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トレース幅 (PCB 上の導電性銅経路の測定値) は、効率的な電流の流れを確保し、電圧降下を最小限に抑え、熱放散を管理し、信号の完全性を維持する上で非常に重要です。 この記事では、PCB トレースとは何なのか、また PCB を設計する際に考慮することがなぜ重要なのかについて説明します。
トレース幅とは、プリント基板上の導電性銅トレースの幅または厚さを指します。 これは、配線の通電容量と抵抗を決定する重要なパラメータです。 トレースの幅は、過度の電圧降下や過熱なしに電流を流す能力に影響します。
トレース幅は通常、その寸法で指定され、通常はミリメートル (mm) またはミル (1 ミル = 0.001 インチ) で測定されます。 トレース幅は、トレースの抵抗と、過剰な熱の蓄積を引き起こすことなく必要な電流を処理する能力に直接影響するため、重要です。
PCB 設計で適切なトレース幅を決定する際には、いくつかの要素を考慮することが不可欠です。
トレース幅は、過度の電圧降下や加熱を引き起こすことなく、予想される電流を処理できる十分な幅である必要があります。 一般に、電流が大きくなると、抵抗を最小限に抑え、過熱を防ぐために、より広いトレース幅が必要になります。
トレース幅は、電流が流れるときに発生する熱の量に影響します。 幅の広いトレースは、狭いトレースよりも効果的に熱を放散できます。 アプリケーションの許容可能な温度上昇を考慮し、温度制限内に保ちながら必要な電流を処理できるトレース幅を選択します。
以下は、10 オンス/平方フィートの銅重量で温度上昇を 1 °C に制限するいくつかのトレース幅と、それに対応する電流値を示したグラフです。 このチャートは、PCB 設計における最適なトレース幅のアイデアを提供します。
| 電流/A | トラック幅(ミル) | トラック幅(mm) |
| 1 | 10 | 0.25 |
| 2 | 30 | 0.76 |
| 3 | 50 | 1.27 |
| 4 | 80 | 2.03 |
| 5 | 110 | 2.79 |
| 6 | 150 | 3.81 |
| 7 | 180 | 4.57 |
| 8 | 220 | 5.59 |
| 9 | 260 | 6.60 |
| 10 | 300 | 7.62 |
注: IPC は、1 オンスの銅製 PCB および 10 度の温度上昇に対して推奨するトラック幅を推奨します。
この 厚さ PCB 上の銅層の厚さは、通常オンス (oz) で測定され、トレースの電流容量に影響を与えます。 銅層が厚いほど、より大きな電流を処理できるため、トレース幅を狭くすることができます。 PCB 設計で使用される特定の銅の重量に注意してください。
高速デジタルまたはアナログ回路では、トレース幅はインピーダンスに影響を与えるため、信号の完全性に影響を与える可能性があります。 制御されたインピーダンスの配線では、信号品質を維持し、信号の劣化を防ぐために特定の幅が必要になる場合があります。
銅には正の抵抗温度係数があり、温度が上昇すると抵抗が増加します。 加熱による抵抗増加が許容範囲内に収まるように、トレース幅を選択する際にはこの影響を考慮する必要があります。
PCB メーカーの製造能力を考慮してください。 製造プロセス中に確実に達成できる最小トレース幅に制限がある場合があります。 選択したトレース幅がメーカーの能力と一致していることを確認してください。
PCB 上の利用可能なスペースにより、使用できる最大トレース幅が制限される場合があります。 電流処理に必要なトレース幅とボード上の利用可能なスペースのバランスをとることが重要です。
ミルまたは数千インチで測定される PCB トレース幅は、PCB 設計における重要なパラメータです。 一般的な信号のトレース幅は 7 ～ 12 ミル、長さは最大数インチです。
一般に、PCB トレースの厚さは 0.008 インチから 0.240 インチの範囲であり、PCB 全体で一貫している必要があります。 市場には、単一パネル、二重パネル、多層基板など、さまざまな PCB 基板が存在します。 トラックの厚さは回路基板の構造や種類によっても異なります。
PCB トレースの幅や PCB トレースの厚さに関係なく、VictoryPCB は PCB 設計要件とアプリケーションの電流過負荷容量に応じて適応および調整できます。
以下の表は、PCB トレースの幅と厚さの範囲を示しています。
| トレースアプリケーション | 幅範囲(mm) | 幅範囲 (ミル) | 厚さの範囲 (オンス) | 厚さ範囲 (インチ) |
|---|---|---|---|---|
| 低電流信号 | 0.1〜0.2 mm | 4～8ミル | 0.5～2オンス | 0.0007 - 0.0028インチ |
| 中程度の電流信号 | 0.2〜0.3 mm | 8～12ミル | 0.5～2オンス | 0.0007 - 0.0028インチ |
| 電力トレース | 0.3～1.0mm以上 | 12～40ミル以上 | 1～3オンス以上 | 0.0014～0.0042インチ以上 |
PCB トレースの抵抗を計算するには、次の式を使用できます。
R = (ρ * L) / (W * T)
どこ：
R は、オーム (Ω) 単位のトレースの抵抗です。
ρ (ロー) は、オームメートル (Ω・m) 単位のトレース材料の抵抗率です。
L はメートル (m) 単位のトレースの長さです。
W は、メートル (m) 単位のトレースの幅です。
T はメートル (m) 単位のトレースの厚さです。
この式は、トレースの幅と厚さが全長に沿って均一であることを前提としていることに注意することが重要です。 さらに、微量材料の抵抗率は一定であり、温度によって変化する可能性があると仮定しています。
PCB トレース抵抗を計算するには、PCB トレース幅計算ツールなどのオンライン ツールを使用すると便利です。 回路計算機、アンペア数を考慮する際のトレース幅の選択のガイドとなります。
トレース幅とは別に、トレースの形状と PCB 上の位置も信号反射とノイズ耐性に影響を与える可能性があることに注意してください。 最良の結果を得るには、全体の設計を検討し、専門家または専門メーカーに相談して、トレース幅が特定の要件に適合していることを確認してください。
トレース幅の重要性を理解し、設計プロセスでさまざまな要素を考慮することで、効率的な電流の流れ、電圧降下の低減、効果的な放熱、および信頼性の高い信号整合性を実現するために PCB を最適化できます。
PCB 設計のベスト プラクティスについてさらに詳しく知り、トレース幅が設計にどのような影響を与えるかを調べるには、 お問い合わせ VictoryPCB では、当社の経験豊富なチームがお客様のアプリケーション向けに高品質、高精度、高密度の PCB を実現するお手伝いをさせていただきます。
