Espaçamento entre condutores IPC-2221B: a tabela que todos lêem de forma errada

Uma voltagem, cinco respostas diferentes

Pegue 50 V entre dois condutores. Qual espaçamento o IPC-2221B exige?

• B1, condutores internos: 0,1 mm
• B2, externo sem revestimento, nível do mar até 3050 m: 0,6 mm
• B3, externo com revestimento permanente de polímero: 0,13 mm

Mesma voltagem, um spread de 6 ×. A linha que você escolhe é mais importante do que a voltagem na maior parte da faixa prática.

Esse é o objetivo principal da tabela, e é aí que a maioria dos erros acontece: um design é comparado com B2 quando é revestido e acaba com seis vezes o espaçamento necessário, ou comparado com B3 quando o revestimento nunca foi realmente especificado nas notas de fábrica.

Por que o revestimento compra tanto

Um condutor externo não revestido fica no ar, exposto ao que quer que caia sobre ele. O mecanismo de falha geralmente não é a quebra dielétrica do espaço de ar — é o rastreamento da superfície. A contaminação e a umidade formam uma película condutora na superfície do laminado, e a descarga segue essa película em vez de pular a lacuna.

É por isso que o B2 é muito mais exigente do que o B1. Um condutor interno é encapsulado em laminado curado: não há superfície para a contaminação cair e nenhum caminho de umidade. O único mecanismo restante é a quebra dielétrica em massa, que precisa de muito menos distância.

Um revestimento de polímero permanente (B3) restaura a maior parte disso. Ele sela a superfície, então você volta a algo mais próximo de um mecanismo de massa. O revestimento isolante (B4) vai ainda mais longe.

A consequência: em uma placa não revestida, a área é o ponto fraco, não o ar. A limpeza após a montagem é tão importante quanto a geometria. O resíduo de fluxo em um processo sem limpeza é um contaminante condutor se não for totalmente refluído.

Altitude

O ar fica mais fino e sua força de decomposição diminui com ele. Acima de 3050 m, o IPC aplica um fator de redução ao espaçamento externo não revestido.

Isso captura aviônicos e equipamentos de alta altitude, mas também qualquer coisa transportada por via aérea em um porão não pressurizado e qualquer coisa qualificada em altitude. Se a especificação do seu produto indicar uma altitude operacional acima de 3 km, os números B2 na tabela não são os números de que você precisa.

Os condutores revestidos são muito menos afetados, porque o mecanismo não é mais uma descarga superficial pelo ar. O revestimento geralmente é a resposta mais barata para um requisito de altitude do que abrir todas as folgas na placa.

O que a mesa não é

O IPC-2221B oferece fuga e folga para isolamento funcional em uma placa nua. Não é um padrão de segurança.

Se você tiver rede elétrica na placa ou qualquer requisito de isolamento reforçado ou básico entre uma tensão perigosa e um circuito acessível ao usuário, a IEC 60664-1 e o padrão de produto relevante prevalecem — e seus números são consideravelmente maiores. Eles também incluem o grau de poluição, o grupo de materiais (CTI) e a distinção entre dispersão e depuração em quantidades separadas.

O IPC-2221B os divide em um número para uma finalidade. Usá-lo onde um padrão de segurança se aplica é uma falha de conformidade, não uma aproximação conservadora.

Orientação prática

Decida o revestimento antes da rota, não depois. Ele altera as folgas por um fator de quatro ou mais e adapta o revestimento a um design que supunha que não ajudaria se as notas fabulosas nunca dissessem isso. Coloque explicitamente a condição nas notas de fabricação. “Revestimento conforme IPC-CC-830" é uma especificação. “Revestido” não é. Aplique o espaçamento à tensão do pior caso, não à nominal. Um trilho de 48 V durante um despejo de carga ou um chute indutivo pode ser várias vezes nominal, e o espaçamento deve sobreviver ao transiente. Verifique os dois lados de uma via. Uma via que carrega uma rede de alta tensão tem um anel anular em cada camada, e o espaçamento com o cobre vizinho também deve se manter nas camadas internas — onde os números B1 se aplicam e as ferramentas de verificação às vezes não parecem. Não confie na máscara de solda como revestimento. A máscara de solda não é um revestimento de polímero permanente no sentido IPC-2221B. É poroso, fino sobre as bordas do condutor e não é qualificado para esse fim.

A calculadora de espaçamento mínimo do condutor retorna todas as condições do IPC-2221B lado a lado para uma determinada tensão, com redução de altitude, para que você possa ver o custo de cada opção antes de se comprometer.