고전압 FR-4 PCB 주문 전 절연 슬롯과 연면거리는 어떻게 표기할까?

고전압 인쇄회로기판(PCB) 설계에서 연면거리와 공간거리는 회로 안전성과 장기 신뢰성을 지키는 핵심 요소입니다. 두 개념을 혼동하기 쉽습니다. 연면거리는 두 도전부 사이에서 절연 기재의 표면을 따라 측정한 최단 경로이고, 공간거리는 도체 사이의 공기를 통과하는 최단 직선거리입니다. 두 치수를 적절히 관리하면 고전압 환경에서 아크와 절연 파괴를 방지하고 안전규격 관련 위험을 줄일 수 있습니다.

공간거리·연면거리·절연 슬롯부터 구분하기

세 개념은 서로 관련이 있지만 같은 치수가 아닙니다.

공간거리(Clearance): 두 도전부 사이에서 공기를 통과하는 최단 거리입니다. 공간 경로를 보며, 일반적으로 두 지점 사이의 최단 직선거리로 판단합니다.

연면거리(Creepage Distance): 두 도전부 사이에서 절연재 표면을 따라 측정한 최단 거리입니다. PCB에서는 보통 기판 표면이나 솔더마스크 표면을 따라 측정합니다.

절연 슬롯(Isolation Slot): PCB를 밀링해 만든 홈으로, 표면을 따라가는 연면 경로를 늘리는 데 사용합니다. 슬롯은 연면거리를 늘릴 수 있지만 공간거리 요구사항을 자동으로 대신하지는 못합니다.

예를 들어 고전압 노드 사이에 기판 표면을 따라 긴 연면 경로를 확보했더라도, 슬롯 위쪽 공기 중 거리가 부족하면 공간거리 요구사항을 충족하지 못할 수 있습니다. 따라서 슬롯 폭·길이와 슬롯에서 도체까지의 거리는 두 거리 기준에 따라 각각 확인해야 합니다.

Gerber와 기계층에 절연 슬롯을 표시하는 방법

절연 슬롯은 별도의 비도금 밀링 슬롯으로 표시해 제조사가 동박 패턴이나 도금홀로 오인하지 않도록 해야 합니다.

기계층에 슬롯의 전체 외곽선을 그리고 길이, 폭, 위치와 치수 공차를 표시하세요. 중심선 한 줄만 그려서는 안 됩니다.

제조 비고에는 NPTH routed slot(비도금 밀링 슬롯)이라고 적고, 슬롯 내부에 동박·솔더마스크 또는 다른 도전층이 없어야 한다고 명시하세요.

슬롯과 고전압 패드, 동박, 기판 가장자리 및 다른 도체 사이의 거리도 확인하고 적용할 절연 요구사항을 적으세요.

제출 전 Gerber에 올바른 기계층이 포함됐는지 확인하고, 층 이름 설명·슬롯 치수·제조 비고를 첨부하세요. 층 이름이 불확실하면 제조사에 접수 형식을 확인하세요. PCB 제조 공정

슬롯은 기판 표면을 따른 연면 경로를 늘릴 수 있지만, 슬롯 위 공기 중 거리는 별도로 설계 요구사항을 충족해야 합니다. 구체적인 슬롯 폭과 절연거리는 제품의 적용 기준, 동작 전압 및 제조사의 가공 능력에 따라 정해야 하며 일률적인 수치를 그대로 적용해서는 안 됩니다.

견적 문의 시 전달해야 할 전압과 사용 환경

제조사가 고전압 영역의 연면거리, 공간거리와 절연 슬롯을 평가할 수 있도록 견적 자료에 다음 조건을 적어야 합니다.

전압 정보: 동작 전압이 AC인지 DC인지, 정상 동작 전압과 최대 연속 전압, 발생 가능한 과도전압 또는 서지 전압을 적으세요. 고전압 측과 저전압 측 사이의 절연 등급이 정해졌다면 함께 명시하세요.

사용 환경: 장비의 최대 사용 고도, 주변 온습도, 결로·먼지·유분·도전성 오염 가능성을 적으세요. 고도는 공기 절연 능력에, 오염 조건은 절연재 표면의 연면거리 요구사항에 영향을 줍니다.

절연재와 코팅: 컨포멀 코팅, 포팅 또는 다른 절연재를 사용하는지 밝히고 해당 재료와 공정 요구사항을 제공하세요. 이런 코팅이 간격 요구사항을 자동으로 대신한다고 가정해서는 안 됩니다.

적용 기준과 안전 등급: 제품 종류, 목표 시장과 적용할 안전규격을 명시하세요. 안전 엔지니어가 절연 유형을 이미 결정했다면 그 정보도 함께 제공하세요.

핵심 위치와 도면 요구사항: 기계층이나 조립도에 고전압 영역, 절연 경계와 슬롯 위치를 표시하고 필요한 공간거리와 연면거리를 각각 적으세요.

견적 비고에는 다음과 같이 적을 수 있습니다.

“제공한 동작 전압, 과도전압, 최대 사용 고도, 오염 환경 및 적용 안전규격을 바탕으로 고전압 영역의 공간거리·연면거리와 절연 슬롯의 제조 가능성을 검토해 주세요. 생산 전 조정이 필요한 치수 또는 공정 요구사항을 알려 주세요.”

시제품 제작 전 안전성 검토는 누가 맡아야 할까?

고전압 PCB의 공간거리, 연면거리와 절연 슬롯은 제품 안전 설계를 맡은 전기·하드웨어 엔지니어가 확인하고 제품에 적용되는 안전규격에 따라 검토해야 합니다. 인증이 필요한 제품이라면 인증 담당 적합성 엔지니어나 인증기관도 관련 요구사항을 확인해야 합니다.

PCB 제조사의 엔지니어링팀은 도면의 명확성, 슬롯의 가공 가능성과 제조 위험을 검토할 수 있습니다. 그러나 제품 설계자를 대신해 완제품의 절연 안전성을 판정하거나 Gerber만 보고 동작 전압, 과전압 범주 또는 오염 환경을 추정할 수는 없습니다.

시제품 제작을 승인하기 전에 다음을 확인하세요.

✓ 고전압 네트와 절연 경계가 도면에 표시됐는가?

✓ 공간거리, 연면거리 및 슬롯 치수를 설계자가 검토했는가?

✓ 동작 전압, 과도 조건, 고도와 오염 환경 등의 설계 입력값을 확인했는가?

✓ 제조사가 슬롯 폭과 위치 공차 등의 제조 가능성을 검토했는가? 특수 PCB 제조 역량

✓ 최종 시제품이 제품 측에서 요구하는 절연 및 안전 시험을 통과했는가?

검토 책임은 다음과 같이 나눌 수 있습니다. 설계자는 안전 요구사항을, 제조사는 제조 가능성을 맡고, 인증 담당자는 적용 범위에 따른 규격 적합성을 확인합니다.

자주 묻는 질문

FAQ 1. PCB 밀링 슬롯으로 고전압 도체 사이의 공간거리를 대신할 수 있나요?

그렇게 단순하게 볼 수는 없습니다. 밀링 슬롯은 PCB 표면을 따른 연면 경로를 바꿀 수 있지만, 두 도체 사이의 공기 중 거리는 별도로 확인해야 합니다.

FAQ 2. 절연 슬롯은 폭과 길이가 얼마나 되어야 연면거리에 반영할 수 있나요?

모든 PCB에 적용되는 단일 치수는 없습니다. 슬롯의 위치와 형상은 목표 연면거리, 도체 위치, 동작 전압과 적용 기준에 따라 설계해야 합니다. 슬롯 폭은 제조사의 밀링 가공 능력과 제품의 기계적 강도 요구사항도 충족해야 합니다. 주문 전 기계층에 전체 슬롯 형상을 표시하고 비도금 여부, 치수와 공차를 명확히 하세요.

FAQ 3. 설계에 슬롯을 넣었는데도 동작 전압과 환경 조건을 알려야 하는 이유는 무엇인가요?

필요한 절연거리는 전압뿐 아니라 과도전압, 오염도, 고도, 결로 위험과 절연 등급의 영향을 받을 수 있기 때문입니다. 고전압 기판에 대한 실무 검토에서도 이런 조건을 자주 확인합니다. 자료가 빠지면 슬롯과 간격이 실제 사용 조건을 충족하는지 판단할 수 없습니다.

고전압 PCB의 안전규격 설계에는 위험이 따릅니다. Gerber를 업로드해 견적을 요청할 때 전압, 연면거리 및 슬롯 요구사항을 적어 주세요. 엔지니어링팀이 DFM 검토 과정에서 절연 구조의 제조 가능성을 확인합니다.