プリント基板の配線、スルーホール、電流容量の関係はどのようなものですか?

PCBA 上のコンポーネント間の電気接続は、各層の銅箔配線とスルーホールを通じて実現されます。

PCBA 上のコンポーネント間の電気接続は、各層の銅箔配線とスルーホールを通じて実現されます。異なる製品、異なる電流サイズの異なるモジュールにより、各機能を達成するために、設計者は、製品の機能を達成するために、設計された配線とスルーホールが対応する電流を流すことができるかどうかを知る必要があります。過電流時の発火を防ぎます。

FR4銅めっき板の配線・通過穴の電流容量の設計・試験と試験結果をご紹介します。テスト結果は、将来の設計において設計者に一定の参考を提供し、PCB 設計をより合理的で現在の要件に適合させることができます。

PCBA 上のコンポーネント間の電気接続は、各層の銅箔配線とスルーホールを通じて実現されます。

現段階では、プリント基板（PCB）の主な材料はFR4の銅被覆板です。銅純度99.8%以上の銅箔は各部品間の電気的接続を面上で実現し、スルーホール(VIA)は同一信号の銅箔間の電気的接続を空間上で実現します。

ただし、銅箔の幅をどのように設計するか、VIAの開口部をどのように定義するかについては、常に経験に基づいて設計します。

レイアウト設計をより合理的にし、要件を満たすために、異なる線径の銅箔の電流容量をテストし、その結果を設計の参考にします。

電流容量に影響を与える要因の分析

製品のモジュール機能によってPCBAの電流サイズが異なるため、ブリッジとなる配線が流れる電流に耐えられるか検討する必要があります。電流容量を決定する主な要素は次のとおりです。

銅箔の厚さ、線幅、温度上昇、めっきスルーホールの開口部。実際の設計では、製品環境、PCB製造技術、プレートの品質なども考慮する必要があります。

1.銅箔厚さ

製品開発の初期段階では、製品コストと製品の現状に応じて、PCB の銅箔の厚さが決定されます。

一般に、大電流を使用しない製品の場合、表面 (内部) 層の銅箔の厚さは約 17.5μm です。

製品が一部の大電流を使用する場合、プレートサイズで十分なので、表面（内部）層の厚さ約35μmの銅箔を選択できます。

製品内の信号のほとんどが大電流の場合、内層の銅箔の厚さは約 70μm を選択する必要があります。

2層以上のプリント基板の場合、表面銅箔と内部銅箔が同じ厚さ、同じ線径であれば、表面層の通電容量が内層の通電容量よりも大きくなります。

例として、PCBの内外層に35μmの銅箔を使用する場合、内部回路をエッチング後に積層するため、内層の銅箔の厚みは35μmとなります。

外部回路のエッチング後、ドリルで穴を開ける必要があります。ドリル加工後の穴には電気的接続性能がないため、全板銅めっき工程である無電解銅めっきが必要となり、表面の銅箔が一定の厚さ（通常25μm～35μm）の銅で覆われます。実際の外側銅箔の厚さは約52.5μm～70μmとなります。

銅箔の均一性は銅板供給業者の能力により異なりますが、大きな差ではないため、電流負荷への影響は無視できます。

2.ワイヤーライン

銅箔の厚さを選択した後、線幅が電流容量の決定的な要素となります。

線幅の設計値とエッチング後の実際の値には多少の誤差が生じます。一般に許容誤差は+10μm/-60μmです。配線をエッチングするため、配線角部に液残りが発生し、一般的に配線角部が最も弱い箇所となります。

このように、角のあるラインの電流荷重値を計算する場合は、直線で測定した電流荷重値に（W-0.06）/Wを乗じて計算します（Wは線幅、単位はmm）。

3.温度上昇

基板のＴＧ温度以上に温度が上昇すると、基板に反りや発泡などの変形が生じ、銅箔と基板との結合力に影響を与える場合がある。基板の反り変形により破損する可能性があります。

PCB配線に過渡的な大電流が流れた後、銅箔配線の最も弱い部分は短時間周囲に熱することができず、断熱系に近づき、温度が急激に上昇し、銅の融点に達し、銅線が焼損します。。

4.メッキスルーホール開口部

電気めっきスルーホールは、穴壁に銅を電気めっきすることにより、異なる層間の電気的接続を実現できます。プレート全体に銅メッキを施しているため、各開口部のメッキスルーホールの穴壁の銅厚は同じになります。異なる細孔サイズのメッキスルーホールの通電容量は、銅壁の周囲の長さに依存します。