ヘビー銅PCB」とはどういう意味ですか？

プリント基板には多くの種類がある。そのひとつが高電流PCBで、重銅PCBとも呼ばれます。これらの基板は、大電流や温度変化を伴うアプリケーションに有用な特性を持っています。重銅PCBは、より長い時間高温に耐えることができ、より高い電流レートを扱うことができ、より強力なはんだ接合と接続点を提供します。.

大電流プリント基板とは？

高電流PCBは、標準的なPCBよりも高い臨界電流密度をサポートするように設計されたプリント回路基板です。標準的な基板は、数十アンペアの電流にしか対応できない場合があります。高電流基板は、数百から数千アンペアの電流を流すことができ、長時間高温に耐えることができます。これらのPCBのユニークな設計は、より厚く重い銅層を使用し、ボードに強度と耐久性の電気的・機械的性能を与えます。.

重銅PCBには通常、以下の物質が含まれている。 1平方フィート当たり3オンスの銅 大電流負荷に対応するため。銅の総量が3 oz/ft²未満であっても、重要な部分の銅の厚さが3 oz/ft²以上であれば、その基板は重銅PCBとして分類されます。 4オンス／フィート. .この大量の銅は、トレースに幅を加えることが不可能な場合や、最良の選択肢ではない場合に使用される。.

例えば、DCモーターPCBでは、設計者が熱的制約を考慮しなければならないため、必要な電力を供給するために必要な標準トレース幅が大きくなることがあります。重銅PCBでは、代わりに 太いトレース を使用することで、トレース幅を小さく保ちながら同じ通電容量を達成することができます。これにより、熱的および電気的性能を維持しながら、基板スペースを節約することができます。.

重銅基板に使用される銅の厚さは、一般的に、約0.5mmから0.5mmです。 105 µm～400 µm. .より高い銅厚に加え、これらの基板は、より強力な電気接続を提供しながら、高温で熱を放散することができます。このような熱管理により、高銅厚プリント基板は高負荷時の熱ストレスや故障を回避することができます。.

PCB設計における厚銅の利点

電子機器はより過酷な環境と大電流で動作するため、熱管理はこれまで以上に重要になっています。重銅のプリント基板（例えば、銅の内部導体や外部導体が 5 oz/ft²～19oz/ft²の範囲, と定義されることもある。 4オンス／フィート)は、部品から熱を逃がすのに役立つ。この特性により、過熱による故障を大幅に減らすことができる。.

PCBメーカー は、頑丈な導体プラットフォームを作成するために重い銅を使用しています。こうしてできた基板は導電性がよくなり、熱ストレスにも強くなります。このようなボードはまた、より小さな面積で同じ電流容量を達成することができます。なぜなら、ひとつの層がより多くの銅の重量を運ぶことができ、あるいは複数の銅の重量が同じ層に配置されているからです。.

PCBにおける厚銅の主な利点は以下の通りです：

• 部品や基板への熱的負担を軽減。.

• 通電能力の向上。.

• 損傷を受けることなく繰り返される熱サイクルに耐える能力。.

• 銅のスタッキングにより多層化の必要性が減るため、設計によっては完成基板サイズが小さくなる。.

誰が重銅PCBから利益を得ているのか？

重銅から明確な利益を得ている産業には次のようなものがあります：

• 軍事と防衛.

• 自動車.

• ソーラーパネル・システム（PVインバータおよび関連機器）。.

• 溶接機器メーカー。.

• 産業用制御機器。.

これらの業界では、大きな熱出力に対応し、信頼性の高い配電を実現するプリント基板が必要とされることが多い。重銅メッキのスルーホールは、外部ヒートシンクに熱を移動させるのに特に適しています。優れた配電は高い信頼性のために不可欠であり、厚銅はその実現に役立ちます。.

重い銅は新しいものではありません。この方法は、兵器制御システムなど、軍事・防衛上の厳しい要求を満たすために長年使われてきました。今では主流の電子機器メーカーも、より優れた熱除去を求めています。そのため重銅は、軍事以外の用途でも一般的になってきました。.

重い銅はどのように作られ、どのように使われるか

重量銅PCBは通常、以下の組み合わせで製造される。 電気めっき そして エッチング のプロセスである。目標は、平坦なトレースだけでなく、銅の厚みを増やすことです。 サイドウォール経由 そして メッキ穴. .基板が多くの生産サイクルにさらされると、メッキホールが摩耗したり弱くなったりします。重い銅を加えることで、メッキ穴が強化され、信頼性が向上します。.

重銅ボードにより、大電流または大電力ゾーンと制御回路または信号回路を同じボードにまとめることができます。これにより、システムによっては個別の電源ボードやかさばる外部配線が不要になります。.

PHILIFASTはお客様と一緒にニーズを確認し、理解します。私たちはそのニーズに重銅の製造工程を合わせます。例えば、部品の種類、何層必要なのか、どのような材料を使わなければならないのかを知ることが重要です。PHILIFASTは見積もりを出し、重銅を使うことの長所と短所を説明します。技術の進歩により、電気メッキとエッジのフライス加工や研磨の両方を使い、必要な銅の厚さと平坦度を達成する工程が可能になりました。.

重銅PCBに使用される銅厚の値

実際には、以下のようなものがある：

• 典型的な 重銅 厚みの値は以下の範囲にある。 105 µm～400 µm.

• 重銅は一般的に次のように表現される。 オンス／平方フィート または オンス／平方フィート（oz/ft²), PCB業界では一般的に オンス／平方フィートまたはオンス／ft, しかし、多くのサプライヤーは オンス／平方フィート またはµmに変換する。.

• のような標準的な銅の重さ。 1オンス にほぼ対応する。 34-35 µm 片面の銅の厚さのことだが、仕上がりの厚さはメッキ、表面仕上げ、ラミネーションによって変わる。.

ビアやスルーホールにメッキを施して厚くする場合、ドリルで開けた穴の中だけにメッキを施すような特別な方法をとらない限り、穴の銅と表面の銅の両方が増加する可能性がある。.

基板の厚さと銅の重量 - PCB の設計と製造への影響

原材料からボードをカットする場合、主に次の2つのことが懸念される。 板厚 そして 銅錘. .以上の厚さの生板の場合 0.8 mm, 標準的な厚さのセットが一般的に使用されている： 1.0mm、1.2mm、1.6mm、2.0mm、3.2mm. .以下の厚さの場合 0.8 mm, これらは標準シリーズとはみなされない。薄板の厚みはしばしばカスタマイズされる。内層に使用される一般的な薄板コアの厚さには以下のようなものがある： 0.1mm、0.15mm、0.2mm、0.3mm、0.4mm、0.6mm. .これらの薄いコア材は、主に多層プリント基板の内層として使用される。.

外層を設計し、完成したボードの厚みを選択する際には、製造中に追加される厚みを考慮する必要があります。これには以下が含まれます：

• ビアおよびホールめっき時に追加される電気めっき銅の厚み。.

• ソルダーマスクの厚さ。.

• 表面仕上げの厚さ（例えば、熱風はんだレベリング、ENIG金メッキ、その他の仕上げ）。.

• シルクスクリーンとカーボンインクの厚さ。.

実際には、完成した裸のボードの厚さは、次のようになる。 0.05-0.1 mm を加えたため、コア材よりも厚くなった。錫メッキを施したボードは、通常、最終的な厚みの増加が大きくなり、次のようになる。 0.075-0.15 mm.

例えば、こうだ：

• 完成したボードの要件が 2.0 mm, を選択する。 2.0 mm コア材を裁断する段階で、最終的に完成するボードは通常、以下の間になる。 2.1mmと2.3mm 加工公差と加工の後。.

• 設計上、どうしても完成したボードが必要な場合 2.0mm以下, の非標準生基板を要求すべきである。 1.9 mm その場合、加工業者は原材料供給業者から規格外の材料を取り寄せなければならない。その場合、加工業者は原材料サプライヤーに規格外の材料を注文しなければならず、通常、納品リードタイムは長くなる。.

インナー・レイヤー・コンストラクションの場合、最終的なラミネートの厚さを調整することができます。 プリプレグ の厚さ、レイヤーの積み重ねを変更することでコアの選択はフレキシブルだ。例えば 1.6 mm 最終的な厚さは 1.2 mm コアまたは 1.0 mm コアを適切なプリプレグ層と組み合わせることで、最終的なラミネーションで仕上がりの厚みを許容範囲内に保つことができる。.

板厚の許容差 - 何を期待するか

PCB設計者は、製品の組み立て公差とともに、完成基板の厚み公差を考慮する必要があります。最終的な厚みのばらつきの主な要因は以下の通りです：

1. 基板サプライヤーからの原材料の公差。.

2. 複数の層とプリプレグを圧着するラミネーション加工の許容範囲。.

3. 外層の銅とメッキによる特別な厚み。.

一般的なパネルでよく見積もられる典型的な原材料の厚さ公差は以下の通りである：

• について 0.8-1.0 mm: ±0.1 mm.

• について 1.2-1.6 mm: ±0.13 mm.

• について 2.0 mm: ±0.18 mm.

• について 3.0 mm: ±0.23 mm.

ラミネーションの公差は、層数と総厚に依存する。一般的には ±(0.05-0.1) mm. .エッジ・コネクタまたはカード・エッジ・コンタクト（コネクタ用の印刷カード・エッジのような）を含む基板は、コネクタの仕様に合うように厚さと公差を慎重に選択する必要がある。.

表面の銅の厚さとメッキの標準

ビア銅とメッキホール銅は、化学蒸着と電気メッキによって形成されます。メッキホールの厚みを厚くすると、特別な管理策を講じない限り、表面銅の厚みも厚くなることが多い。.

によると IPC-A-600G 規格では、メッキ穴の最小銅メッキ厚は

• クラス1およびクラス2の仕上がり： 20 µm.

• クラス3の仕上がり： 25 µm.

銅の重量を 1オンス, 覚えておいてほしい。 1オンス 一般的に、特定のシステムにおける生箔の最小厚みに相当し、めっき後の仕上がり厚みはより高くなる可能性がある。例えば、未加工箔オプションで最低 15.4 µm 一部の製造仕様書では、公称1オンスの材料について、以下のように設定されている。 2-3 µm 公差が失われる可能性がある場合、最小値は 33.4 µm 実際により高い原料やメッキターゲットを選択した場合、仕上がりの銅の厚さは以下のようになります。 47.9 µm 製造ルートによってはそれ以上となる。その他の銅厚の値も同様の計算ルールに従う。.

PCB厚みの選び方 - 標準とは？

PCBブランク（未加工パネル）の世界的な厚さは一定ではありません。しかし、市場の慣例と需要により、一定の厚みが標準となります。複数のプリプレグとコアを積層することで、より大きな完成板厚を得ることができます。.

一般的な標準仕上げ板厚は以下の通り：

• 0.031インチ（0.78mm）.

• 0.062インチ（1.57mm）.

• 0.093インチ（2.36mm）.

一般的なエレクトロニクスの仕上がり厚さは 1.57 mm または 0.062インチ. .しかし、ユーザーや特定の用途によって、製品ラインの標準的な厚さが決まる。初期の頃は合板が基板として使われ、板は厚かった。時が経つにつれ、エポキシガラス（FR-4）のようなより良い選択肢が標準となり、仕上がりの厚みをよりコントロールできるようになりました。.

プリント基板の厚さと銅の重量に影響する要因

ボードの厚みや銅の重量を計画する際は、これらの設計や製造上の要因を考慮してください：

1. 主なコストドライバー基板サイズと層数がコストを大きく左右する。.

2. PCBの複雑さ層数とビアの数は、厚さとコストの両方に影響する。.

3. 使用材料動作速度、動作周波数、最大動作温度に基づいて材料を選択します。.

4. 動作環境基板が高温、高湿、機械的ストレスに耐える必要があるかどうかは、厚みの選択に影響する。.

5. 製造要因穴のサイズと数、銅の重量、表面仕上げのオプションは、ボードの厚さと最終的な結果に影響します。.

6. パネル化の方法、ボード間のギャップ、トレース形状これらはルーティング、製造性、最終寸法に影響します。.

PCBの銅厚とトレース幅の指定方法

を使用することができる。 トレース幅計算機 を使って、ある電流に必要な銅の厚さとトレース幅を指定することができます。電流、許容温度上昇、銅の重量、PCBの厚さ、その他の仕様を入力すると、必要なトレース幅と銅の厚さを計算機が返します。多くの電卓は、以下のような精度で計算します。 0.01 mm を使用してください。仕上がりの厚さをある制限値以下にする必要がある場合は、それに応じて計画を立て、スタックアップを調整してください。.

プリント基板の厚みを選ぶ際の注意点

より良い耐久性とパフォーマンスを得るためにボードの厚さを決める際には、これらのスペックと要素を念頭に置いてください：

• 完成したボードの重量。.

• 必要なのは柔軟性か剛性か。.

• 高速信号のインピーダンス整合の必要性。.

• コンポーネントの高さとボード上のスペース。.

• 他の機械設計との互換性。.

• 全体的な設計ルールとレイアウトの制約。.

カスタムボードの厚さについてはどうですか？

PCB製造用の未加工パネルやシートは広く入手可能である。多くのカスタマイズオプションがあるので、メーカーは特定の仕様を満たすことができます。厚さは 0.2 mm～6.3 mm で 0.01 mm 多くの店では、段階的である。手順は通常こうだ：

• 使用するコア／プリプレグの厚さを決める。.

• 銅箔、メッキ銅、ソルダーマスクと合わせて、仕上がりの厚さになるようにする。.

厚みをオーダーする際の注意点

1. 納期一般的でない厚さの場合、非標準的な材料が必要となるため、リードタイムが長くなる。これは納期や開発期間に影響します。.

2. CM機器の能力適切な設備を持つ委託製造業者（CM）を選ぶ。CMが希望の厚みを製造できない場合は、妥協して設計の選択肢を変える必要があるかもしれません。.

3. 追加費用カスタム仕様の場合、製造コストが高くなる。特殊な材料、厳しい公差、余分な工程はすべてコストアップにつながります。.

カスタム厚みを使用することで、製品の性能や独自の機能を向上させることができる。しかし、多層基板やカスタム基板には、余分な取り扱いや工程、材料費がかかります。そのため、多層カスタム基板は高価になる可能性がある。.

信頼できる製造パートナーがいれば、希望の厚みにスムーズに到達できます。通常の最初のステップは、標準的なコア/プリプレグの厚さの値を選び、それをメッキ銅や銅箔、選択したソルダーマスクや表面仕上げと組み合わせることです。.

PHILIFASTのサービスと提供するもの

PHILIFASTでは、高品質で正確なプロトタイプでお客様のニーズにお応えします。標準とカスタムの両方の要件に対応し、設計の意図に注意を払います。当社のカスタムPCB製造サービスのハイライトは以下の通りです：

• 24時間以内の正確な見積もり.

• 3日以内に完了するターンキー・プロセス 多くの標準的なプロトタイプのために。.

• サプライヤーの調整による調達時間の短縮。.

• 必要に応じ、集中的な品質管理と認証を行う。.

• 高いプリント基板品質と 自動光学検査 (AOI) 生産中.

PCB製造が必要な場合、PHILIFASTはプロトタイプと製造サービスを提供することができます。お客様のご要望を確認し、層数、材料の選択、銅の重量、その他の重要なパラメータについて話し合います。また、重銅の長所と短所、それが基板のコスト、重量、製造性にどのように影響するかについてもご説明します。.

短い技術的要約と提言

• 厚銅プリント基板は、大電流、高熱需要のアプリケーション向けである。.

• 一般的にオンス/フィート²または µm単位で測定されます。一般的な銅の厚さは 105μmと400μm.

• 重い銅は通電容量と放熱性を向上させます。熱ひずみを軽減し、同じ電力でより小さな基板レイアウトを可能にします。.

• 重銅は一般的に電気めっきで施される。また、メッキホールやビアサイドウォールを強化します。.

• 設計者は、メッキ、ソルダーマスク、表面仕上げによって生じる追加の厚さを計画しなければならない。仕上がりの厚さは未加工のコアの厚さと同じではありません。原材料の公差とラミネーションの公差を考慮してください。.

• 標準的な仕上がり板厚 0.78mm（0.031インチ）, 1.57 mm（0.062インチ）, そして 2.36mm（0.093インチ）, である。 1.57 mm 一般的な電子機器では最も一般的である。カスタム・ボードは以下のようなものがある。 0.2 mm～6.3 mm.

• 設計時には、コストドライバー（サイズと層）、複雑さ（ビアと層）、材料（速度、周波数、最高温度）、動作環境を考慮する。.