Persyaratan Keselamatan untuk Perakitan PCB dalam rokok elektronik
Rokok elektronik, atau perangkat vaping, mengandalkan rakitan PCB untuk mengelola pengiriman daya, mengontrol elemen pemanas, dan memastikan keamanan pengguna selama operasi. Mengingat interaksi langsung mereka dengan pengguna dan paparan cairan, panas, dan arus listrik, PCB ini harus mematuhi standar keamanan yang ketat untuk mencegah kerusakan seperti overheating, sirkuit pendek, atau kegagalan baterai. Mencapai ini membutuhkan perhatian yang cermat terhadap pemilihan komponen, isolasi listrik, manajemen termal, dan kepatuhan terhadap peraturan industri.
Isolasi dan isolasi listrik untuk mencegah sirkuit pendek
PCB rokok elektronik beroperasi di lingkungan di mana kondensasi dari e-liquid atau tumpahan yang tidak disengaja dapat menciptakan jalur konduktif antara jejak atau komponen, yang mengarah ke sirkuit pendek. Untuk mengurangi risiko ini, desainer menerapkan strategi isolasi multi-lapisan, dimulai dengan pelapisan konformal yang diterapkan pada permukaan PCB. Pelapis ini, sering terbuat dari akrilik, silikon, atau uretan, membentuk penghalang pelindung terhadap kelembaban dan bahan kimia sambil mempertahankan fleksibilitas untuk mengakomodasi ekspansi termal.
PCB dua sisi yang digunakan dalam perangkat vaping kompak membutuhkan jarak yang tepat antara lapisan konduktif untuk mencegah lengkung, terutama di dekat komponen tegangan tinggi seperti konektor baterai atau kumparan pemanas. Jarak clearance dan creepage - pemisahan fisik antara jejak pada lapisan yang sama dan melintasi lapisan, masing -masing - dihitung berdasarkan tegangan operasi dan kondisi lingkungan perangkat. Misalnya, meningkatkan jarak antar jejak mengurangi kemungkinan pelepasan listrik ketika kontaminan menjembatani celah.
Teknik isolasi meluas ke desain tingkat komponen, di mana optocouplers atau transformer secara elektrik memisahkan sirkuit kontrol dari tahap daya. Ini mencegah lonjakan tegangan atau kesalahan dalam sirkuit elemen pemanas dari merambat ke area sensitif seperti sistem manajemen baterai (BMS). Selama perakitan, inspeksi optik otomatis (AOI) memverifikasi bahwa kesenjangan isolasi memenuhi spesifikasi desain, mengurangi risiko kesalahan manusia selama penempatan manual komponen kritis.
Manajemen Termal Untuk pengoperasian elemen pemanas yang aman
Koil pemanas dalam rokok elektronik menarik arus yang signifikan, menghasilkan panas yang harus dihilangkan secara efisien untuk menghindari kerusakan PCB atau komponen di sekitarnya. Thermal Runaway, di mana kenaikan suhu mempercepat degradasi komponen, merupakan perhatian utama, karena dapat menyebabkan ledakan baterai atau kerusakan perangkat. Untuk mengelola panas, desainer menggabungkan vias termal - lubang berlapis yang mentransfer panas dari lapisan atas PCB ke lapisan internal atau bawah dengan area tembaga yang lebih besar untuk disipasi.
Bahan-bahan konduktivitas tinggi-tinggi, seperti PCB aluminium-core atau substrat yang didukung logam, kadang-kadang digunakan sebagai pengganti FR-4 tradisional untuk meningkatkan penyebaran panas. Bahan -bahan ini mengurangi hotspot lokal di dekat sirkuit pengemudi kumparan pemanas, memastikan distribusi suhu yang seragam di seluruh papan. Sensor suhu ditempatkan dekat dengan elemen pemanasan kondisi operasional dalam waktu nyata, memicu mekanisme keamanan seperti shutdown otomatis jika ambang batas terlampaui.
Selama tata letak PCB, komponen yang peka terhadap panas, seperti mikrokontroler atau kapasitor, diposisikan jauh dari zona pemanasan untuk meminimalkan tegangan termal. Selain itu, masker solder dengan resistensi suhu tinggi mencegah degradasi di bawah paparan panas yang berkepanjangan, mempertahankan isolasi listrik dan melacak integritas. Produsen juga melakukan tes bersepeda termal untuk mensimulasikan pola penggunaan dunia nyata, mengidentifikasi titik kegagalan potensial yang terkait dengan siklus pemanasan dan pendinginan berulang.
Manajemen dan perlindungan baterai terhadap
baterai lithium-ion yang berlebihan/pelepasan yang berlebihan, yang biasa digunakan dalam rokok elektronik, membutuhkan sirkuit perlindungan yang kuat untuk mencegah pengisian daya yang berlebihan, pembukaan yang berlebihan, dan sirkuit pendek, yang semuanya dapat menyebabkan kejadian termal atau kegagalan bencana. Rakitan PCB mengintegrasikan BMS yang memantau tegangan baterai, arus, dan suhu, secara dinamis menyesuaikan laju pengisian atau melepaskan baterai jika kondisi yang tidak aman terdeteksi.
Komponen utama BMS termasuk sirkuit perlindungan tegangan berlebih (OVP) yang menghentikan pengisian daya ketika baterai mencapai mekanisme tegangan aman dan undervoltage lockout (UVLO) maksimum yang mencegah pelepasan di bawah ambang kritis, yang dapat merusak struktur internal baterai. Resistor dan sekering pembatas saat ini juga tertanam di PCB untuk membatasi aliran arus yang berlebihan selama pengundian daya tinggi atau celana pendek yang tidak disengaja, melindungi baik baterai dan pengguna.
Untuk perangkat dengan baterai yang dapat dilepas, kontak PCB harus dirancang untuk menahan korosi dan mempertahankan konektivitas listrik yang konsisten, bahkan setelah penyisipan berulang. Kontak pegas atau berlapis emas mengurangi resistensi dan meminimalkan pembuatan panas selama pengisian atau pemakaian. Selama perakitan, proses solder otomatis memastikan koneksi yang andal antara BMS dan terminal baterai, sementara inspeksi sinar-X memverifikasi integritas sambungan solder di bawah komponen pemasangan permukaan.
Kepatuhan dengan standar peraturan dan persyaratan sertifikasi rokok
rokok elektronik rokok PCB harus mematuhi standar keselamatan internasional untuk memastikan penerimaan pasar dan kepercayaan pengguna. Peraturan seperti Pedoman Produk Tembakau UE (TPD) dan Pedoman Administrasi Makanan dan Obat AS (FDA) memaksakan batasan ketat pada kandungan nikotin, pelabelan perangkat, dan keamanan listrik. Untuk PCB, ini diterjemahkan menjadi kepatuhan terhadap standar seperti IEC 62133 untuk keamanan baterai dan IPC-A-610 untuk kualitas perakitan elektronik.
Badan sertifikasi seperti UL atau Tüv melakukan pengujian independen untuk memverifikasi bahwa PCB memenuhi standar ini, termasuk evaluasi resistensi nyala, isolasi listrik, dan daya tahan mekanik. Desainer memasukkan margin keselamatan ke dalam peringkat komponen - misalnya, memilih kapasitor dengan peringkat tegangan 20% lebih tinggi dari tegangan operasi yang diharapkan - untuk memperhitungkan varian manufaktur atau lonjakan sementara.
Keterlacakan adalah aspek penting lain dari kepatuhan peraturan, karena produsen harus mendokumentasikan setiap tahap proses perakitan PCB, dari sumber material hingga pengujian akhir. Ini termasuk memelihara catatan angka lot komponen, pengidentifikasi batch solder, dan hasil inspeksi, memungkinkan penarikan atau investigasi yang cepat jika masalah keamanan muncul pasca penempatan.
Dengan memprioritaskan isolasi listrik, manajemen termal, perlindungan baterai, dan kepatuhan peraturan, rakitan PCB dalam rokok elektronik mencapai keamanan dan keandalan yang diperlukan untuk penggunaan konsumen. Langkah-langkah ini tidak hanya melindungi pengguna dari bahaya seperti kegagalan overheating atau baterai tetapi juga memastikan kinerja jangka panjang di pasar kompetitif di mana keamanan adalah fitur yang tidak dapat dinegosiasikan.
