IPC-2221B Espacement des conducteurs : le tableau que tout le monde lit mal

Une tension, cinq réponses différentes

Prenez 50 V entre deux conducteurs. Quel est l'espacement requis par la norme IPC-2221B ?

• B1, conducteurs internes : 0,1 mm
• B2, extérieur non revêtu, niveau de la mer jusqu'à 3050 m : 0,6 mm
• B3, extérieur avec revêtement polymère permanent : 0,13 mm

Même tension, un écart de 6 fois. La ligne que vous choisissez est plus importante que la tension sur la majeure partie de la plage pratique.

C'est tout l'intérêt du tableau, et c'est là que la plupart des erreurs se produisent : un dessin est vérifié par rapport à B2 lorsqu'il est enduit, et l'espacement est six fois supérieur à celui requis, ou comparé à B3 lorsque le revêtement n'a jamais été réellement spécifié dans les notes de fabrication.

Pourquoi le revêtement achète autant

Un conducteur externe non revêtu reste dans l'air, exposé à tout ce qui s'y trouve. Le mécanisme de défaillance n'est généralement pas la rupture diélectrique de l'entrefer, mais le suivi de la surface. La contamination et l'humidité forment un film conducteur sur la surface du laminé, et la décharge suit ce film au lieu de sauter par l'interstice.

C'est pourquoi B2 est beaucoup plus exigeant que B1. Un conducteur interne est encapsulé dans un laminé durci : il n'y a aucune surface sur laquelle la contamination pourrait atterrir et il n'y a pas de chemin d'humidité. Le seul mécanisme restant est la rupture diélectrique en masse, qui nécessite beaucoup moins de distance.

Un revêtement polymère permanent (B3) en rétablit la majeure partie. Il scelle la surface, de sorte que vous revenez à quelque chose de plus proche d'un mécanisme en vrac. Le revêtement conforme (B4) va encore plus loin.

Conséquence : sur un carton non couché, c'est la surface qui est le point faible, pas l'air. La propreté après assemblage est aussi importante que la géométrie. Les résidus de flux soumis à un procédé sans nettoyage constituent un contaminant conducteur s'ils ne sont pas complètement refondus.

Altitude

L'air s'amincit et sa résistance à la dégradation diminue avec lui. Au-delà de 3050 m, l'IPC applique un facteur de déclassement à l'espacement extérieur non revêtu.

Cela concerne l'avionique et les équipements à haute altitude, mais également tout ce qui est expédié par voie aérienne dans une soute non pressurisée et tout ce qui est qualifié en altitude. Si la spécification de votre produit indique une altitude de fonctionnement supérieure à 3 km, les chiffres B2 du tableau ne sont pas ceux dont vous avez besoin.

Les conducteurs revêtus sont beaucoup moins affectés, car le mécanisme n'est plus une décharge superficielle dans l'air. Le revêtement est souvent la solution la moins coûteuse à une exigence d'altitude que d'ouvrir tous les espaces libres de la planche.

Ce que la table n'est pas

La norme IPC-2221B vous donne une marge de fuite et une marge de manœuvre pour une isolation fonctionnelle sur un panneau nu. Il ne s'agit pas d'une norme de sécurité.

Si vous avez un réseau électrique ou si vous avez besoin d'une isolation renforcée ou basique entre une tension dangereuse et un circuit accessible à l'utilisateur, la norme IEC 60664-1 et la norme de produit correspondante s'appliquent, et leur nombre est considérablement plus élevé. Ils indiquent également le degré de pollution, le groupe de matériaux (CTI) et la distinction entre fuite et élimination en tant que quantités distinctes.

La norme IPC-2221B les regroupe en un seul chiffre dans un seul but. Son utilisation lorsqu'une norme de sécurité s'applique constitue un manquement à la conformité, et non une approximation prudente.

Conseils pratiques

Décidez du revêtement avant de procéder à l'acheminement, pas après. Il modifie les dégagements d'un facteur quatre ou plus, et la mise à niveau du revêtement sur un design qui supposait que cela n'aiderait pas si les notes de fabrication ne l'indiquaient jamais. Indiquez explicitement la condition dans les notes d'usine. « Conformal coat per IPC-CC-830" est une spécification. « Coated » ne l'est pas. Appliquez l'espacement à la tension la plus défavorable, et non à la tension nominale. Un rail de 48 V lors d'une décharge de charge ou d'un coup de pied inductif peut être plusieurs fois supérieur à la valeur nominale, et l'espacement doit survivre aux transitoires. Vérifiez les deux côtés d'un via. Un via transportant un filet haute tension possède un anneau annulaire sur chaque couche, et l'espacement par rapport au cuivre voisin doit également tenir sur les couches internes, où les numéros B1 s'appliquent et où les outils de contrôle ne sont parfois pas visibles. Ne vous fiez pas au masque de soudure comme revêtement. Le masque de soudure n'est pas un revêtement polymère permanent au sens de la norme IPC-2221B. Il est poreux, mince sur les bords conducteurs et n'est pas adapté à cette fin.

Le calculateur d'espacement minimum des conducteurs renvoie toutes les conditions IPC-2221B côte à côte pour une tension donnée, avec un déclassement d'altitude, afin que vous puissiez voir le coût de chaque choix avant de vous engager.