Fiche de référence
Règles de conception de PCB
Largeur de piste et courant, espacement, pastilles, perçages, épaisseur de cuivre
Règles de conception de PCB
Largeurs de piste issues de l'ajustement de courbe IPC-2221, I = 0.048 × ΔT^0.44 × A^0.725 sur les couches externes, avec A la section en mil² et la moitié de la constante sur les couches internes. ΔT est l'échauffement que vous acceptez pour le cuivre au-dessus de l'ambiante : 10 °C est le budget normal, 20 °C se défend pour un court trajet vers un connecteur. Les couches internes en supportent environ la moitié, car il n'y a pas d'air pour évacuer la chaleur. Les valeurs sont pour une piste nue sur une carte normale — une piste sous un composant, dans un boîtier fermé ou à côté d'une autre piste chaude fait moins bien. Prenez ces chiffres comme un point de départ prudent, pas un résultat certifié : la norme plus récente IPC-2152 autorise un peu plus de courant sur beaucoup de cartes, et tout ce qui touche à la sécurité mérite un calcul complet sur l'empilement réel.
| Largeur | 1 oz externe, +10 °C | 1 oz externe, +20 °C | 2 oz externe, +10 °C | 1 oz interne, +10 °C | 1 oz interne, +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 |
Isolement selon le tableau 6-1 de l'IPC-2221, choisi d'après la tension entre les deux conducteurs plutôt que d'après la tension de l'un d'eux par rapport à la masse. Un vernis de tropicalisation récupère l'essentiel de la distance, c'est pourquoi une carte 230 V est soit vernie, soit physiquement grande. Notez le saut à 31 V sur une couche externe nue : le même écart de 0.1 mm qui convient à la logique est six fois trop petit pour un rail de 48 V.
| Tension entre conducteurs | Couche interne (B1) | Externe, nue (B2) | Externe, vernie (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 |
| Au-delà de 500 V | 0.0025 mm par volt | 0.005 mm par volt | 0.00305 mm par volt |
Ce sont des valeurs d'isolation fonctionnelle. Une isolation dont dépend la sécurité de quelqu'un — du secteur vers un côté basse tension accessible à l'utilisateur, ou à travers la barrière d'un optocoupleur — relève plutôt des tableaux de lignes de fuite et de distances d'isolement de l'IEC 62368-1, et se chiffre en millimètres : plusieurs fois ce qu'exige l'IPC-2221, généralement avec une fente fraisée à travers la carte sous l'isolateur.
| Règle | Confortable | Agressive | Pourquoi |
|---|---|---|---|
| Largeur de piste / espacement, 1 oz couche externe | 0.15 mm / 0.15 mm | 0.09 mm / 0.09 mm | Doublez à peu près les deux pour du cuivre 2 oz — le cuivre épais est gravé par les côtés autant que par le dessus, donc l'agent de gravure ronge une piste fine de moitié |
| Couronne, par côté | 0.15 mm | 0.10 mm | Diamètre de pastille = trou fini + deux fois cette valeur. En dessous de 0.1 mm, vous payez des rebuts par débordement |
| Trou fini, via | 0.3 mm | 0.2 mm | Sous environ 0.15 mm, le trou est percé au laser et facturé comme un autre produit |
| Trou fini, patte de composant | Ø patte + 0.25 mm | Ø patte + 0.15 mm | Trop serré, le composant ne s'enfonce pas ; trop large, la soudure ne remonte jamais dans le fût |
| Diamètres de perçage | Pas de 0.05 mm | — | Spécifiez le trou fini et laissez le fabricant choisir le foret — la métallisation retire environ 0.05 mm au diamètre |
| Cuivre au bord de la carte | 0.5 mm | 0.25 mm | La fraise dévie, et le cuivre exposé au bord fait court-circuit avec un boîtier métallique |
| Digue de vernis épargne entre pastilles | 0.1 mm | 0.075 mm | En dessous, le fabricant supprime la digue et les deux pastilles partagent une seule ouverture — la cause habituelle des ponts au pas fin |
| Expansion du vernis épargne, par côté | 0.05 mm | 0.025 mm | Une expansion nulle met du vernis sur la pastille dès que le repérage dérive |
| Sérigraphie : largeur de trait / hauteur de texte | 0.15 mm / 1.0 mm | 0.1 mm / 0.8 mm | Plus fin, il disparaît à l'impression, et la sérigraphie sur une pastille est supprimée — avec votre repère |
| Via dans la pastille | À éviter | Rempli et bouché | Un via ouvert dans une pastille aspire la soudure hors du joint et dans le fût |
Le grammage du cuivre est une épaisseur, pas une qualité : 1 oz/ft² = 35 µm ≈ 0.5 mΩ par carré, 2 oz = 70 µm ≈ 0.25 mΩ par carré, 0.5 oz = 17.5 µm ≈ 1 mΩ par carré, 3 oz = 105 µm pour les cartes de puissance. À largeur égale, le courant évolue avec le cuivre à la puissance 0.725 : environ 1.65× les valeurs 1 oz en 2 oz, 2.2× en 3 oz, 0.6× en 0.5 oz — et un cuivre plus épais relève la piste et l'espacement minimaux de la plupart des fabricants, souvent à 6–8 mil au lieu de 4–5. « Par carré » ne dépend pas de la forme, donc une piste de 0.25 mm sur 25 mm de long fait 100 carrés de cuivre 1 oz — environ 50 mΩ, et un demi-volt perdu à 10 A. Sauf indication contraire, vous obtenez des couches externes en 1 oz, et sur un empilement 4 couches bon marché les couches internes sont souvent en 0.5 oz, ce qui divise encore par deux toutes les valeurs de couche interne ci-dessus.
