印制板中爬电距离和电气间隙检测的探讨

1 引言

随着科学技术的迅猛发展，人们的生活水平的不断提高，越来越多的电子产品进入我们的家庭，并向着小型化、高集成化的方向发展，产品的安全性成为其在生产和销售之前必须要解决的一个重要问题。

为保证使用者的人身安全，世界各国均有相关法规、标准以约束电器产品对人身造成的各种伤害。因此，安全性设计在产品的整个设计过程中有着至关重要的作用，其中安全距离是在产品设计中最重要的部分之一。每类电器产品所对应的安全标准几乎都涉及漏(爬)电距离和电气间隙这两个试验。

尽管各类电器产品对应的IEC标准或国家标准中对漏电距离和电气间隙的限值略有不同，但对于音频视频类、信息产品类、家电类、开关插座类、灯具类产品在试验中依据的基础方法标准都是一致的，即GB/T 16935.1-2008《低压系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验》(等同采用IEC60664-1:2007 Insulation coordination for equipmentwithin low-voltage systems - Part 1:Principles,requirements and tests)。因此如何进行正确的漏电距离和电气间隙的路径选择和测量以及使用合理的工具，已经成为每一个产品设计人员和安全检测工程师必须掌握的技能。

2010年3月，由中国合格评定国家认可委员会(CNAS)组织了一次有百余家实验室参加的T0529电器产品的漏电距离和电气间隙测试的能力验证试验。能力验证即利用实验室间比对确定实验室的校准、检测能力或检查机构的检测能力。通过能力验证活动考核参加该项目的检测实验室的技术能力，是否能正确应用GB/T 16935.1-2008标准(对应国际标准为IEC 60664-1:2007)第6.2条款以及相关CTL决议的内容，进行正确的漏电距离和电气间隙的分析和测量。本文主要依据GB/T 16935.1-2008《低压系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验》、GB 8898-2001《音频、视频及类似电子设备安全要求》和CTL决议590,针对这次能力验证试验的测量方法进行详细说明，并对典型的问题进行总结。

2 能力验证试验样品的环境和条件

(1)本次试验样品为印制电路板，在进行试验之前，不需对样品进行任何形式的预处理。试验的场所应是保持恒定温度在(20±5)℃之间的房间。

(2)设定样品污染等级为2(正常情况)。

(3)样片中的角全部按“尖角”考虑，不视为圆角。

(3)漏电距离和电气间隙测量值精确到0.01 mm.

(4)印制电路板上基本参数的测量(T:印制电路板的厚度，W:印制电路板中轨迹线T 2的宽度，如图1、图2)。

(5)印制电路板中各轨迹线间的漏电距离和电气间隙的测量(样品示意图如图3所示，带有“CHEARI-A” 标识的为样片的正面，其中：三角形白色区域代表样片上的镂空部分;①线代表样品正面的轨迹线;②线代表样品背面的轨迹线)。此次能力验证活动主要考查T1 与 T2、T3 与 T4之间漏电距离和电气间隙测量的准确性，并绘制测量路径图并在相应方框中描述关注点、分段尺寸及计算过程。而T1与 T4、T1与R1之间漏电距离和电气间隙的路径确定及测量仅作为附加题，不参与判定。

(6)推荐使用测量工具：手持透镜、带刻度的透镜、游标卡尺、千分尺、放大镜、显微镜或其它测量工具。

3 试验方法与测量

3.1 基础测量

对于本样品测量印制电路板的厚度T,比较合理的测量工具是游标卡尺。测量印制电路板中轨迹线T2的宽度时，比较适合的测量工具是带刻度的显微镜或视频显微镜。测量和比对结果的具体数值见表1.

根据CNAS-GL02《能力验证结果的统计处理和能力评价指南》基础测量数据采用稳健统计，根据Z比分数进行判定，由测量数据计算得出印制电路板的厚度和印制电路板中轨迹线T2的宽度的︱Z︱≤2,结果为满意。

3.2 印制电路板中各轨迹线间的电气间隙和漏电距离的测量

3.2.1 电气间隙和漏电距离的测量

印制电路板中轨迹线T1 与 T2、T3 与 T4、T1与 T4、T1与R1之间的电气间隙是这些轨迹线部分之间在空间上的最短距离，且该距离是最短的直线距离。而漏电距离则是指轨迹线T1 与 T2、T3 与 T4、T1与 T4、T1与R1之间沿绝缘材料表面测量的最短路径距离。影响漏电距离的路径的因素主要与污染等级有关，在本次能力验证试验中给出的模拟试验条件是设定样品污染等级为2(正常情况)。对于微观环境的污染等级GB/T 16935.1-2008中给出了明确的解释。为了计算漏电距离和电气间隙，微观环境的污染等级规定有以下4个等级：污染等级1:无污染或仅有干燥的、非导电性的污染，该污染没有任何影响;污染等级2:一般仅有非导电性污染，然而必须预期到凝露会偶然发生短暂的导电性污染;污染等级3:有导电性污染或由于预期的凝露使干燥的非导