten Lagen Prepreg verwenden.

Nach MIL schon. Und daran hält sich so ziemlich jeder, schliesslich ist 
das ja ausnahmsweise mal eine sinnvolle Vorschrift. Aber soweit waren 
wir vor 100 Posts schon mal, bloss ist Lesen halt so furchtbar mühsam.

Gruss Reinhard

von Jens B. (fernostler)


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> Nach MIL schon.

Ist die Frage ob es Hobby oder kommerziel ist, wo der Kunde MIL vorgibt.

Wenn ich nach "Multilayer Lagenaufbau" Google dann sehe doch einige 
Designwo nur eine Lage PP verwendent wird.

Bei Kingboard gibt es z.B. sehr viel Dünnlaminate wo nur eine Lage PP 
verwendet wird.

http://www.kblaminates.com/up/KB-6160%20Thin.pdf

Aber klar, wenn der Kunde es will, dann will er es.

von tobi (Gast)


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Normativ ist ne Multilayer Keime verstärkte Isolierung

von tobi (Gast)


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sondern nur Basisolierung

von Reinhard Kern (Gast)


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tobi schrieb:
> sondern nur Basisolierung

Was ist Bas?

Gruss reinhard

von Tilo (Gast)


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tobi schrieb:
> Normativ ist ne Multilayer Keime verstärkte Isolierung
Hast du dafür eine Quelle?

von samandiriel (Gast)


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also ich kenne die formulierung aus der 60335. da müsste aber eine 
Leiterplatte als Verstärkte isolierung gelten.
Ist die gefragte Norm jetzt eigentlich bekannt und ich hab es nur 
überlesen?

von Tilo (Gast)


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Guten Morgen.

Ich bin mit der Normforderung ein wenig weiter.
Der von mir zitierte Abschnitt behandelt Feststoffe und Folien als 
Isolierung.

Es gibt einen Abschnitt Vergussmassen, in diesem sind auch explizit 
Mehrlagen-Leiterplatten erwähnt. Leider steht hier, dass die 
Anforderungen an Feststoffisolierungen gelten.
Somit müssten 2 Lagen Vergussmasse eingebracht werden, bei einer Platine 
hinkt das alles gewaltig.

Immerhin sollen Vergussmassen zusätzlich getestet werden:
Temperaturzyklen
Feuchtevorbehandlung
um x1,6 erhöhte Prüfspannung
optische Kontrolle des Schliffbildes

Ich denke, mit 3Prepegs an der kritischen Stelle und den zusätzlichen 
Kontrollen sollten die Forderungen der Norm erfüllt sein.

Danke euch!

von Johannes E. (cpt_nemo)


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Das große Problem bei Isolation und Planartrafos ist eigentlich nicht 
die Isolation zwischen den Schichten. Beim Planartrafo hat man 
üblicherweise Fräsungen in der Platine, durch die der Kern gesteckt 
wird.
Dabei bildet sich eine Kriechstrecke vom Kupfer zum Rand der Fräsung und 
von dort zur benachbarten Kupferlage.

Da Planartrafos meistens möglichst klein sein müssen, kann man sich hier 
keine großen Abstände von den Leiterbahnen zu den Fräskanten erlauben 
und man braucht deshalb spezielle Werkstoffe, die eine erhöhte 
Widerstandsfähigkeit gegen Kriechströme haben.

Die Isolation innerhalb der Prepregs ist dann üblicherweise kein Problem 
mehr.

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