Зазоры

Зазор (clearance) — минимальное расстояние между медью разных цепей. Его ограничивают две вещи, и итоговый зазор — больший из двух:

1. Технология — насколько точно завод вытравит медь, не слепив соседние дорожки.
2. Электричество — какое напряжение между цепями и не будет ли пробоя или утечки.

Аналогия: расстояние между машинами на дороге. Его ограничивает и ширина полосы (технология), и скорость (напряжение): на трассе дистанция больше, чем на парковке.

Рис. 5.5. Что ограничивают правила зазоров: расстояние между медью разных цепей (clearance), ширину медного кольца вокруг отверстия (гарантийный поясок, annular ring) и отступ меди от края платы. Минимумы задаёт завод, а для высоких напряжений — стандарт (таблица IPC-2221B ниже в уроке).

Технологические минимумы

Каждый завод публикует свои нормы. Пример — нормы JLCPCB для двухслойной платы с медью 35 мкм на момент написания урока (проверь актуальные на сайте):

Параметр	Минимум
Ширина дорожки / зазор	0,10 / 0,10 мм
Отверстие переходного отверстия	0,15 мм
Диаметр площадки перехода	0,25 мм
Гарантийный поясок (PTH)	0,18 мм, рекомендуется 0,25 мм
Медь — край платы (фрезеровка)	0,2 мм; при V-надрезе 0,4 мм
Перемычка маски между площадками	0,10 мм (зелёная маска)

Минимум — это предел, а не цель. Для учебных плат бери с запасом: дорожка и зазор 0,2 мм, отверстие перехода 0,3 мм с площадкой 0,6 мм, отступ меди от края 0,3–0,5 мм. Такие параметры поддерживает любой завод, и брака будет меньше.

Гарантийный поясок

Гарантийный поясок (annular ring) — кольцо меди вокруг отверстия: (диаметр площадки − диаметр отверстия) / 2. Сверло никогда не попадает идеально в центр, и если поясок слишком узкий, отверстие «выйдет» за край площадки и порвёт соединение с дорожкой. Требования к пояску по классам изделий задаются стандартами IPC (IPC-2221B, IPC-6012), а практический минимум — нормами завода.

Электрический зазор: таблица IPC-2221B

Для напряжений выше нескольких десятков вольт зазор определяет уже не технология, а риск пробоя и утечки. Стандарт IPC-2221B (табл. 6-1) задаёт минимальные зазоры в зависимости от напряжения между проводниками (постоянное или пиковое переменное) и условий:

Напряжение, В	B1 (внутренние слои)	B2 (внешние без покрытия, до 3050 м)	B4 (внешние с полимерным покрытием)	A6 (выводы компонентов без покрытия)
0–15	0,05 мм	0,1 мм	0,05 мм	0,13 мм
16–30	0,05 мм	0,1 мм	0,05 мм	0,25 мм
31–50	0,1 мм	0,6 мм	0,13 мм	0,4 мм
51–100	0,1 мм	0,6 мм	0,13 мм	0,5 мм
101–150	0,2 мм	0,6 мм	0,4 мм	0,8 мм
151–170	0,2 мм	1,25 мм	0,4 мм	0,8 мм
171–250	0,2 мм	1,25 мм	0,4 мм	0,8 мм
251–300	0,2 мм	1,25 мм	0,4 мм	0,8 мм
301–500	0,25 мм	2,5 мм	0,8 мм	1,5 мм

Полная таблица содержит ещё колонки B3 (высота над 3050 м), A5 и A7 (с конформным покрытием) и коэффициенты на вольт для напряжений выше 500 В. Значения приведены по общедоступным пересказам стандарта — для коммерческого проекта сверяйся с самим документом.

Как читать: на плате с питанием 12 В (до 15 В) хватает технологического зазора. А у внешних проводников без покрытия с разностью 48 В уже нужно 0,6 мм (колонка B2, диапазон 31–50 В) — больше, чем «по умолчанию» в САПР.

⚠️Внимание

Таблица IPC-2221 — это функциональный минимум для работоспособности платы, а не требование электробезопасности. Для устройств, подключённых к сети 230 В, зазоры и пути утечки между опасными и безопасными цепями задают стандарты безопасности (например, IEC 62368-1), и там нужны миллиметры, а не доли миллиметра. Сетевые платы в этом курсе мы не проектируем.

Зазор и путь утечки

• Зазор (clearance) — кратчайшее расстояние между проводниками по воздуху. Его нарушение грозит пробоем воздуха.
• Путь утечки (creepage) — кратчайшее расстояние по поверхности изолятора. Пыль и влага на поверхности со временем создают проводящую дорожку.

На плате путь утечки можно увеличить фрезерованной прорезью между цепями: по воздуху расстояние то же, а по поверхности путь становится длиннее.

🛠Особенность Altium

Зазоры в Altium задаются правилами категории Electrical: Clearance (между объектами разных цепей, с матрицей для пар «дорожка — площадка — переход — полигон») и Creepage Distance (путь утечки). Технологические ограничения — в категории Manufacturing: Minimum Annular Ring, Hole To Hole Clearance, Board Outline Clearance, Minimum Solder Mask Sliver. Для высоковольтных цепей создают отдельное правило Clearance с запросом на нужные цепи и более высоким приоритетом.

🧯 Типичные ошибки

Выставил зазор 0,1 мм «потому что завод умеет»

Почему Работа на пределе технологии повышает цену и риск брака. На ручной пайке растёт риск замкнуть соседние выводы.

Как исправить Для учебных плат — 0,2 мм. Меньше — только там, где без этого не обойтись (выводы мелких микросхем).

Цепь 48 В разведена с зазором 0,2 мм на внешнем слое

Почему По IPC-2221B (колонка B2) для 31–50 В на внешнем слое без покрытия нужно 0,6 мм.

Как исправить Сделай отдельное правило Clearance для высоковольтных цепей.

Медь у самого края платы

Почему Фреза или V-надрез задевают медь: открытая медь, замыкания на корпус.

Как исправить Держи отступ не меньше требования завода (0,2–0,4 мм), а лучше 0,3–0,5 мм. Правило Board Outline Clearance.

Проверь себя

1. 1. Чем определяется итоговый минимальный зазор?

   Только возможностями заводаБольшим из двух: технологического минимума завода и электрического требования по напряжениюТолько напряжением
2. 2. Разность 40 В между двумя дорожками на внешнем слое без покрытия (до 3050 м). Минимальный зазор по IPC-2221B?

   0,1 мм0,6 мм2,5 мм
3. 3. Что такое гарантийный поясок (annular ring)?

   Медное кольцо вокруг отверстия: (Ø площадки − Ø отверстия) / 2Шелкографический круг вокруг компонентаЗазор между полигоном и площадкой
4. 4. Чем путь утечки (creepage) отличается от зазора (clearance)?

   НичемПуть утечки — по поверхности изолятора, зазор — по воздухуПуть утечки бывает только внутри платы

🎯Практическое задание~20 мин

Сравни таблицу норм завода из задания урока 5.1 с таблицей IPC-2221B. Составь «свой» набор правил для учебных плат: ширина сигнальной дорожки, зазор, переходное отверстие (отверстие и площадка), поясок, отступ от края. Для каждого значения напиши, почему выбрал именно его. Этот набор ты внесёшь в Altium в уроке 7.4.