Sobald in einer Leiterplatte Spannungen oberhalb von 30 V auftreten, gelten strenge Sicherheitsanforderungen. Diese Normen verlangen Mindestabstände zwischen leitfähigen Teilen, um Kriechströme und potenzielle Durchschläge zu verhindern. Standards wie DIN EN 60664 / VDE 0110, IPC‑2221A oder UL60950‑1 definieren klare Vorgaben, die Entwickler und Fertiger einhalten müssen.
Doch gerade in modernen Designs wird die Situation komplex: Miniaturisierung, mehrlagige Stack‑ups, unterschiedliche Pollution Degrees und Materialgruppen erschweren die zuverlässige Bestimmung von Kriechstrecken erheblich. Hinzu kommt, dass manuelle Berechnungen häufig kritische Pfade unterschätzen – etwa diagonale Verläufe entlang von Bohrungen oder über Leiterplattenkanten.
Warum Kriechstrecken so schwierig zu analysieren sind
Die Kriechstrecke wird nicht in der Luft gemessen, sondern entlang der Oberfläche der Isolationsmaterialien – und diese Pfade sind selten gerade. Schon kleine topografische Veränderungen wie Fräsungen oder unbeschichtete Bohrlöcher verändern die effektive Strecke zwischen zwei leitfähigen Punkten. Deshalb müssen auch unbeschichtete Bohrungen, Mounting Holes und Einfräsungen berücksichtigt werden.
Hinzu kommen parameterabhängige Mindestabstände:
- Spannung des Netzes
- Materialgruppe (CTI‑Wert)
- Pollution Degree
Diese Faktoren bestimmen, ob ein innerer Abstand von z. B. 1,0 mm oder ein äußerer Abstand von 5,6 mm einzuhalten ist – wie es anhand eines Beispiels in DIN EN 60664‑1 gezeigt wird.
Gerade bei Hochvolt‑Elektronik (z. B. in der Antriebstechnik) wird es noch kritischer. Dort steigt das Risiko für lichtbogenbedingte Durchschläge stark an, wenn Kriechstrecken falsch bewertet werden.
Automatisierte Creepage Analysis in PCB‑Investigator
Die Creepage Analysis in PCB‑Investigator automatisiert diese ansonsten extrem zeitintensive Aufgabe. Die Software berechnet die kürzesten Kriechstrecken zwischen beliebigen leitfähigen Strukturen und sogar zwischen diesen und der Außenkontur der Platine.
Besonders hilfreich sind die drei Analysemodi:
- Net‑to‑Net: Analyse zwischen zwei einzelnen Netzen.
- Net‑Group‑to‑Net‑Group: Ideal bei komplexen Designs mit Netzgruppen.
- To Outline: Ermittlung der Kriechstrecke zur Außenkante.
Ein weiteres Highlight ist die Option, Kriechstrecken über die Außenkontur und über Zwischenlagen hinweg zu berechnen. Dadurch lassen sich auch Interlayer‑Abstände zuverlässig prüfen – etwas, das manuell kaum möglich ist.
3D‑Visualisierung für bessere Fehlererkennung
Nach der Berechnung können kritische Pfade sowohl in 2D als auch in 3D dargestellt werden. Die 3D‑Darstellung ist besonders hilfreich, wenn flache Winkel, Randverläufe oder Bohrlochkanten den Pfadverlauf komplex machen. Diese Situationen werden in manuellen Berechnungen oft falsch interpretiert, während die Software sie korrekt diagonal misst.
Dies erleichtert das Auffinden potenzieller Risiko‑Routen erheblich und ermöglicht eine wesentlich fundiertere Bewertung der funktionalen Sicherheit.
Fazit
Die Kriechstreckenanalyse ist ein essenzieller Bestandteil des Hochvolt‑Leiterplattenlayouts – aber auch eines der anspruchsvollsten Themen. Mit der automatisierten Creepage Analysis in PCB‑Investigator lassen sich Fehler vermeiden, Entwicklungszeit reduzieren und sicherheitskritische Komponenten präzise bewerten.
Gerade für Entwickler, Auditoren, EMV‑Spezialisten und HV‑Systemingenieure ist dieses Werkzeug ein entscheidender Schritt hin zu zuverlässigen und normkonformen Designs.
