PCBの銅厚と配線幅：電流を表現するには、なぜ1つの数値だけでは不十分なのか

“「より太い銅を使用せよ」というのは、電源配線の問題に対する完全な解決策ではありません。効果的な検討とは、基板を流れる電流の流れを追跡し、最も狭い部分を特定し、回路が動作する環境を考慮することです。銅の重量は、その検討における重要な要素の一つです。.

まずは運用要件から始めましょう。

想定される連続電流、短時間のピーク電流、動作周囲温度、および許容電圧降下を記録してください。また、製品が筐体内で動作するか、空気の流れがある環境で動作するかも記録してください。後からレビュー担当者がレイアウトがどの動作ケースに対応するように設計されているかを判断できるよう、前提条件を明記しておいてください。.

銅が厚くなると何が変わるのかを理解しましょう

導体材料と長さが同じ場合、銅の断面積が大きいほど抵抗は低くなります。断面積には幅と厚さの両方が影響します。ただし、温度上昇は周囲の基板やそこからの放熱方法にも左右されます。テキサス・インスツルメンツの熱設計ガイドラインでは、銅の重量を単独の定格値として扱うのではなく、銅の厚さ、放熱面積、PCB構造をまとめて説明しています。.

全ての経路をたどる

幅広の銅箔パターンでも、パッドやビアの遷移部で狭い接続部に給電することができます。入力コネクタから負荷、そして戻り経路に至るまでの全経路を確認してください。狭窄部、層の変更、ヒューズ接続、および意図的に電流を検出する要素もすべて検討対象に含めてください。目に見える最大の銅箔パターンが結果を決定すると決めつけるのではなく、計算や測定が必要な箇所を明確に示してください。.

• ルートが最も狭くなるのはどのあたりですか？
• どのセクションがレイヤー間を移動するのか？
• コネクタおよび部品の制限は、基板の要件と一致していますか？
• 検証には、どの現在の環境条件が使用されますか？

計算機の前提条件を結果に反映させる

配線幅計算ツールを使用する場合は、入力値と計算方法を保存してください。温度上昇の仮定が異なると、結果を直接比較することはできません。計算結果は設計入力として扱い、組み立てたプロトタイプを代表的な条件下で検証してください。この記事では、形状や動作条件が不明な場合、「1オンス」または「2オンス」の銅にアンペア定格を意図的に割り当てていません。.

デザインを注文に変換する

適切な層に必要な銅箔の重量を指定し、加工業者が完成品の銅箔をどのように表現しているかを確認してください。高密度レイアウトを最終決定する前に、関連する配線、間隔、およびプロセス上の制約について確認してください。銅箔の変更により配線経路の変更が必要になった場合は、見積もり設定を黙って変更するのではなく、新しい設計改訂版を発行してください。.

技術リファレンス： テキサス・インスツルメンツ：DSPおよびARMアプリケーションプロセッサ向け熱設計ガイド, これには、プリント基板の熱設計に関する考慮事項も含まれます。ここでの検討事項は、一般的な計画指針であり、定格電流の計算ではありません。.