Зазор (англ. clearance) — это минимально допустимое расстояние по воздуху между двумя соседними проводящими элементами на печатной плате. К таким элементам относятся проводники, контактные площадки, полигоны или любые их комбинации. Этот параметр является одним из ключевых правил проектирования, обеспечивающим электрическую безопасность и надёжность платы. Достаточный зазор предотвращает пробой воздуха, поверхностные утечки тока и короткие замыкания как на этапе производства, так и в процессе эксплуатации.
Зависимость от электрических параметров и стандарты
Требуемая величина зазора не является постоянной. Она зависит от рабочего напряжения между проводниками, типа используемого материала и условий эксплуатации платы. Чем выше напряжение, тем больше должен быть зазор для предотвращения дугового разряда. Стандарты проектирования, такие как IPC-2221 и его специализированные разделы (IPC-2221A для общей техники, IPC-2223 для гибких плат), содержат таблицы и формулы для расчёта минимальных зазоров. Эти расчёты учитывают пиковое напряжение, частоту сигнала, атмосферное давление и уровень загрязнённости среды. Для бытовой электроники низкого напряжения типичные зазоры составляют 0.1–0.2 мм, в то время как для силовой электроники высокого напряжения они могут достигать нескольких миллиметров.
Технологические ограничения производства
Помимо электрических требований, на минимальный зазор накладываются технологические ограничения производственного процесса. Они определяются возможностями оборудования для фотолитографии и травления. Стандартный технологический предел для массового производства составляет около 0.075–0.1 мм (3–4 mil). Узкие зазоры повышают риск возникновения дефектов, таких как остатки (или мостики) меди (copper bridging) из-за недостаточного травления. Поэтому в техническом задании (design rule deck) указываются два значения: электрически необходимый зазор и технологически достижимый, из которых выбирается большее.
Практическое значение для проектирования и контроля
Соблюдение норм по зазору необходимо для обеспечения технологичности платы и её долгосрочной надёжности. При проектировании высоковольтных плат или плат, работающих во влажных условиях, зазор часто увеличивают дополнительно. В процессе производства контроль соблюдения зазоров осуществляется автоматизированными системами проверки правил проектирования (Design Rule Check, DRC) на этапе подготовки фотошаблонов и позже — методами автоматического оптического контроля (Automated Optical Inspection, AOI). Для проверки электрической прочности изоляции проводятся испытания на пробой (hipot test или Dielectric withstand voltage test), регламентированные стандартами, например, ГОСТ Р МЭК 61189-3.
Источники: IPC-2221 «Generic Standard on Printed Board Design», IPC-2223 «Sectional Design Standard for Flexible Printed Boards», ГОСТ Р МЭК 61189-3-2013 «Методы испытаний электрических материалов, печатных плат и других структур межсоединений и печатных узлов. Часть 3».