随着新能源汽车向 800V 高压平台升级,IGBT PCB 面临的绝缘挑战愈发严峻 ——800V 平台的工作电压可达 900V 以上(考虑电压波动),若 PCB 绝缘性能不足,会出现漏电、爬电甚至绝缘击穿,引发电控系统短路、起火等安全事故。据行业统计,800V 平台车型的电控安全故障中,约 25% 与 IGBT PCB 的绝缘失效相关。因此,IGBT PCB 的高压绝缘设计,成为适配高压平台、保障行车安全的核心技术底线。
高压绝缘设计的首要环节是 “绝缘材料选择”,需突破普通 PCB 的性能限制。基材方面,普通 FR-4 基材的击穿电压约为 20-25kV/mm,无法满足 800V 平台需求,需选用 “高压专用 FR-4”,其击穿电压≥30kV/mm,玻璃化转变温度(Tg)≥170℃,且在 125℃高温下绝缘电阻≥10^12Ω(普通 FR-4 仅 10^10Ω);对于极端高压场景(如 1000V 以上),还可采用 “聚酰亚胺(PI)基材”,击穿电压可达 40kV/mm 以上,耐温性与耐化学性更优。某车企研发 800V 高压电控系统时,初期采用普通 FR-4 PCB,在 900V 耐压测试中出现绝缘击穿;更换高压专用 FR-4 后,顺利通过 1200V 耐压测试(比工作电压高 30%,留足安全余量)。
爬电距离与电气间隙设计是绝缘安全的 “物理防线”。根据 IEC 60664 标准,800V 平台 IGBT PCB 的爬电距离(线路之间或线路与接地之间的沿面距离)需≥8mm,电气间隙(线路之间的空间距离)需≥5mm;若 PCB 表面存在灰尘、湿气(如座舱冷凝水),爬电距离需进一步增大至 10mm 以上。设计时需避免 “线路交叉靠近”—— 功率线路与控制线路的间距≥10mm,高压线路(如 IGBT 输入输出端)与接地线路的间距≥12mm;同时,在高压线路与低压线路之间布置 “绝缘隔离带”(宽度≥5mm,无任何线路与器件),形成物理隔离。某零部件供应商的 IGBT PCB,因高压线路与控制线路间距仅 6mm,在湿热环境下出现爬电现象;调整间距至 10mm 并增加隔离带后,爬电问题完全解决。
阻焊层与表面处理的绝缘强化不可忽视。IGBT PCB 的阻焊层需选用 “高压专用阻焊油墨”,如日本太阳 SP-3000 系列,厚度≥20μm(普通阻焊层仅 10-15μm),且在 150℃高温下绝缘电阻≥10^11Ω;表面处理优先选用 “沉金工艺”,金层厚度 5-10μm,避免采用喷锡工艺(喷锡层可能存在针孔,导致绝缘隐患)。此外,还需在 PCB 边缘与电控壳体接触部位涂覆 “绝缘密封胶”,厚度 0.3-0.5mm,防止外部湿气、灰尘进入 PCB 内部,影响绝缘性能。某检测数据显示,涂覆绝缘密封胶的 IGBT PCB,在 85℃、85% RH 湿热测试后的绝缘电阻,比未涂覆的高 2 个数量级。
高压绝缘性能需通过多维度测试验证。IGBT PCB 需通过 “耐电压测试”(根据 IEC 60664,施加 1.5 倍工作电压,持续 1 分钟,无击穿、无闪络)、“绝缘电阻测试”(施加 500V DC,绝缘电阻≥10^10Ω)、“湿热老化测试”(85℃、85% RH,1000 小时后,绝缘电阻无明显下降)、“爬电测试”(施加 1.2 倍工作电压,持续 100 小时,无爬电痕迹)。只有通过全项测试,才能确保在高压平台下的绝缘安全。
汽车 IGBT PCB 的高压绝缘设计,是 800V 平台车型的安全基础。捷配针对高压场景,提供高压专用 FR-4 基材(击穿电压≥30kV/mm,Tg≥170℃)、PI 基材(击穿电压≥40kV/mm),支持爬电距离优化设计(最大可实现 15mm 间距),采用高压专用阻焊油墨(厚度 20-30μm)与沉金表面处理,可涂覆绝缘密封胶。产品通过 IEC 60664 耐电压、绝缘电阻与爬电测试,符合 IATF16949 车规认证,适配 400V/800V/1000V 不同高压平台的 IGBT 模块,批量生产时通过高压绝缘专项检测,确保无绝缘失效风险。