PCB 패턴 폭 계산기
IPC-2221 표준을 기준으로 합니다. 전류를 입력하면 필요한 트레이스 폭, 저항, 전압 강하 및 전력 손실을 계산합니다.
입력 매개변수
권장 트레이스 폭
| 전류 (A) | 외층 폭 (mm) | 내층 폭 (mm) | 외층 (mil) |
|---|
단위 변환: 1 oz/ft² = 1.4 mil = 35.6 µm · °F = °C × 9/5 + 32 · 1 in = 25.4 mm.
참고: ① 내층은 열을 잘 발산하지 못하므로, 같은 조건에서 외층보다 폭이 대략 2배 더 필요합니다. ② 결과는 정지 공기 중의 FR-4 기판을 가정합니다. 진공, 고밀도 배선 또는 연속 최대 부하에서는 여유를 20% 이상 추가하세요. ③ 설계 참고용으로만 사용하세요. 생산 전에 시험으로 검증해야 합니다.
자주 묻는 질문
1. 이 계산기는 어떤 표준을 사용하나요?
IPC-2221을 사용합니다. 기본 공식은 I = k · ΔT^0.44 · A^0.725입니다. 여기서 k = 외층의 경우 0.048, 내층의 경우 0.024이며, A는 트레이스 단면적(mil²), ΔT는 허용 온도 상승입니다. 입력한 전류를 바탕으로 최소 트레이스 폭을 계산하고 트레이스 저항, 전압 강하 및 전력 손실도 표시합니다. IPC-2221은 의도적으로 보수적으로 설계되어 있어 대부분의 기판에 안전한 출발점이 됩니다.
2. 어느 정도의 온도 상승을 허용해야 하나요?
일반적인 기본값은 10 °C입니다. 즉, 트레이스 온도가 주변 온도보다 10 °C 높아질 수 있습니다. 온도 상승을 더 낮게 설정하면(5 °C) 고밀도 또는 고신뢰성 기판에 적합한 더 넓고 낮은 온도의 트레이스를 얻을 수 있습니다. 20 °C로 설정하면 더 좁은 트레이스를 사용할 수 있지만 기판 온도가 높아지고 주변 부품의 수명이 짧아질 수 있습니다. 밀폐된 케이스 안이나 주변 온도가 높은 환경(60 °C 이상)에서는 온도 상승을 낮게 설정하세요.
3. 내층은 왜 폭이 약 2배 더 넓어야 하나요?
k 계수가 외층에서는 0.048, 내층에서는 0.024이기 때문입니다. 내층 트레이스는 단열재인 FR-4에 묻혀 있어 발생한 열이 공기 중으로 빠져나갈 수 없고, 적층판을 통해 전원면과 비아로 퍼질 수만 있습니다. 반면 외층 트레이스는 전원면으로 열을 전달할 수 있고, 주변으로 대류와 복사를 통해 열을 방출할 수도 있습니다. 같은 전류와 온도 상승을 기준으로 내층의 폭은 대략 2배로 계획하거나, 고전류 경로를 외층으로 옮기세요.
4. 여유를 얼마나 추가해야 하나요?
이 계산기는 IPC-2221에서 계산한 이론상 최소 폭을 표시합니다. 양산 설계에는 폭을 최소 10% 늘리고, 진공 환경, 인접 구리가 거의 없는 고밀도 배선, 연속 최대 부하 또는 높은 주변 온도에서는 20% 이상 늘리세요. 상태 표시줄에서 현재 선택한 폭의 여유를 확인할 수 있습니다.
5. 트레이스 길이도 중요한가요?
전류 용량에는 영향을 주지 않습니다. 발열은 길이가 아니라 단면적에 좌우됩니다. 하지만 길이는 전압 강하와 전력 손실에 영향을 줍니다. R = ρ·L/A이므로, 길고 가는 배선은 열적으로 충분한 폭이라도 실제 전압 강하를 일으킬 수 있습니다. 계산기는 입력한 길이에 따른 저항, 전압 강하 및 전력 손실을 표시합니다. 전압 강하가 너무 크면 트레이스 폭을 늘리거나 경로를 짧게 하세요. 일반적으로 전원 레일의 전압 강하는 레일 전압의 1–2% 미만으로 유지하세요.
6. 어떤 구리 두께를 사용해야 하나요?
1 oz/ft² (35 µm)가 일반적인 시작점입니다. 2 oz는 같은 폭에서 단면적을 2배로 늘리므로, 같은 전류를 기준으로 필요한 폭을 대략 절반으로 줄일 수 있습니다. 0.5 oz 또는 0.33 oz는 미세 배선 및 HDI 설계에 사용됩니다. 계산기는 구리 두께를 oz/ft² 또는 mil 단위로 입력할 수 있습니다. 두꺼운 구리는 비용이 더 많이 들고 식각 간격도 더 넓어야 합니다. 2 oz를 초과하는 경우 제조업체의 공정 허용 범위를 확인하세요.
7. 실제 기판의 허용 전류가 계산기 결과와 다를 수 있는 이유는 무엇인가요?
IPC-2221은 오래된 시험 데이터를 바탕으로 한 경험적이고 보수적인 모델입니다. 실제 허용 전류는 기판 두께, 인접 구리 평면, 솔더 마
스크, 공기 흐름 및 장착 방식에 따라 달라집니다. 최신 분석(현대적인 측정에 기반한 IPC-2152)에서는 같은 온도 상승을 기준으로 IPC-2221보다 더 좁은 트레이스를 허용하는 경우가 많습니다. 이 계산 결과를 안전한 하한값으로 보세요. 열이 중요한 설계에서는 열화상 촬영이나 테스트 쿠폰의 전류 부하 시험으로 검증하세요. LEADHUI는 양산 적층 구성으로 테스트 쿠폰을 제작할 수 있습니다.