Diseño de placas de circuito impreso para equipos de seguridad intrínseca según la norma 60079-11

Question

Una pregunta general sobre el diseño de PCB de equipos según la norma 60070-11 para seguridad intrínseca tipo "ib" o superior. A menudo, y más que nunca, los equipos electrónicos con certificación ATEX requieren una electrónica compleja y un diseño de placas de circuito impreso multicapa y de alta densidad.

El equipo que estoy desarrollando actualmente está siendo diseñado desde el principio para que tenga igualmente la certificación ATEX (y eventualmente IECEx), además de tener la certificación CE y/o FCC. Así que en el diseño actual de la placa de circuito impreso se incluye la protección Zener contra sobretensiones con las potencias nominales correctas, las resistencias infalibles en serie con grandes inductancias, fusibles, etc., todo previsto desde el principio. Esto nos evita tener que rediseñar la placa para un producto específico ATEX. Para los productos no ATEX, los componentes de protección se omiten en la mayoría de los casos o se sustituyen por derivaciones de 0 ohmios, etc.

Un problema que estoy teniendo con el diseño de PCB a 60079-11 es lo que parece ser una distancia de separación mínima bastante limitante para la categoría de sobretensión, que en nuestro caso es 10V, Categoría I, ya que es todo 3,3V digital y algunos analógicos. Una bomba de carga de refuerzo de 12V para la pantalla OLED, pero esta es de baja corriente y con fusible a < 150mA.

En el anexo F, "Distancias de separación alternativas para placas de circuitos impresos ensambladas y separación de componentes", la tabla F1 - Distancias de separación, etc. resume esto, y se puede ver que el límite inferior es básicamente 0,2 mm para la mayoría de los casos, incluyendo encapsulado, recubrimiento, etc.

Parece que este límite inferior está "fuera de contacto" con los diseños modernos de PCB que utilizan BGA de 0,5 mm e incluso de 0,3 mm de paso, o apilamientos de más de 10 capas para las PCB. En mi caso, tengo un BGA de 0,5 mm de paso y una placa de circuito impreso de 8 capas y 1,6 mm. Para enrutar las líneas BGA estoy obligado a tener una separación entre conductores < 0,2mm (0,17mm más o menos), y en otro caso, un pequeño BGA analógico con paso de 0,3mm, esta separación es incluso menor, de hecho 0,1mm en dos o tres pines.

La otra cuestión es la separación entre capas, que no parece tratarse de ninguna manera en esta norma (aparte de la separación mínima entre conductores, como en la tabla F1). Los fabricantes de circuitos impresos construyen las pilas con preimpregnados de menos de 0,2 mm de grosor y, en la mayoría de los casos, de menos de 0,1 mm. Los núcleos pueden ser de 0,2mm fácilmente disponibles... pero esto de nuevo crea una situación con separación de conductor a conductor a < 0,2mm mínimo como en la tabla F1.

¿Qué más da? Según la norma 60079-11, la mayoría de estas pilas de placas de circuito impreso y BGA, etc., serían prácticamente imposibles de certificar, ya que el límite inferior de 0,2 mm en la separación de conductores es claramente inalcanzable. ¿Hay alguna solución que me haya perdido en la norma?

He visto que se comercializan teléfonos móviles con certificación ATEX, lo que implica que lo más probable es que contengan componentes BGA y placas de circuito impreso multicapa (> 8 capas) y de alta densidad. ¿Cómo obtienen la certificación de seguridad intrínseca para las zonas 1 y 2, que siguen exigiendo 60079-11?

En este caso, ¿es la mera realización de pruebas en un laboratorio de certificación ATEX la única forma de garantizar el aprobado para la certificación de seguridad intrínseca?

gracias de antemano por cualquier sugerencia o referencia que pueda tratar esto en la 60079-11.

Mike

Answer 1

Lo que es importante es darse cuenta de que las distancias son necesarias sólo si la seguridad intrínseca se verá comprometida por un corto circuito (que es el modelo de falla, si usted no tiene la distancia que debe asumir un cortocircuito entre las líneas).

Como el diseño de su dispositivo en su concepto deben ser conscientes de eso y de su ICs debe estar en un área donde la seguridad intrínseca se celebrará hasta incluso si se produce un cortocircuito. De esa manera no hay ningún requisito de la distancia y se puede utilizar BGAs y otras finas acamparon dispositivos.

Lo mismo es cierto para el PCB de la pila. En áreas críticas usted tiene que tener esas distancias, pero en las áreas protegidas, usted puede conseguir tan cerca como usted desea. Capa a capa de separación cae bajo "a la distancia de Separación a través del aislamiento sólido", así que no hay regla especial se aplica allí.

Yo no soy una autoridad en el campo y puede dar sólo la recomendación de involucrar a su certificación de inspector temprano en el proceso y hablar a través de su concepto antes de hacer la gran obra. Hemos tenido algunos cambios serios en nuestros circuitos, porque de nuestro concepto de la no coincidencia de lo que se esperaba y los malentendidos de la norma.