PCB配線幅計算機

PCBの配線幅は、銅導体が過度に温度上昇せずに流せる電流量を左右します。有限の抵抗に電流が流れると発熱し、細い配線は断面積が小さいため、電流を流し熱を広げる能力が低くなります。この計算機は経験式である IPC-2221 の電流式を変形し、指定した電流、銅箔重量、温度上昇、層位置に必要な最小断面積と幅を推定します。 式は I = k × ΔT^0.44 × A^0.725 です。電流 I はアンペア、許容温度上昇 ΔT は摂氏度、断面積 A は平方ミルで表します。係数 k は外層配線で 0.048、内層配線で 0.024 です。内層導体は積層材に囲まれ、一般に放熱しにくいため、この従来のIPCモデルでは大きな断面積が必要とされます。 断面積を求めた後、銅箔の厚さで割って幅を算出します。一オンス銅箔の厚さは製造公差を考慮する前で約 1.378 mils、つまり 35 µm です。二オンス銅箔は公称厚さが倍なので、同じ断面積に必要な幅はおよそ半分になります。仕上がり厚さはめっきや工程変動によって変わるため、重要な設計では基板メーカーから実際の積層構成を入手してください。 温度上昇とは配線温度が局所的な周囲温度より高くなる分であり、最高周囲温度そのものではありません。10°C の上昇は保守的な条件で、敏感な回路や高信頼性回路によく使われます。20°C や 30°C を許容すると配線を細くできますが、導体抵抗が増え、近くの部品を温め、過負荷時の余裕も減ります。筐体内温度、銅プレーン、気流、デューティ比、周囲の発熱部品を考慮してください。 IPC-2221 は初期の寸法検討に役立つモデルであり、完全な熱シミュレーションではありません。新しい IPC-2152 の指針は基板構造や環境の影響をより詳しく扱います。パッド、ビア、コネクター、局所的な細線部、ソルダーレジスト、並行するプレーン、短時間の過渡電流なども実際の性能に影響します。結果を製造可能な幅へ切り上げて設計余裕を加え、電圧降下を別途確認し、設計確定前に最悪条件で大電流試作基板を評価してください。