الزامات ایمنی برای مونتاژ PCB سیگارهای الکترونیکی

الزامات ایمنی برای مونتاژ PCB در سیگارهای الکترونیکی

سیگارهای الکترونیکی یا دستگاه های vaping ، برای مدیریت برق ، کنترل عناصر گرمایشی و اطمینان از ایمنی کاربر در حین کار ، به مجامع PCB متکی هستند. با توجه به تعامل مستقیم آنها با کاربران و قرار گرفتن در معرض مایعات ، گرما و جریانهای الکتریکی ، این PCB ها باید به استانداردهای ایمنی سختگیرانه پایبند باشند تا از نقص عملکرد مانند گرمای بیش از حد ، مدارهای کوتاه یا خرابی باتری جلوگیری کنند. دستیابی به این امر نیاز به توجه دقیق به انتخاب مؤلفه ها ، جداسازی الکتریکی ، مدیریت حرارتی و رعایت مقررات صنعت دارد.

جداسازی الکتریکی و عایق برای جلوگیری از مدارهای کوتاه
PCB های الکترونیکی PCB در محیط هایی کار می کنند که تراکم از مایعات الکترونیکی یا نشت تصادفی می تواند مسیرهای رسانا را بین آثار یا مؤلفه ها ایجاد کند و منجر به مدارهای کوتاه شود. برای کاهش این ریسک ، طراحان استراتژی های عایق چند لایه را اجرا می کنند ، و از پوشش های کنفورمی که به سطح PCB اعمال می شود ، شروع می کنند. این روکش ها ، که اغلب از اکریلیک ، سیلیکون یا اورتان ساخته شده اند ، ضمن حفظ انعطاف پذیری برای ایجاد انبساط حرارتی ، مانع محافظتی در برابر رطوبت و مواد شیمیایی هستند.

PCB های دو طرفه مورد استفاده در دستگاه های vaping جمع و جور برای جلوگیری از قوس ، به خصوص در نزدیکی اجزای با ولتاژ بالا مانند اتصالات باتری یا سیم پیچ گرمایش ، به فاصله دقیق بین لایه های رسانا نیاز دارند. ترخیص و مسافت های خزنده - جدایی فیزیکی بین آثار در یک لایه و لایه ها ، به ترتیب - بر اساس ولتاژ عملیاتی دستگاه و شرایط محیطی محاسبه می شود. به عنوان مثال ، افزایش فاصله بین تثبندها باعث کاهش احتمال تخلیه الکتریکی در هنگام آلاینده ها شکاف می شود.

تکنیک های جداسازی به طراحی سطح مؤلفه گسترش می یابد ، جایی که نوری یا ترانسفورماتورها مدارهای کنترل الکتریکی جداگانه را از مراحل برق جدا می کنند. این امر مانع از انتشار ولتاژ یا گسل های موجود در مدار عناصر گرمایش می شود تا به مناطق حساس مانند سیستم های مدیریت باتری (BMS) منتقل شود. در حین مونتاژ ، بازرسی نوری خودکار (AOI) تأیید می کند که شکاف های انزوا مشخصات طراحی را برآورده می کنند و خطر خطای انسانی را در هنگام قرار دادن دستی اجزای مهم کاهش می دهد.

مدیریت حرارتی برای عملکرد ایمن عناصر گرمایش
سیم پیچ گرمایش در یک سیگار الکترونیکی جریان قابل توجهی را به خود جلب می کند و گرما را تولید می کند که باید به طور کارآمد از بین برود تا از آسیب رساندن به PCB یا اجزای اطراف خودداری کند. فراری حرارتی ، که در آن افزایش درجه حرارت باعث تسریع در تخریب مؤلفه ها می شود ، یک نگرانی اصلی است ، زیرا می تواند منجر به انفجار باتری یا نقص دستگاه شود. برای مدیریت گرما ، طراحان دارای VIA های حرارتی هستند که دارای سوراخ هایی هستند که گرما را از لایه بالای PCB به لایه های داخلی یا پایین با مناطق مس بزرگتر برای اتلاف منتقل می کنند.

مواد محرک با محاصره بالا ، مانند PCB های آلومینیومی یا بسترهای با پشتی فلزی ، گاهی اوقات به جای FR-4 سنتی برای بهبود گسترش گرما استفاده می شوند. این مواد نقاط مهم موضعی را در نزدیکی مدار درایور سیم پیچ گرمایش کاهش می دهند و از توزیع دمای یکنواخت در سراسر صفحه اطمینان می دهند. سنسورهای دما که نزدیک به عنصر گرمایش قرار می گیرند ، شرایط عملیاتی را در زمان واقعی کنترل می کنند و در صورت فراتر از آستانه ها ، مکانیسم های ایمنی مانند خاموش شدن اتوماتیک را تحریک می کنند.

در طول طرح PCB ، اجزای حساس به گرما ، مانند میکروکنترلرها یا خازن ها ، به دور از منطقه گرمایش قرار می گیرند تا استرس حرارتی به حداقل برسد. علاوه بر این ، ماسک های لحیم کاری با مقاومت در دمای بالا از تخریب در معرض طولانی مدت در معرض گرما ، حفظ عایق الکتریکی و یکپارچگی ردیابی جلوگیری می کنند. تولید کنندگان همچنین تست های دوچرخه سواری حرارتی را برای شبیه سازی الگوهای استفاده در دنیای واقعی انجام می دهند و نقاط خرابی بالقوه مربوط به چرخه های گرمایش و سرمایش مکرر را شناسایی می کنند.

مدیریت باتری و محافظت در برابر شارژ بیش از حد/تخلیه
باتری های لیتیوم یون ، که معمولاً در سیگارهای الکترونیکی مورد استفاده قرار می گیرند ، برای جلوگیری از شارژ بیش از حد ، شارژ بیش از حد و مدارهای کوتاه به مدارهای محافظت قوی نیاز دارند که همه اینها می تواند منجر به وقایع حرارتی یا نارسایی فاجعه بار شود. مونتاژ PCB یک BMS را ادغام می کند که ولتاژ باتری ، جریان و دما را کنترل می کند ، به طور پویا نرخ شارژ را تنظیم می کند یا در صورت تشخیص شرایط ناامن باتری را قطع می کند.

اجزای اصلی BMS شامل مدارهای حفاظت از ولتاژ (OVP) است که هنگام رسیدن باتری به حداکثر ولتاژ ایمن و مکانیسم های قفل ولتاژ (UVLO) که از تخلیه در زیر آستانه بحرانی جلوگیری می کنند ، شارژ را متوقف می کنند ، که می تواند به ساختار داخلی باتری آسیب برساند. مقاومت های محدود کننده فعلی و فیوزها نیز در PCB تعبیه شده اند تا جریان بیش از حد جریان را در طول قرعه کشی با قدرت بالا یا شورت های تصادفی محدود کنند و از باتری و کاربر محافظت کنند.

برای دستگاه های دارای باتری های قابل جابجایی ، مخاطبین PCB باید برای مقاومت در برابر خوردگی و حفظ اتصال الکتریکی مداوم ، حتی پس از درج مکرر طراحی شوند. مخاطبین با روکش بهار یا با روکش طلا باعث کاهش مقاومت و به حداقل رساندن تولید گرما در هنگام شارژ یا تخلیه می شوند. در حین مونتاژ ، فرآیندهای لحیم کاری خودکار اتصالات قابل اعتماد بین BMS و پایانه های باتری را تضمین می کنند ، در حالی که بازرسی اشعه ایکس یکپارچگی اتصالات لحیم کاری را در زیر اجزای سطح سطح تأیید می کند.

رعایت استانداردهای نظارتی و الزامات صدور گواهینامه ،
مجامع PCB سیگار الکترونیکی باید مطابق با استانداردهای ایمنی بین المللی باشند تا از پذیرش بازار و اعتماد کاربر اطمینان حاصل شود. مقررات مانند دستورالعمل محصولات دخانیات اتحادیه اروپا (TPD) و دستورالعمل های سازمان غذا و داروی ایالات متحده (FDA) محدودیت های سختی را در مورد محتوای نیکوتین ، برچسب زدن دستگاه و ایمنی الکتریکی اعمال می کند. برای PCB ، این ترجمه به پیروی از استانداردهایی مانند IEC 62133 برای ایمنی باتری و IPC-A-610 برای کیفیت مونتاژ الکترونیکی ترجمه می شود.

نهادهای صدور گواهینامه مانند UL یا TüV آزمایش مستقل را انجام می دهند تا تأیید کنند که PCB ها این استانداردها را رعایت می کنند ، از جمله ارزیابی مقاومت در برابر شعله ، عایق الکتریکی و دوام مکانیکی. طراحان حاشیه ایمنی را در رتبه بندی های مؤلفه قرار می دهند - به عنوان مثال ، انتخاب خازن ها با رتبه بندی ولتاژ 20 ٪ بالاتر از ولتاژ عملیاتی مورد انتظار - برای ساخت واریانس های تولید یا سنبله های گذرا.

قابلیت ردیابی یکی دیگر از جنبه های مهم انطباق نظارتی است ، زیرا تولید کنندگان باید هر مرحله از فرآیند مونتاژ PCB را از منابع تهیه کننده مواد تا آزمایش نهایی مستند کنند. این شامل حفظ سوابق تعداد قطعات ، شناسه های دسته ای لحیم کاری و نتایج بازرسی است ، در صورت ظهور مشکلات ایمنی پس از استقرار ، فراخوان سریع یا تحقیقات را امکان پذیر می کند.

با اولویت بندی جداسازی الکتریکی ، مدیریت حرارتی ، محافظت از باتری و رعایت نظارتی ، مجامع PCB در سیگارهای الکترونیکی به ایمنی و قابلیت اطمینان مورد نیاز برای مصرف مصرف کننده دست می یابند. این اقدامات نه تنها کاربران را از خطرات مانند گرمای بیش از حد یا خرابی باتری محافظت می کند بلکه عملکرد بلند مدت را در یک بازار رقابتی که ایمنی یک ویژگی غیر قابل مذاکره است ، تضمین می کند.