プリント基板上の銅トレースは、電子信号を伝送し、部品やデバイス間で電力を分配します。この複雑な導電経路ネットワークにより、基板上のすべての機能要素が調和して動作します。PCBの設計において最も重要な決定事項の一つは、トレースに適したPCB銅厚を決定することです。この記事では、PCBで一般的に使用される銅厚を詳しく解説し、高出力アプリケーションにおいて厚い銅を使用することがなぜ有利なのかを解説するとともに、設計者が特定の回路要件と制約に最適な回路基板銅厚を選択する際に考慮すべき重要な要素について解説します。それでは、詳しく見ていきましょう。
PCBで使用される一般的な銅の厚さ
銅の厚さは、銅箔の重量を指します。 PCB基板平方フィートあたりのオンス数（oz/ft2）で表されます。典型的な重量は0.5オンスから3オンスの範囲です。
0.5～1オンス（約0.0007～XNUMXオンス）の銅箔：厚さXNUMXインチ（約XNUMXmm）の極めて薄い銅箔です。軽量・低電流のPCBで、狭いトレース間隔と薄い基板プロファイルが求められる用途に使用されます。XNUMXオンスの銅箔では、最小トレースサイズと間隔が非常に狭くなります。
1～2オンスの銅：一般的なPCB設計において、標準的かつ最も一般的な銅の重量です。電気・熱特性と製造性のバランスが取れており、中程度の複雑さのPCBのほとんどに適しています。
3オンス銅：厚銅基板とされています。高電流電源回路に十分な堅牢性を備え、過熱や電圧降下が問題になることなく、トレースあたり最大8～10Aまで処理できます。安定性と信頼性が向上します。
PCB に厚銅を使用する理由
厚い銅箔を使用すると PCB のコストは増加しますが、高電力回路設計に適した選択肢となる重要な利点があります。
- 配線を過熱させることなく、より大きな電流を流すことができます。銅が厚いほど抵抗が低くなり、過度の抵抗加熱をすることなく、より多くの電流を流すことができます。これにより、過熱による損傷を防ぎます。
- 高電流時のトレース全体の電圧降下を低減 – 銅トレースが厚くなるとトレース長に沿った不要な電圧降下が低減し、PCB 全体に信号と電力が適切なレベルで供給されるようになります。
- 熱拡散と熱管理の改善 – 銅は優れた熱伝導体です。銅はヒートスプレッダーとして機能し、高温箇所から熱を素早く伝導し、より広い面積に分散させて放散します。これにより、高温下でも回路が適切に動作します。
- 高温と繰り返しの熱サイクルに耐えます - 厚い銅は熱質量と熱伝導率が高いため、薄い箔に比べて高温や繰り返しの加熱/冷却サイクルによる損傷に対する耐性がはるかに高くなります。
- 軽減 EMI 細い配線と比較して – 太い配線は、AC抵抗が小さいため、同じ電流を流した場合、細い配線に比べて電磁干渉（EMI）が少なくなります。このEMI低減は、EMCコンプライアンスの遵守に有益です。
- 全体的な信頼性と製品寿命の向上 - 優れた電流容量、熱性能、耐久性により、 重い銅のPCB 特に要求の厳しい高電力環境において、信頼性と製品の使用可能寿命を向上させます。
PCB 銅の厚さを選択するには?
特定の設計に最適な PCB 銅の厚さを選択するには、いくつかの関連する要素を考慮する必要があります。
- 電流レベル – 各トレースに想定される最大電流値によって、過熱を防ぐために必要な最小厚さが決まります。例えば、5Aを超える電流を流すトレースでは、通常、2オンス以上の厚い銅箔が必要です。厚さは電流値に合わせてください。
- 層数 – 銅層が多いPCBでは、電流を複数の層に分散できるため、全体的に薄い銅を使用できます。 2層基板 同じ電流の場合、2 層または 4 層の基板と比較して、より厚い 6 オンスの銅が必要になることがよくあります。
- 目標配線抵抗 – 他の条件が同じであれば、抵抗を下げるには配線を太くする必要があります。目標配線抵抗値を満たすには、希望する配線幅における異なる厚さの単位長さあたりの抵抗値を計算し、適切な抵抗値を達成します。
- コスト – 厚い銅素材は、薄い銅素材よりも本質的にコストがかかります。予算に合わせて、コスト増加と電気性能のメリットを比較検討してください。
- 製造上の制限 – 2オンスを超える厚銅箔には、特殊な加工装置が必要になる場合があります。また、実現可能なトレース解像度、トレース間隔、レジストレーション精度にも影響します。製造業者の能力をご確認ください。
- 熱負荷 – PCB全体の熱損失を慎重に計算し、銅箔が過熱することなく熱を拡散・吸収できることを確認してください。周囲温度と空冷／液冷オプションも考慮してください。
最終的な考え
PCB設計において最適な銅箔厚を選択することは、想定される電流負荷、放熱特性、製造上の制約、そして材料コストとのトレードオフを徹底的に分析する必要がある、複雑なバランス調整作業です。優れた電流容量と放熱性能を持つ銅箔を厚くすると、基板サイズとコストが増加します。PCB設計者は、相互に依存するすべての設計要因を考慮しながら、アプリケーションの電気的要件と制約に合わせてトレース銅箔厚を慎重に選定する必要があります。十分な情報に基づいてトレース厚を決定することで、利用可能な予算と製造能力の範囲内で基板の性能を最大限に高めることができます。 お問い合わせ 次の PCB に最適な銅の重量を決定する際にサポートが必要な場合。
