전자 담배의 PCB 조립에 대한 안전 요구 사항
전자 담배 또는 vaping 장치는 PCB 어셈블리에 의존하여 전력 전달을 관리하고 가열 요소를 제어하며 작동 중에 사용자 안전을 보장합니다. 사용자와의 직접적인 상호 작용과 액체, 열 및 전류에 대한 노출을 고려할 때,이 PCB는 과열, 단락 또는 배터리 고장과 같은 오작동을 방지하기 위해 엄격한 안전 표준을 준수해야합니다. 이를 달성하려면 구성 요소 선택, 전기 분리, 열 관리 및 산업 규정 준수에주의를 기울여야합니다.
단락을 방지하기위한 전기 분리 및 절연
전자 담배 PCB는 전자 액체 또는 우발적 유출로부터의 응축이 흔적이나 구성 요소 사이에 전도성 경로를 만들어 단락으로 이어질 수있는 환경에서 작동합니다. 이러한 위험을 완화하기 위해 설계자는 PCB 표면에 적용된 컨 포멀 코팅부터 시작하여 다층 단열 전략을 구현합니다. 종종 아크릴, 실리콘 또는 우레탄으로 만들어진이 코팅은 열 팽창을 수용 할 수있는 유연성을 유지하면서 수분 및 화학 물질에 대한 보호 장벽을 형성합니다.
소형 vaping 장치에 사용되는 양면 PCB는 전도성 층 간의 정확한 간격이 필요합니다. 아크, 특히 배터리 커넥터 나 가열 코일과 같은 고전압 구성 요소 근처. 동일한 층과 층 간의 트레이스 사이의 물리적 분리 인 클리어런스 및 크리후지 거리는 장치의 작동 전압 및 환경 조건에 따라 계산됩니다. 예를 들어, 추적 사이의 거리를 늘리면 오염 물질이 간격을 연결할 때 전기 방전 가능성이 줄어 듭니다.
분리 기술은 옵토 커플러 또는 변압기가 전력 단계에서 전기적으로 분리 된 제어 회로를 전기적으로 분리하는 구성 요소 수준 설계로 확장됩니다. 이로 인해 난방 요소 회로의 전압 스파이크 또는 결함이 배터리 관리 시스템 (BMS)과 같은 민감한 영역으로 전파되는 것을 방지합니다. 조립하는 동안 자동화 된 광학 검사 (AOI)는 격리 갭이 설계 사양을 충족하여 중요한 구성 요소의 수동 배치 중에 인간 오류의 위험을 줄인다는 것을 확인합니다.
가열 요소의 안전한 작동을위한 열 관리
전자 담배의 가열 코일은 상당한 전류를 끌어내어 PCB 나 주변 부품을 손상시키지 않도록 효율적으로 소산 해야하는 열을 생성합니다. 온도가 상승하는 열 런 어웨이는 부품 분해를 가속화하는 것이 주요 관심사입니다. 배터리 폭발이나 장치 오작동으로 이어질 수 있습니다. 열을 관리하기 위해 디자이너는 열 비아를 통합합니다. 열 바이아 (PCB의 상단 층에서 내부 또는 하단 층으로 열을 전달하는 도금 구멍)는 소산을 위해 더 큰 구리 영역이 있습니다.
알루미늄-코어 PCB 또는 금속-지원 기판과 같은 고열 조도성 물질은 때때로 전통적인 FR-4 대신 열 확산을 개선하기 위해 사용됩니다. 이 재료는 가열 코일 드라이버 회로 근처의 현지화 된 핫스팟을 줄여서 전반적으로 균일 한 온도 분포를 보장합니다. 가열 요소에 가깝게 배치 된 온도 센서는 실시간으로 작동 조건을 실시간으로 모니터링하여 임계 값을 초과하는 경우 자동 종료와 같은 안전 메커니즘을 트리거합니다.
PCB 레이아웃 동안, 마이크로 컨트롤러 또는 커패시터와 같은 열에 민감한 부품은 열 응력을 최소화하기 위해 가열 구역에서 멀리 떨어져 있습니다. 또한, 고온 저항성을 갖는 솔더 마스크는 열에 장기간 노출 된 상태에서 열화를 방지하여 전기 절연 및 추적 무결성을 유지합니다. 또한 제조업체는 열 사이클링 테스트를 수행하여 실제 사용 패턴을 시뮬레이션하여 반복 가열 및 냉각주기와 관련된 잠재적 인 실패 지점을 식별합니다.
전자 담배에 일반적으로 사용되는 과충전/방전에 대한 배터리 관리 및 보호는
과충전, 과잉 차저 및 단락을 방지하기 위해 강력한 보호 회로가 필요하며,이 모든 것은 열 사건이나 치명적인 실패로 이어질 수 있습니다. PCB 어셈블리는 배터리 전압, 전류 및 온도를 모니터링하는 BMS를 통합하여 충전 속도를 동적으로 조정하거나 안전하지 않은 조건이 감지되면 배터리를 분리합니다.
BMS의 주요 구성 요소에는 배터리가 최대 안전 전압 및 저전압 잠금 (UVLO) 메커니즘에 도달 할 때 충전을 중단하는 오버 전압 보호 (OVP) 회로가 포함되어있어 임계 임계 값 아래에 방전을 방지하는 배터리의 내부 구조를 손상시킬 수 있습니다. 전류 제한 저항 및 퓨즈는 또한 PCB에 내장되어 고출력 추첨 또는 우발적 인 반바지 중에 과도한 전류 흐름을 제한하여 배터리와 사용자를 모두 보호합니다.
탈착식 배터리가있는 장치의 경우 PCB 접점은 반복 된 삽입 후에도 부식에 저항하고 일관된 전기 연결을 유지하도록 설계되어야합니다. 스프링로드 또는 금도금 접점은 충전 또는 배출 중에 저항을 줄이고 열 발생을 최소화합니다. 어셈블리 중에 자동화 된 납땜 공정은 BMS와 배터리 터미널 간의 안정적인 연결을 보장하는 반면 X- 선 검사는 표면 마운트 구성 요소 아래 솔더 조인트의 무결성을 확인합니다.
규제 표준 및 인증 요구 사항 준수
전자 담배 PCB 어셈블리는 시장 수용 및 사용자 신뢰를 보장하기 위해 국제 안전 표준을 준수해야합니다. 유럽 PCB의 경우 이는 배터리 안전을위한 IEC 62133과 같은 표준을 준수하고 전자 어셈블리 품질의 경우 IPC-A-610을 준수합니다.
UL 또는 Tüv와 같은 인증 기관은 화염 저항, 전기 단열재 및 기계적 내구성 평가를 포함하여 PCB가 이러한 표준을 충족하는지 확인하기 위해 독립적 인 테스트를 수행합니다. 설계자는 안전 마진을 구성 요소 등급에 통합합니다 (예 : 예상되는 작동 전압보다 20% 높은 전압 등급의 커패시터를 선택하여 차이 또는 과도 스파이크를 설명합니다.
제조업체는 재료 소싱에서 최종 테스트에 이르기까지 PCB 어셈블리 프로세스의 모든 단계를 문서화해야하므로 추적 성은 규제 준수의 또 다른 중요한 측면입니다. 여기에는 구성 요소 로트 번호, 솔더 배치 식별자 및 검사 결과의 기록 유지가 포함되어있어 안전 문제가 배포 후 빠른 리콜 또는 조사가 가능합니다.
전자 담배의 PCB 어셈블리는 전기 분리, 열 관리, 배터리 보호 및 규제 준수를 우선시함으로써 소비자 사용에 필요한 안전성과 신뢰성을 달성합니다. 이러한 조치는 과열 또는 배터리 고장과 같은 위험으로부터 사용자를 보호 할뿐만 아니라 안전이 협상 불가능한 기능인 경쟁 시장에서 장기 성능을 보장합니다.
