Leiterabstand (IPC-2221)
- Mindestabstand B2
- 0,64 mm
- In mil
- 25,2 mil
- Spannungsstufe
- 31 … 50 V
IPC-2221 sichert nur die Funktion, nicht den Schutz vor Stromschlag. Für Netzspannung und Schutzisolierung gelten Luft- und Kriechstrecken nach IEC 62368-1 bzw. IEC 60664-1 – die berechnet dieser Rechner nicht.
- B1 – Innenlage
- 0,1 mm
- B2 – Außenlage, unbeschichtet, bis 3050 m
- 0,64 mm
- B3 – Außenlage, unbeschichtet, über 3050 m
- 0,64 mm
- B4 – Außenlage mit Lötstopplack (Polymerschicht)
- 0,3 mm
- B5 – Außenlage mit Schutzlack (Conformal Coating)
- 0,13 mm
- A6 – Bauteilanschluss mit Schutzlack
- 0,13 mm
- A7 – Bauteilanschluss, unbeschichtet, bis 3050 m
- 0,4 mm
- A8 – Bauteilanschluss, unbeschichtet, über 3050 m
- 0,8 mm
Werte aus IPC-2221C, Tabelle 6-1, für Gleichspannung oder den Scheitelwert einer Wechselspannung (230 V Netz ≈ 325 V). Über 500 V kommt je Volt ein fester Zuschlag zum Wert bei 500 V hinzu. Die Tabelle ist ein Entwurfsrichtwert für die Funktion der Schaltung. Sicherheitsabstände hängen zusätzlich von Verschmutzungsgrad, Überspannungskategorie, Isolationsart und Isolierstoffgruppe ab.
Je höher die Spannung zwischen zwei Leiterbahnen, desto mehr Abstand brauchen sie. Sonst kann die Luft zwischen ihnen durchschlagen, Feuchtigkeit und Staub bilden mit der Zeit leitende Pfade, oder die Isolation zwischen zwei Lagen gibt nach. Die US-Norm IPC-2221 gibt dafür in Tabelle 6-1 Mindestabstände an, die beim Platinenentwurf weit verbreitet sind. Der Rechner liest den passenden Wert für deine Spannung und Lage ab und vergleicht ihn mit dem, was Leiterplattenfertiger üblicherweise schaffen.
So rechnet der Rechner
Die Tabelle teilt die Spannung in Stufen: 0–15 V, 16–30 V, 31–50 V, 51–100 V, 101–150 V, 151–170 V, 171–250 V, 251–300 V und 301–500 V. Gemeint ist die größte Spannung zwischen den beiden Leitern, also Gleichspannung oder der Scheitelwert einer Wechselspannung. Für jede Stufe und jede Einbausituation steht ein fester Abstand in der Tabelle. Über 500 V kommt zum Wert der Stufe 301–500 V ein Zuschlag je Volt hinzu:
Die Spalten beschreiben, wo die Leiter liegen:
| Spalte | Lage | 0–15 V | 31–50 V | 301–500 V | je Volt über 500 V |
|---|---|---|---|---|---|
| B1 | Innenlage | 0,05 mm | 0,1 mm | 0,25 mm | 0,0025 mm |
| B2 | Außenlage, unbeschichtet, bis 3050 m | 0,1 mm | 0,64 mm | 2,5 mm | 0,005 mm |
| B3 | Außenlage, unbeschichtet, über 3050 m | 0,1 mm | 0,64 mm | 12,5 mm | 0,025 mm |
| B4 | Außenlage mit Lötstopplack | 0,075 mm | 0,3 mm | 1,6 mm | 0,00305 mm |
| B5 | Außenlage mit Schutzlack | 0,075 mm | 0,13 mm | 0,8 mm | 0,00305 mm |
Die Werte stammen aus der aktuellen Ausgabe IPC-2221C von 2023. Dazu kommen die Spalten A6 bis A8 für die Anschlüsse bestückter Bauteile, gemessen von Lötstelle zu Lötstelle. Mit dem Umschalter oben kannst du auf die ältere Ausgabe IPC-2221B wechseln, die in vielen Rechnern und Datenblättern noch steht. Dort heißen die Spalten B1 bis B4 und A5 bis A7, und für Lötstopplack und kleine Spannungen sind die Werte kleiner, zum Beispiel 0,13 statt 0,3 mm bei B4 und 48 V.
In der Höhe ist die Luft dünner und schlägt leichter durch. Deshalb sind die Werte über 3050 m deutlich größer, sie gelten auch für Geräte im Vakuum.
So benutzt du ihn
- Ausgabe der Norm: IPC-2221C (2023) ist voreingestellt. IPC-2221B nimmst du, wenn dein Projekt oder dein Kunde ausdrücklich diese Ausgabe vorgibt.
- Spannung zwischen den Leitern: die größte Spannung, die zwischen den beiden Netzen auftreten kann, etwa „48“, „325 V“ oder „1,2 kV“. Bei Wechselspannung rechnest du den Effektivwert mal 1,414 auf den Scheitelwert um, aus 230 V werden 325 V.
- Lage und Beschichtung: wo die Leiter liegen und ob Lötstopplack oder Schutzlack darüber ist.
Unter dem Ergebnis siehst du die Werte aller Spalten für deine Spannung. Die Grafik zeigt links den Querschnitt mit Lack oder Innenlage, rechts maßstäblich deinen Abstand neben 0,1, 0,15 und 0,2 mm. Das sind gängige Mindestabstände der Fertiger: fein, Standard und besonders günstig.
Beispiel
Voreingestellt sind 48 V auf einer unbeschichteten Außenlage (B2) nach IPC-2221C.
Zur Kontrolle ein Wert über 500 V: Auf einer Innenlage (B1) bei 600 V ergibt sich 0,25 mm + 100 V · 0,0025 mm/V = 0,5 mm. Der Rechner zeigt in beiden Ausgaben 0,5 mm.
Praxis und typische Fehler
- Effektivwert statt Scheitelwert. Wer bei 230 V in die Stufe 171–250 V schaut, landet eine Stufe zu tief. Richtig ist die Stufe 301–500 V für 325 V.
- Spannungsspitzen vergessen. Schaltregler, Relaisspulen und Motoren erzeugen Spitzen über der Nennspannung. Rechne mit der höchsten Spannung, die wirklich auftreten kann. Mehr dazu unter EMV.
- Auf den Lötstopplack verlassen. Er hat Lücken an Pads und Durchkontaktierungen, und unter dem Lack kann sich Feuchtigkeit sammeln. Wo nackte Pads nah beieinander liegen, gilt der Wert für unbeschichtete Leiter oder für Bauteilanschlüsse.
- IPC-Wert als Sicherheitsabstand. Zwischen Phase und Neutralleiter mögen 2,5 mm für die Funktion reichen. Zwischen Netz und berührbarer Kleinspannung verlangen die Sicherheitsnormen aber verstärkte Isolierung, bei 230 V typischerweise 5 mm Kriechstrecke und mehr, oft dazu einen Schlitz in der Platine.
- Abstand zwischen Lagen. Die Tabelle gilt für Leiter auf derselben Lage. Zwischen zwei Lagen zählt die Spannungsfestigkeit des Prepregs, die im Datenblatt des Lagenaufbaus steht.
Wie breit die Leiterbahnen für den Strom sein müssen, berechnest du mit dem Rechner Leiterbahnbreite. Für Leitungen außerhalb der Platine gibt es die Strombelastbarkeit und den Spannungsfall.
Häufige Fragen
- Warum springt der Wert bei 301 V so stark? Die Tabelle ist in Stufen aufgebaut. Bei B2 sind es bis 300 V 1,25 mm, ab 301 V 2,5 mm. Liegst du knapp unter einer Grenze, plane trotzdem mit Reserve.
- Gilt die Tabelle für Wechselspannung? Ja, mit dem Scheitelwert. Bei hohen Frequenzen kommen weitere Effekte dazu, die die Tabelle nicht abdeckt.
- Welche Ausgabe soll ich nehmen? Die neuere IPC-2221C, solange nichts anderes vorgegeben ist. Ihre Werte für beschichtete Außenlagen sind vorsichtiger.
- Was bedeutet Conformal Coating? Ein dünner Schutzlack, der nach dem Bestücken über die ganze Baugruppe gesprüht oder getaucht wird. Er schützt vor Feuchtigkeit und Staub und erlaubt kleinere Abstände als der Lötstopplack allein.