Voltaje máximo permitido entre trazas de PCB

Tengo cierta confusión con respecto a las pautas para el espacio libre entre las trazas de PCB sin recubrimiento de la superficie (específicamente las almohadillas de los componentes). Las pautas IPC-2221 y otras pautas y estándares indican espacios que no parecen tener mucho sentido.

Tenía la intención de usar un conector con 48 V CC hasta que me di cuenta de que estaba clasificado para un máximo de 30 V, al tratar de averiguar por qué me di cuenta de que las almohadillas tenían un paso de 1,25 mm, lo que dejaba menos de 0,6 mm entre almohadillas, violando así las indicaciones de IPC-2221. Los pines del conector en sí mismos están espaciados a 2,5 mm, lo que deja mucho espacio libre de lo contrario.

Estas indicaciones saltan de 0,1mm para V<=30V a un mínimo de 0,6mm para 30V < V < 150V (otras normas indican 0,4mm para V<50V, no tengo acceso a EN 60664-1). Tales saltos parecen bastante excesivos.

Entiendo que el aire puede soportar un campo de 3 kV/mm (es decir, 300 V @ 0,1 mm), por lo que claramente esto debe ser un requisito de contaminación superficial y fuga más que un requisito de espacio libre. O tal vez también esté destinado a tener en cuenta los aumentos de campo debido a las esquinas de 90°. Pero incluso encontré un documento de prueba militar que recomienda tan solo 0,13 mm para 100 V para altitudes de <3000 pies.

Estoy bastante seguro de que muchos fabricantes están por debajo de las recomendaciones de IPC (p. ej., estoy usando un convertidor CC-CC clasificado para una entrada de 60 V en un paquete BGA con un paso de bola de 1 mm y una dimensión máxima de bola de 0,7 mm, lo que lleva a <0,3 mm espaciado de pcb), el fabricante ni siquiera sugiere usar un sellador para la parte inferior del IC.

Además de someter la placa ensamblada a pruebas (costosas), ¿hay alguna forma de especificar de manera responsable una distancia menor entre las trazas?

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Respuestas (2)

He investigado mucho sobre esto y, lamentablemente, no es tan sencillo como parece. Todos se refieren a IPC2221A porque ese es el estándar de facto, pero las pruebas que realizó UL fueron limitadas y las pruebas posteriores encontraron que las diferencias entre la capa externa e interna son básicamente insignificantes a pesar de que el estándar muestra una gran diferencia.

El grado de contaminación y el tipo de aislamiento del tablero juegan un papel muy importante y pueden variar los números de espacio libre en un factor de ~6x cuando se combinan. De acuerdo con la primera tabla a continuación, 0,5 mm manejará 150V. Otras tablas dicen cosas diferentes (ver segunda tabla). Además, tenga en cuenta que cuando diseña una placa para que funcione a 150 V, UL prueba a un voltaje mucho más alto para garantizar el cumplimiento. Hay un enorme margen de seguridad incorporado a estos estándares. La última prueba en la que participé funcionó a 1000 V más el doble del voltaje de funcionamiento de 138 V pico, lo que da alrededor de 1280 V. La razón principal por la que realizan estas pruebas es en el caso de un gran aumento de voltaje en la línea debido a la explosión de un transformador o similar. No quieren matar a alguien que tenga el dispositivo. Si su dispositivo no pondrá a nadie en peligro, tiene mucho menos de qué preocuparse.

En mi opinión, está bien con ese conector si no necesita pasar ningún estándar importante.

Al final del día, debe probar su unidad en el entorno en el que planea usarla para determinar si funcionará.

Tabla de Liquidaciones para 150/300V

Tabla IPC (No concuerda con la primera tabla)

De hecho, tengo que aprobar las normas más estrictas que se aplican a los dispositivos médicos no implantados. 60601-1 y -2. El hecho de que no exista un estándar razonable para esto en ninguna parte y que los fabricantes de piezas hagan lo que quieran es molesto por decir lo menos.

Las máquinas que fabrican las trazas, almohadillas, etc. no son 100% precisas. Tienen tolerancias probablemente especificadas como +/-d, siendo d cierta distancia. Es probable que estas tolerancias se tengan en cuenta en las cifras conservadoras de las holguras. No creo que esta sea una respuesta completa a la pregunta, pero es uno de los factores a considerar.

Una tecnología que permite trazas de 0,1 mm con espaciamientos de 0,1 mm no tendría ningún problema con un espaciamiento de 0,2 mm, no hay necesidad de saltar hasta 9,6 mm como indican las recomendaciones.
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