厚い銅PCBを選択するとき

推定読書時間 10 分

設計において大電流の処理、多量の熱の発生、または過酷な環境への対応が必要な場合は、厚銅板をお選びください。 プリント基板. このタイプのプリント基板は、電力電子機器、自動車用途、および産業機械に最適です。基板をお選びになる前に、電気的性能、放熱性、および機械的強度に関するプロジェクトの要件をご検討ください。.

より強固なプリント基板と、改善されたコネクタの接触が得られます。.
厚い銅のプリント基板を使用すれば、より多くの電流を流すことが可能です。.
プリント基板の放熱効率を向上させるお手伝いをいたします。.
ご自身で PCBアセンブリ 厳しい条件下でより優れた性能を発揮します。.

厚銅プリント基板の概要

厚銅PCBとは何ですか

何がそれを特徴づけるのか、不思議に思われるかもしれません。 厚銅プリント基板 通常のプリント基板とは異なります。簡単に申し上げますと、厚銅基板は層に非常に多くの銅を使用しています。この追加の銅により、基板はより多くの電流と熱を処理できるようになります。技術者は銅の厚さを平方フィートあたりのオンス（oz）で測定します。銅が4オンス以上使用されている基板を見かけた場合、それは厚銅基板であると言えます。.

標準銅線と太銅線

標準厚さと厚銅のプリント基板は、その厚さをご覧いただくことで比較できます。 銅の厚さ. 以下に、その違いをわかりやすく示す表をご用意いたしました：

プリント基板の種類	銅板の厚さ範囲（オンス）	厚さ範囲（マイクロメートル）
標準銅	0.5オンスから3オンス	17.5マイクロメートルから105マイクロメートル
厚銅	4オンスから10オンス（またはそれ以上）	140マイクロメートルから350マイクロメートル以上

標準的なプリント基板（PCB）の銅箔厚は、通常1オンスから3オンスです。厚銅基板は4オンスから始まり、さらに厚いものも存在します。これらの基板は、電力電子機器、電気自動車、その他の高電力デバイスに用いられます。.

厚みが重要な理由

プロジェクトに適した銅の厚さを選択する必要があります。厚い銅を使用することで、基板は過熱することなくより多くの電流を流すことが可能となります。また、基板の強度と信頼性も向上します。電気自動車や5Gなどの多くの新技術では、より多くの電力を消費し、より多くの熱を発生させるため、厚い銅のプリント基板が必要とされています。.

注：レーザー技術や複合材料といった新素材・新製造方法により、厚銅プリント基板の性能がさらに向上しております。これらの進歩により、設計の選択肢が広がり、性能が向上いたします。.

環境についてもご配慮ください。厚い銅のプリント基板（PCB）の製造にはより多くのエネルギーを消費し、より多くの廃棄物を発生させます。古いPCBは適切にリサイクルされないと、電子廃棄物（e-waste）問題の一因となる可能性があります。.

厚銅プリント基板の市場は急速に成長しております。.
スマートグリッドや高度な電子機器には、高電力に対応できる基板が必要です。.
新しい製造技術により、これらの基板はより信頼性が高く、柔軟性のあるものとなっております。.

これらの基本を理解すれば、次回のプロジェクトにおいてより良い選択ができるようになります。.

銅の厚さの影響

電気的性能

基板により多くの電流を流したいとお考えですね。. より厚い銅層が役立ちます これにより、銅の厚さが増すと抵抗値が低下します。これは各配線経路を通る電流容量が増加することを意味します。例えば、1オンス銅のプリント基板では、配線幅1ミリメートルあたり約1～1.5Aの電流を流せます。2オンス銅の基板では、1ミリメートルあたり最大2.5Aまで対応可能です。また、銅を厚くすることで基板からの放熱効率が向上します。これにより、高電力使用時でも基板の温度上昇を抑えられます。さらに、信号品質が向上し、電磁干渉も低減されます。これは高周波設計において重要です。基板の強度も増し、曲がりや破損が起こりにくくなります。.

熱管理

高出力電子機器においては、熱の制御が重要です。厚銅基板は標準基板よりも優れた熱管理を実現します。厚銅は放熱板のように機能し、重要な部品から熱を吸収して拡散させます。これにより部品の温度上昇を抑え、過熱を防止します。基板は高温になってもより良く動作し、長持ちします。LED照明やモーターコントローラーなどの用途では、厚銅基板がコネクタやメッキ貫通穴への熱損傷を防ぎます。これにより、過酷な環境下でも基板の寿命が延び、安定した動作が期待できます。.

ヒント プロジェクトで発熱が激しい場合は、安全を確保するため厚手の銅基板をお選びください。.

機械的強度

基板に耐ストレス性と耐振動性を求められます。銅層を厚くすることで基板の強度と耐久性が向上します。下表は銅の厚さが強度向上にどのように寄与するかを示しています：

ソース	証拠
高速プリント基板	より厚い銅層は、特に多層基板において、プリント基板の強度を高めます。.
カムテックPCB	銅の含有量が多いプリント基板は硬度が高く、より大きな応力や振動に耐えることができます。.
オールPCB	より厚い銅層は強度を高めるため、プリント基板は応力、振動、摩耗に耐えることができます。.
ねじれた痕跡	銅の量が増えるほど強度も増します。これは工場や自動車において必要とされています。.

厚い銅のプリント基板は、強度が非常に重要な工場や自動車、軍事施設などの環境において、優れた性能を発揮することが期待できます。.

厚銅PCBを選択すべき場合

高電流の需要

プロジェクトで高電流を使用する場合は、厚い銅のプリント基板をお選びください。モーターコントローラーなどのデバイスは大量の電力を流す必要があります。厚い銅は基板の抵抗を低減します。これにより、より多くの電流を安全に流すことが可能となります。過熱や故障を防ぐのに役立ちます。電圧降下も少なくなるため、部品により多くの電力が供給されます。これは太陽光発電用インバーターやバッテリーシステムにおいて重要です。.

抵抗値が低いと、大電流を安全に流すことができます。.
厚い銅板は熱を均一に広げ、高温部分を防ぎます。.
重銅プリント基板は、標準基板よりも多くの電流を流すことができます。.
抵抗が少ないほど電圧降下も小さくなりますので、機器の動作がより良好になります。.

設計において多くのアンペアを流す必要がある場合、, 厚銅プリント基板 安全性と信頼性をお約束いたします。.

熱負荷

高出力電子機器では熱管理が不可欠です。厚銅基板は発熱箇所から熱を拡散させ、基板の冷却を実現します。これはLEDドライバやパワーアンプにおいて特に重要です。銅層を厚くすることでインピーダンスが低下し、放熱性が向上します。これにより、高負荷時においても安定した性能を維持できます。.

高電流と放熱により、機器の安定性を保ちます。.
適切な温度管理は、機器の寿命を延ばします。.
より厚い銅板はホットスポットを防ぎ、安定した状態を保ちます。.
5オンス銅のプリント基板は、中電力システムにおいて良好な性能を発揮します。.
10オンスおよび20オンスの銅基板は、過酷な作業環境においても多量の熱を処理いたします。.

プロジェクトで大量の熱が発生する場合や高温環境下で動作する場合、厚い銅のプリント基板は部品を保護し、寿命を延ばすのに役立ちます。.

機械的信頼性

基板には、ストレスや振動に耐えることが求められます。厚い銅箔は基板を強化し、信頼性を高めます。これは自動車、工場、アウトドア用品において重要です。銅箔を厚くすることで機械的強度が向上し、基板の曲げや振動に対する抵抗力を高めます。これにより基板の寿命が延び、過酷な環境下でも安定した動作が期待できます。.

特徴	説明
通電容量	標準的な基板よりも高出力の作業に必要な基板です。.
熱伝導と熱分布	標準的なプリント基板よりも優れており、熱の制御に役立ちます。.
機械的完全性	より強固なコネクタとビアにより、負荷がかかった状態での信頼性が向上します。.
熱サイクル下における信頼性	温度変化に対応しやすくなり、耐久性向上のために必要です。.

お使いの機器が頻繁な動きや衝撃にさらされる場合、厚手の銅基板が必要な強度を提供いたします。.

電圧およびインピーダンスの要件

高速設計においては、電圧とインピーダンスの制御が不可欠です。銅の厚さは配線のインピーダンスに影響を与えます。これは高周波回路や通信機器において特に重要です。インピーダンス制御は信号が問題なく伝送されることを可能にします。例えば、高周波ラインには50オームのインピーダンスが必要となる場合があります。より厚い銅箔を使用することで、こうした要件を満たすことが可能となります。基板製作前にシミュレーションツールを用いて設計内容を確認されることをお勧めいたします。.

プロジェクトで正確な電圧や厳密なインピーダンスが必要な場合は、最適な結果を得るために厚銅基板をお選びください。.

応用例

パワーエレクトロニクス

厚銅プリント基板技術 パワーエレクトロニクス分野で使用されます。これらの基板は、大電流や熱の制御に役立ちます。DC/DCコンバータやインバータに搭載されています。また、配電盤にも使用されています。モーター制御基板やパワーモジュールでも採用されています。以下に、これらの基板が使用される場所を示す表を記載します：

アプリケーションエリア	特定の用途
電力回路	DC/DCコンバーター、インバーター、配電盤
パワーエレクトロニクス	モーター制御基板、パワーモジュール、産業用機器
LED照明	高電流LEDドライバおよび照明基板

これらの基板はシステムの動作をより良く、より安全にします。より多くの電流と熱を処理します。.

自動車システム

自動車には強固で信頼性の高い基板が必要です。電気自動車では厚い銅のプリント基板が使用されています。これらの基板は過熱することなくより高い電流を流せます。熱を分散させるため、局所的な高温箇所が生じません。長期間にわたってご使用いただける信頼性の高い基板です。車両が揺れたり高温になったりしても確実に機能します。.

電気自動車向けに高電流を流します
ホットスポットを減らし、耐久性を向上させます
振動や衝撃に耐え、より長寿命を実現します

これらの基板は、バッテリー管理やパワーステアリングに使用されます。車載充電器でも使用されます。.

産業用制御機器

工場や機械には頑丈な基板が必要です。厚銅基板は強度が高く、優れた放熱性を発揮します。主な利点を下記の表に示します：

利点	説明
機械的耐久性の向上	パッドと配線は頑丈なままであり、過酷な環境下でも割れることはありません。.
優れた熱管理	ボードは熱を均一に拡散し、局所的な高温部分を防ぎます。.
より高い電流処理能力	基板はより多くの電流をサポートし、安定した動作を実現します。.

これらの基板は、モーター駆動装置やロボット工学においてご使用いただけます。重機においても採用されております。.

再生可能エネルギー

厚銅プリント基板は、太陽光発電用インバーターや風力発電システムに使用されます。これらの基板は制御を補助します。 高電流と高温 再生可能エネルギーから得られます。風力タービン制御装置やエネルギー貯蔵システムでも使用されています。これらは、変化する天候の中でも機器を安全に保ち、良好な状態での稼働を維持します。.

設計上の考慮事項

コスト要因

厚銅PCBをお選びになる際には、コスト面をご考慮ください。銅の使用量が増えるほど、基板の製造コストは高くなります。下記の表に、価格上昇要因を示しております：

コスト要因	説明
原材料費の高騰	厚い銅のプリント基板は、より多くの銅と特殊な絶縁材を必要とするため、コストが高くなります。.
処理の難易度	重い銅は切断や成形が難しいため、より優れた工具と細心の注意が必要となります。.
フルプロセス製造	各基板はすべての工程を経ますので、少量注文の場合、基板1枚あたりのコストが高くなります。.
小口注文の固定費用	工場では大きなパネルを使用するため、小規模な仕事では材料と費用の無駄が多くなります。.
広範なテスト	高出力基板には追加の試験が必要となり、それにより価格が上昇します。.

銅の使用量が増える場合、設計の変更が必要になる可能性があります。より広い配線幅や大きな穴が必要になる可能性があり、それによりコストが増加する恐れがあります。.

製造上の課題

厚い銅のプリント基板（PCB）の製造は、通常の基板の製造よりも困難です。解決すべき課題がより多く存在します。下記の表に、一般的な問題点をいくつか列挙します：

チャレンジ	説明
エッチング	厚い銅はきれいにエッチングするのが難しいです。線をシャープに保つには特別な方法が必要です。.
掘削	厚い銅板の穴あけ加工では、穴が粗くなったりひび割れが生じたりする可能性があります。良好な結果を得るためには、加工方法の変更が必要となります。.
ラミネーション	厚い銅板は樹脂の流動を妨げる可能性があるため、加熱と圧力を慎重に管理する必要があります。.
熱処理	銅が変質しないよう、熱の加減には細心の注意を払う必要があります。.
ハンダ付け	はんだ付けが難しいのは、厚い銅板が熱を素早く奪ってしまうためです。.
信頼性試験	ボードが過酷な作業環境でも確実に動作することを確認するためには、さらなる試験が必要です。.

製造者は特殊な方法を用いて銅を厚く積み上げ、線をきれいに保ちます。.
技術者の方々が協力して、これらの特殊な問題の解決にあたります。.

組立の耐久性

厚い銅のプリント基板は、基板の耐熱性と耐応力性を高めます。熱を効果的に制御するため、はんだ付け時や使用中の部品を安全に保ちます。これらの基板は強度が高く、過酷な環境下でも長持ちします。.

より厚い銅は熱の制御に役立ち、基板がより多くの熱に耐えられるようにします。.
基板の銅箔の重量は、その製造方法によって異なります。.
銅の厚みが均一でない場合、エッチングの過剰、層の剥離、はんだ付け不良などの問題が生じる可能性があります。.
より太い銅線は信号に影響を与える可能性がありますので、高速回路の設計についてはご確認いただくことをお勧めいたします。.

プロジェクトに適した銅板の厚さをお選びください。厚い銅板が常に最適とは限りません。電気的特性、熱特性、強度といった要件と、ご予算、加工の難易度とのバランスを考慮してください。.

プロジェクトに適した銅の厚さを選ぶ必要があります。主な確認事項は以下の通りです：

重要な判断時点	ご確認いただく必要のある事項
回路設計	ショートを防ぐため、配線の幅を広くし、間隔を空けて配置してください。.
穴とリングの幅	リングを大きくして、銅が剥がれ落ちないようにしてください。.
ソルダーマスク処理	十分なカバー範囲を確保できるよう、十分なスペースがあることをご確認ください。.

電気、熱、強度の必要性を考えてください。また、コストや製造の難しさについても考えてください。細いトレースを使ったり、物を近づけすぎたりしないでください。ツールを使い、IPCの規則に従ってください。設計が難しい場合は, PCBINQにお問い合わせください.

私は PCB設計エンジニア 専門は高信頼性と高密度相互接続（HDI）設計。Altium DesignerとCadence Allegroに精通しています。インピーダンス制御、差動ペアレイアウト、SI/PI解析、機能測定設計（DFM）の最適化の経験があります。プロトタイプから量産まで、顧客の仕様と品質要件を満たしながらスムーズに納品できるよう、プロジェクト、プロセス、サプライチェーンの各チームとのコミュニケーションに重点を置いています。

ブイアイエヌキュー