Ficha de referencia
Reglas de diseño de PCB
Ancho de pista y corriente, separación, anillos, taladros, grosor de cobre
Reglas de diseño de PCB
Anchos de pista según el ajuste de curva de IPC-2221, I = 0.048 × ΔT^0.44 × A^0.725 en capas externas, con A la sección en mil² y la mitad de la constante en capas internas. ΔT es cuánto más caliente que el ambiente dejas que funcione el cobre: 10 °C es el margen normal, 20 °C es defendible para un tramo corto hasta un conector. Las capas internas llevan aproximadamente la mitad, porque no hay aire al que ceder el calor. Las cifras son para una pista desnuda en una placa normal — una pista bajo un componente, en una caja sellada o junto a otra pista caliente lo hace peor. Trata los números como un punto de partida conservador, no como un resultado certificado: la norma más reciente IPC-2152 permite algo más de corriente en muchas placas, y todo lo que sea crítico para la seguridad merece un cálculo completo con el apilado real.
| Ancho | 1 oz externa, +10 °C | 1 oz externa, +20 °C | 2 oz externa, +10 °C | 1 oz interna, +10 °C | 1 oz interna, +20 °C |
|---|---|---|---|---|---|
| 0.15 mm (6 mil) | 0.6 A | 0.8 A | 1.0 A | 0.3 A | 0.4 A |
| 0.2 mm (8 mil) | 0.7 A | 1.0 A | 1.2 A | 0.4 A | 0.5 A |
| 0.25 mm (10 mil) | 0.9 A | 1.2 A | 1.4 A | 0.4 A | 0.6 A |
| 0.4 mm (16 mil) | 1.2 A | 1.7 A | 2.0 A | 0.6 A | 0.8 A |
| 0.5 mm (20 mil) | 1.4 A | 2.0 A | 2.4 A | 0.7 A | 1.0 A |
| 0.75 mm (30 mil) | 1.9 A | 2.6 A | 3.2 A | 1.0 A | 1.3 A |
| 1.0 mm (39 mil) | 2.4 A | 3.2 A | 4.0 A | 1.2 A | 1.6 A |
| 1.5 mm (59 mil) | 3.2 A | 4.4 A | 5.3 A | 1.6 A | 2.2 A |
| 2.0 mm (79 mil) | 4.0 A | 5.4 A | 6.5 A | 2.0 A | 2.7 A |
| 2.5 mm (98 mil) | 4.6 A | 6.3 A | 7.7 A | 2.3 A | 3.2 A |
| 5.0 mm (197 mil) | 7.7 A | 10.4 A | 12.7 A | 3.8 A | 5.2 A |
Separación según la tabla 6-1 de IPC-2221, elegida por la tensión entre los dos conductores y no por la tensión de cualquiera de ellos respecto a tierra. El recubrimiento recupera la mayor parte de la distancia, por eso una placa de 230 V está barnizada o es físicamente grande. Fíjate en el salto a 31 V en una capa externa desnuda: el mismo hueco de 0.1 mm que va bien para lógica es seis veces demasiado pequeño para un raíl de 48 V.
| Tensión entre conductores | Capa interna (B1) | Externa, desnuda (B2) | Externa, recubierta (B4) |
|---|---|---|---|
| 0–15 V | 0.05 mm | 0.1 mm | 0.05 mm |
| 16–30 V | 0.05 mm | 0.1 mm | 0.05 mm |
| 31–50 V | 0.1 mm | 0.6 mm | 0.13 mm |
| 51–100 V | 0.1 mm | 0.6 mm | 0.13 mm |
| 101–150 V | 0.2 mm | 0.6 mm | 0.4 mm |
| 151–170 V | 0.2 mm | 1.25 mm | 0.4 mm |
| 171–250 V | 0.2 mm | 1.25 mm | 0.4 mm |
| 251–300 V | 0.2 mm | 1.25 mm | 0.4 mm |
| 301–500 V | 0.25 mm | 2.5 mm | 0.8 mm |
| Por encima de 500 V | 0.0025 mm por voltio | 0.005 mm por voltio | 0.00305 mm por voltio |
Esas son cifras de aislamiento funcional. El aislamiento del que depende la seguridad de alguien — de la red a un lado de baja tensión que el usuario puede tocar, o a través de la barrera de un optoacoplador — se rige en cambio por las tablas de distancia de fuga y de aislamiento de IEC 62368-1, y se mide en milímetros: varias veces lo que pide IPC-2221, normalmente con una ranura fresada en la placa bajo el aislador.
| Regla | Holgada | Agresiva | Por qué |
|---|---|---|---|
| Ancho de pista / separación, 1 oz capa externa | 0.15 mm / 0.15 mm | 0.09 mm / 0.09 mm | Aproximadamente el doble de ambos para cobre de 2 oz — el cobre grueso se graba por los lados además de por arriba, así que el ácido se come una pista fina por la mitad |
| Anillo anular, por lado | 0.15 mm | 0.10 mm | Diámetro del pad = agujero acabado + dos veces esto. Por debajo de 0.1 mm pagas por placas descartadas por rotura del anillo |
| Agujero acabado, vía | 0.3 mm | 0.2 mm | Por debajo de unos 0.15 mm el agujero se taladra con láser y se cobra como otro producto |
| Agujero acabado, patilla de componente | Ø patilla + 0.25 mm | Ø patilla + 0.15 mm | Demasiado justo y la pieza no asienta; demasiado holgado y el estaño nunca sube por el barril |
| Tamaños de taladro | Incrementos de 0.05 mm | — | Especifica el agujero acabado y deja que el fabricante elija la broca — el metalizado quita unos 0.05 mm al diámetro |
| Cobre al borde de la placa | 0.5 mm | 0.25 mm | La fresa se desvía, y el cobre expuesto en el borde hace cortocircuito con una caja metálica |
| Puente de máscara de soldadura entre pads | 0.1 mm | 0.075 mm | Por debajo de esto el fabricante elimina el puente y los dos pads comparten una sola abertura — la causa habitual de puentes de estaño en paso fino |
| Expansión de la máscara de soldadura, por lado | 0.05 mm | 0.025 mm | Con expansión cero la máscara cae sobre el pad en cuanto el registro se desvía |
| Serigrafía: ancho de línea / altura de texto | 0.15 mm / 1.0 mm | 0.1 mm / 0.8 mm | Más fina desaparece al imprimir, y la serigrafía sobre un pad se elimina — llevándose tu designador con ella |
| Vía en pad | Evítalo | Rellena y tapada | Una vía abierta dentro de un pad absorbe el estaño de la soldadura y lo baja por el barril |
El peso del cobre es un espesor, no una calidad: 1 oz/ft² = 35 µm ≈ 0.5 mΩ por cuadro, 2 oz = 70 µm ≈ 0.25 mΩ por cuadro, 0.5 oz = 17.5 µm ≈ 1 mΩ por cuadro, 3 oz = 105 µm para placas de potencia. Con la misma anchura, la corriente escala con el cobre elevado a 0.725: unas 1.65× las cifras de 1 oz en 2 oz, 2.2× en 3 oz, 0.6× en 0.5 oz — y un cobre más grueso eleva el ancho y la separación mínimos de la mayoría de fabricantes, a menudo a 6–8 mil en vez de 4–5. "Por cuadro" no depende de la forma, así que una pista de 0.25 mm y 25 mm de largo son 100 cuadros de cobre de 1 oz — unos 50 mΩ, y medio voltio perdido a 10 A. Salvo que especifiques otra cosa recibirás capas externas de 1 oz, y en un apilado barato de 4 capas las internas suelen ser de 0.5 oz, lo que vuelve a dividir por dos todas las cifras de capa interna de arriba.
