当电路板工作电压超过 500V 时，PCB 设计的核心就不再只是走线、阻抗和层叠结构，而转变为：
- 爬电距离（Creepage）控制
- 电气间隙（Clearance）设计
- 材料 CTI 等级选择
- 绝缘配合（Insulation Coordination）
- 电场集中效应管理
在 电源模块、逆变器、X 光设备、EV 充电桩、工业电源控制系统 等应用中，高压 PCB 的工作电压通常在 1kV～20kV 以上。此时，一旦设计或制造失误，后果不是功能异常，而是击穿、拉弧、放电甚至安全事故。
本文将系统讲解高压 PCB 如何从设计 → 选材 → 布局 → 制造 → 测试 → 组装（PCBA），实现长期可靠运行。
1. 高压 PCB 设计的四大电气原则
高压 PCB 的安全性建立在四个基础概念上：
- 爬电距离（Creepage）：沿板面绝缘路径的距离
- 电气间隙（Clearance）：空气中的最短距离
- CTI（相比漏电起痕指数）：材料抗爬电能力
- 绝缘配合：系统级耐压规划
参考设计值（依据 IEC / UL，不同污染等级会有差异）：
| 工作电压 | 最小电气间隙 | FR4 最小爬电距离 |
| 1kV | 1.5–2.0 mm | 3.2–4.0 mm |
| 5kV | 6–8 mm | 10–12 mm |
| 10kV | 12–15 mm | 10–12 mm |
这也是为什么高压 PCB 往往尺寸更大、布局更疏、材料更特殊。
2. 高压 PCB 材料选择（CTI 决定可靠性）
普通 FR4 在高压环境下容易发生电痕（Tracking）和击穿风险，因此需选用：
- 高 CTI FR4（CTI ≥ 600）
- 陶瓷基板（极端高压/高温）
- PTFE / Teflon（高频 + 高压）
- Polyimide（热稳定性与介电稳定性）
- 加厚铜 + 加厚介质层
材料不仅影响耐压能力，还直接影响爬电距离设计要求。
3. 高压 PCB 的关键布局规则
布局失误是高压 PCB 拉弧的第一原因：
- 根据电压等级增加走线间距
- 避免尖锐铜角（电场集中）
- 使用开槽（slot）、隔离槽、绝缘屏障
- 高低压区域物理隔离
- 高压走线远离板边
很多时候，开槽比单纯加间距更有效。
4. 高压 PCB 叠层（Stackup）绝缘设计
多层板尤其要注意垂直方向的绝缘：
- 增加 HV 层之间的介质厚度
- 避免相邻层 HV 铜皮重叠
- 设计专用绝缘层
- 合理层对层配对
叠层不当会导致内部击穿，外观无法发现。
5. 如何防止拉弧、晕放（Corona）与击穿
常见诱因：
- 制造污染物残留
- 助焊剂残留
- 潮湿与灰尘
- 爬电距离不足
- 阻焊覆盖不良
工程对策：
- 铜边圆滑处理
- 三防漆（Conformal Coating）
- 高洁净度制造工艺
- 阻焊桥保护
6. 高压 PCB 的特殊制造要求
高压 PCB 绝不能按普通 PCB 工艺生产：
- 精密铣槽与隔离槽加工
- 钻孔毛刺严格控制
- 全流程洁净度管理
- 表面处理优选 ENIG（绝缘稳定）
在 景阳电子 的高压 PCB 项目中，会采用专用开槽程序、绝缘重点质检流程及清洁度检测标准，避免潜在放电风险。
7. 高压 PCB 的关键测试与检验
必不可少的测试项目：
- Hi-Pot 耐压测试
- 绝缘电阻（IR）测试
- AOI 检测铜毛刺与污染
- 切片检测介质厚度
通常 Hi-Pot 测试电压为工作电压的 2～3 倍。
8. 常见设计与制造错误
- 5kV 以上仍使用普通 FR4
- 忽略 CTI 指标
- 紧凑区域未开槽
- 叠层绝缘设计不足
- 组装污染
这些问题往往在高湿环境运行数月后才暴露。
9. 高压 PCB 的组装（PCBA）注意事项
很多高压 PCB 失效发生在组装阶段：
- 元件引脚间距需满足爬电要求
- 助焊剂必须彻底清洗
- 需喷涂三防漆或灌封
- 阻焊完整性至关重要
因此，高压 PCB 的 PCBA 应由熟悉绝缘要求的厂家完成。景阳电子 在电源与高压类 PCBA 方面具备成熟经验。
10. 高压 PCB 的典型应用
- 开关电源 / 电源模块
- 逆变器 / 变流器
- 医疗 X 光与影像设备
- EV 充电系统
- 工业电源控制
- 航空航天电子
共同点：对长期绝缘可靠性的极高要求。
11. 高压 PCB 价格是多少？
成本主要取决于材料、间距设计、开槽工艺和测试要求。
| 规格 | 打样价格 | 批量价格 |
| 2 层，高 CTI FR4，1kV | $80–$150 | $8–$15/pcs |
| 4 层，开槽设计，5kV | $300–$600 | $25–$45/pcs |
| 6 层，陶瓷/PTFE，10kV | $800–$1500 | $90–$160/pcs |
增加成本的因素包括：
- 开槽加工
- 特殊材料
- Hi-Pot 测试
- 高洁净度制造
12. 如何选择高压 PCB 制造商
必须具备：
- 高压项目经验
- Hi-Pot / IR 测试能力
- 精密开槽能力
- 高 CTI 材料供应链
- IPC / UL / ISO 认证
景阳电子 专注于高压 PCB 制造与组装，服务于电源、医疗、EV 与工业控制领域。
13. 结论
高压 PCB 的可靠性绝不仅仅来自设计，更来自：材料科学 + 布局规范 + 特殊制造工艺 + 严格洁净控制 + 绝缘意识下的 PCBA 组装只有设计与制造协同，才能让高压 PCB 在严苛环境下稳定运行数十年。
14. FAQ：高压 PCB 常见问题
5kV 需要多少爬电距离？
通常为 10–12 mm，依据标准与环境而定。
FR4 能用于高压 PCB 吗？
可以，但必须是高 CTI FR4，并配合开槽与足够间距。
什么是 Hi-Pot 测试？
施加工作电压 2～3 倍的耐压测试，验证绝缘可靠性。
为什么高压 PCB 会拉弧？
爬电不足、污染、铜角尖锐、材料选择错误。