PCB 트레이스 폭 계산기

IPC-2221 표준 기반 PCB 트레이스 폭 계산. IPC-2221에 따라 주어진 전류와 온도 상승에 대한 최소 트레이스 폭을 계산합니다. 내부/외부층과 구리 두께 선택을 지원합니다.

IPC-2221에 따라 주어진 전류와 온도 상승에 대한 최소 트레이스 폭을 계산합니다. 내부/외부층과 구리 두께 선택을 지원합니다.

IPC-2221을 사용하여 PCB 트레이스 폭은 어떻게 결정하나요?

IPC-2221은 허용 가능한 온도 상승으로 주어진 전류를 전달하기 위해 필요한 최소 PCB 트레이스 폭을 계산하는 경험적 공식을 제공합니다. 이 공식은 먼저 필요한 구리 단면적을 계산한 다음 구리 두께(중량)를 기반으로 트레이스 폭으로 변환합니다.

표준은 외부(표면)층과 내부층을 구분합니다. 내부 트레이스는 개방된 공기 대신 FR-4 유전체에 둘러싸여 열을 덜 효율적으로 방출하기 때문입니다. 내부 트레이스는 동일한 전류와 온도 상승에 대해 외부 트레이스의 약 2배의 단면적이 필요합니다.

IPC-2221 공식은 경험적 데이터에서 도출되었으며 보수적입니다. 최신 IPC-2152는 광범위한 열 시뮬레이션에 기반한 업데이트된 차트를 제공합니다. 고신뢰성 설계의 경우 고도, 주변 온도, 인접 트레이스 발열에 대한 추가 디레이팅이 적용되어야 합니다.

Formula: A = (I / (k × ΔT^b))^(1/c) W = A / (T_cu × 1.378) k=0.048, b=0.44, c=0.725 (외부층) k=0.024, b=0.44, c=0.725 (내부층) A: mils², T_cu: oz/ft²

계산 예시

외부층에서 1 oz 구리와 10°C 상승으로 3A 전류: A = (3 / (0.048 × 10^0.44))^(1/0.725) = 74.2 mils². 폭 = 74.2 / (1.0 × 1.378) = 53.8 mils ≈ 1.37 mm. 최소 권장 폭은 1.4 mm입니다.

이 계산기를 사용해야 할 때

PCB 레이아웃 시 전력 공급 트레이스의 최소 폭을 결정할 때
고밀도 부품 영역에서 트레이스 폭 감소가 안전한지 평가할 때
전류 요구사항과 라우팅 공간에 따라 구리 두께를 선택할 때
전력 민감 부품의 전압 강하를 확인할 때

흔히 하는 실수

내부 트레이스에 외부 층 계수를 사용하는 것 — 내부 트레이스는 열 방출이 불량하여 약 2배의 단면적이 필요
고온 환경에서 온도 디레이팅을 무시하는 것
비아 전환을 간과하는 것 — 표면 층 트레이스가 비아에서 병목이 될 수 있습니다
펄스 또는 과도 전류에 대한 조정 없이 계산기를 사용하는 것

결과 해석 방법

필요 폭은 선택한 전류와 허용 온도 상승에 대해 IPC-2221 공식으로 산출된다. 내층은 외층보다 방열이 덜 효과적이므로 더 넓은 트레이스가 필요하다.
두꺼운 동박(2 oz 대 1 oz)은 동일 전류를 더 좁은 트레이스로 흘려 보드 비용과 배선 밀도를 맞바꾼다.
저항·전압강하·전력손실은 인치당으로 제시된다 — 총 강하는 실제 트레이스 길이를 곱해 구하며, 전원·접지 분배에서 가장 중요하다.
산출된 폭이 배선 채널에 맞지 않으면, 허용 온도 상승을 높이거나 동박 무게를 늘리거나 병렬 트레이스로 전류를 분산하라.

자주 묻는 질문

동일한 전류에 대해 내부 트레이스가 외부 트레이스보다 더 넓어야 하는 이유는 무엇인가요?

내부 트레이스는 열전도율이 낮은 FR-4 유전체(k ≈ 0.25 W/m·K)에 매립되어 있습니다. 외부 트레이스는 공기로의 대류 냉각 효과를 받아 훨씬 효과적으로 열을 방출합니다. IPC-2221 내부 계수(k=0.024)는 외부 계수(k=0.048)의 절반이므로, 약 2배의 단면적이 필요합니다.

IPC-2221은 현대 PCB 설계에 여전히 정확한가요?

IPC-2221은 보수적이고 널리 인정되지만 1950년대의 데이터를 기반으로 합니다. IPC-2152(2009)는 현대적 시뮬레이션과 테스트에 기반한 업데이트된 열 모델을 제공합니다. 두꺼운 구리(>2 oz), 다층 기판 또는 열 비아가 있는 설계에서는 IPC-2152가 더 정확한 결과를 제공합니다. IPC-2221은 대부분의 표준 설계에서 안전한 출발점으로 남아있습니다.

구리 두께가 트레이스 폭 요구사항에 어떤 영향을 미치나요?

더 두꺼운 구리(2 oz, 3 oz)는 더 좁은 트레이스로 같은 전류를 전달할 수 있습니다. 1 oz에서 2 oz로 두 배로 늘리면 필요한 트레이스 폭이 대략 절반으로 줄어듭니다. 그러나 두꺼운 구리는 PCB 비용을 증가시키고 미세 피치 부품의 최소 트레이스/간격을 제한합니다.