PCB 트레이스 폭 계산기
IPC-2221 기준으로 전류와 허용 온도 상승에 맞는 트레이스 폭을 계산하고, 양옆의 제조 가능한 폭과 그 트레이스가 만드는 전압 강하를 보여 줍니다.
암페어, 연속 전류.
주변 온도보다 몇 °C 높아도 되는지. 10이 통상적인 설계값입니다.
1 oz = 35 µm.
mm. 저항과 전압 강하 계산에 씁니다.
실온이 아니라 케이스 안의 °C입니다.
최소 폭
0.3 mm → +10.0 °C · 0.4 mm → +6.2 °C최소 폭 양옆의 제조 가능한 두 폭과, 이 전류에서 각각이 실제로 만드는 온도 상승입니다.
16.3 mil² (10.5 × 10⁻³ mm²)16.0 mΩ16.9 mΩ16.9 mV16.9 mW35 °C같은 전류, 다른 동박
제조사가 제공하는 동박 두께별로, 1 A와 +10 °C에 필요한 최소 폭입니다.
| 동박 | 외층 | 내층 |
|---|---|---|
| 0.5 oz | 0.601 mm (23.7 mil) | 1.56 mm (61.5 mil) |
| 1 oz | 0.300 mm (11.8 mil) | 0.781 mm (30.8 mil) |
| 2 oz | 0.150 mm (5.9 mil) | 0.391 mm (15.4 mil) |
| 3 oz | 0.100 mm (3.9 mil) | 0.260 mm (10.3 mil) |
정해 둔 폭 확인
mm. 위에서 고른 동박과 층 기준입니다.
1.45 A+4.3 °C (구리 온도 29 °C)폭을 정하는 것은 발열입니다
트레이스에 전류가 흐르면 구리의 저항 때문에 열이 납니다. 폭이 좁으면 단면적이 작아 저항이 크고 더 뜨거워집니다.
그래서 "이 전류에 몇 mm가 필요한가"는 사실 "몇 도까지 뜨거워져도 되는가"를 먼저 정해야 답할 수 있는 질문입니다. IPC-2221은 그 관계를 실험식으로 정리해 둔 것입니다.
온도 상승은 주변 온도 위에 더해집니다
10도 상승이라는 값을 흔히 쓰는데, 이것은 주변보다 10도 높다는 뜻입니다. 절대 온도가 아닙니다.
책상 위 25도에서는 35도가 되지만, 밀폐된 케이스 안이 이미 55도라면 65도가 됩니다. 근처에 전해 커패시터가 있다면 수명이 절반으로 줄어드는 온도입니다. 그래서 이 계산기는 주변 온도를 따로 받아 최종 온도를 함께 보여 줍니다.
내층은 두 배
외층 트레이스는 한쪽 면이 공기와 접해 대류로 식습니다. 내층은 FR-4에 둘러싸여 있고, FR-4의 열전도율은 구리의 천분의 일 수준입니다.
IPC-2221은 같은 전류와 같은 온도 상승에 대해 내층에 약 두 배의 폭을 요구합니다. 4층 보드에서 전원을 내층에 배치하는 설계라면 이 차이를 반영해야 합니다.
동박 두께
동박은 무게 단위로 표기합니다. 1제곱피트당 온스입니다.
- 0.5oz — 약 17.5µm
- 1oz — 약 35µm, 가장 흔합니다
- 2oz — 약 70µm, 전력 회로에
두꺼우면 같은 전류에 필요한 폭이 줄어듭니다. 대신 단가가 오르고, 에칭 특성상 미세 패턴이 어려워져 좁은 피치 부품과 같은 층에 두기 곤란해집니다.
전압 강하는 별개의 조건입니다
온도 기준으로 정한 폭이 전압 강하까지 만족한다는 보장은 없습니다. 특히 긴 배선에서 그렇습니다.
3.3V 회로에서 트레이스가 0.2V를 먹으면 부하에 3.1V만 도달합니다. 6%를 잃는 것이고, 저전압 강하 레귤레이터를 쓴 의미가 없어집니다. 이 계산기가 길이를 받아 저항과 강하를 계산하는 이유입니다.
둘 중 더 넓은 폭을 요구하는 조건을 따라야 합니다. 짧은 배선은 대개 온도가, 긴 배선은 전압 강하가 기준이 됩니다.
IPC-2221과 2152
IPC-2221의 식은 1950년대 데이터에 기반하고 안전 쪽으로 잡혀 있습니다. 실제보다 넓은 폭을 내는 경향이 있습니다.
IPC-2152는 더 최신이고 보드 두께, 주변 구리, 공기 흐름 같은 조건을 반영해 대개 더 좁은 폭을 냅니다. 다만 계산이 복잡해 표와 그래프를 봐야 하고, 실무에서는 여전히 IPC-2221이 널리 쓰입니다. 여유를 두고 싶다면 이쪽이 안전한 선택입니다.
계산에 없는 것
비아, 커넥터, 납땜 상태는 포함되지 않습니다. 비아 하나가 좁은 트레이스보다 큰 저항을 만들 수 있어, 전력 경로에서는 비아를 여러 개 병렬로 두는 것이 보통입니다.
순간적인 큰 전류도 다릅니다. 이 계산은 연속 전류 기준이고, 짧은 펄스라면 훨씬 좁은 트레이스도 견딥니다.
자주 묻는 질문
온도 상승을 몇 도로 잡아야 하나요?
10도가 일반적인 설계값입니다. 20도까지 허용하면 폭이 절반 가까이 줄지만 그만큼 뜨거워집니다. 중요한 것은 이 값이 주변 온도 위에 더해진다는 점입니다. 밀폐된 케이스 안이 이미 50도라면 20도 상승은 70도가 되고, 주변 부품의 정격을 확인해야 합니다.
내층이 왜 더 넓어야 하나요?
열이 빠져나갈 곳이 없기 때문입니다. 외층은 공기와 접해 대류로 식지만 내층은 FR-4에 둘러싸여 있고 FR-4는 열전도가 나쁩니다. IPC-2221은 같은 조건에서 내층에 약 두 배의 폭을 요구합니다.
1oz 동박이 몇 µm인가요?
약 35µm입니다. 2oz는 70µm, 0.5oz는 17.5µm입니다. 동박이 두꺼우면 같은 전류에 필요한 폭이 줄지만 단가가 오르고 미세 패턴이 어려워집니다. 대부분의 보드는 1oz이고, 전력 회로에서 2oz를 씁니다.
전압 강하는 왜 따로 봐야 하나요?
온도 기준으로 정한 폭이 전압 강하까지 만족한다는 보장이 없기 때문입니다. 3.3V 회로에서 트레이스가 0.2V를 먹으면 6%를 잃는 것이고, 긴 배선일수록 문제가 됩니다. 이 계산기가 길이를 받아 저항과 강하를 함께 계산합니다.
IPC-2221은 보수적인가요?
그렇습니다. 1950년대 데이터에 기반해 안전 쪽으로 잡혀 있습니다. IPC-2152는 더 최신이고 주변 조건을 더 많이 반영해 대개 더 좁은 폭을 냅니다. 다만 계산이 복잡하고 여전히 IPC-2221이 널리 쓰이므로, 여유를 두고 싶다면 이쪽이 안전한 선택입니다.
이 계산의 코드
이 페이지가 쓰는 산식은 trace 모듈로 공개돼 있습니다. 브라우저에서 보는 것과 같은 함수이고, 같은 테스트를 돕니다. MIT, 의존성 없음.