6:銅箔厚を厚くする方法A | ノイズ対策.com

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6:銅箔厚を厚くする方法A

前回は、
大電流基板を設計するポイントとして
【銅箔厚を厚くする】方法のメリットをご紹介しました。

今回は、【銅箔厚を厚くする】方法のデメリットをご紹介します。


銅箔厚を厚くするメリットは、
大電流経路でも比較的小さなパターン幅で設計することができること
でしたが、デメリットとしてポイントになることが基板のL/Sが普通の
基板より大きくなってしまうことです。


例えば、
普通の銅箔厚さ35[um]の基板では
L/S=0.15[mm]/0.15[mm]で設計、製造出来た基板でも、
大電流基板として銅箔厚さ300[um]の基板では、
L/S=0.6[mm]/0.6[mm]まで大きくなってしまいます。

(基板を製造するメーカーごとで異なるので基板を設計する際、
注意が必要な部分となります)


L/S=0.6[mm]/0.6[mm]まで大きくなってしまうと、
単純に0.6[mm]×0.6[mm]以下の部品を搭載するパッドや、
パッドとパッドの間隔が0.6[mm]以下のパッドが設計できなく
なりますので、使用する部品の選定が重要となってきます。

弊社で実際に設計した大電流基板の設計最中でも
回路設計者が1608サイズのチップ部品を当初選定していましたが、
このL/Sの制約の都合上2012サイズのチップ部品へ再選定して
もらったことがあります。


また、部品選定で一番注意が必要な部品はIC部品です。

普通の信号伝送用の基板の設計と同じイメージでIC部品を
選定してしまうとL/Sの制約で部品搭載用パッドの設計が出来ず、
部品搭載NGとなるケースがあります。



大電流関係


5:銅箔厚を厚くする方法@ | ノイズ対策.com

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5:銅箔厚を厚くする方法@

前回は、
大電流基板を設計するポイントとして、
【パターン幅を太くする】方法についてご紹介しました。

今回は、【銅箔厚を厚くする】方法をご紹介したいと思います。

はじめに、
一般的に銅箔厚35[um]のパターンには
パターン幅1[mm]に1[A]程度流せるという考えかたがあります、
と前回ご紹介しました。

この考え方をベースに【銅箔厚を厚くする】方法の
メリット、デメリットをご紹介します。


まず、
普通の基板の銅箔厚(銅箔厚35[um])を2倍の70[um]にした場合、
パターン幅1[mm]のパターンに流せる電流量は銅箔厚に比例して
2倍の2[A]程度流すことが可能となります。

よって、前回ご紹介した例を挙げ比較すると、
銅箔厚35[um]の場合MAX=10[A]電流を流す経路を設計すると
パターン幅が10[mm]程度必要となりましたが、
銅箔厚70[um]の場合MAX=10[A]電流を流す経路を設計すると
パターン幅が5[mm]程度にすることが可能となります。

このように、銅箔厚を厚くするメリットは、
大電流経路でも比較的小さなパターン幅で設計することが
できるようになります。



大電流関係


4:パターン幅を太くする方法 | ノイズ対策.com

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4:パターン幅を太くする方法

第1回から第3回まででご紹介してきた内容を踏まえて、
今回からは大電流基板を設計する時のポイントを少しご紹介したいと
思います。


第2回でもご紹介しましたが、
大電流基板では、大電流を流すパターンに流す電流量にあった
銅パターンの断面積を設定する必要があります。

一般的には、【パターン幅を太くする】と【銅箔厚を厚くする】ことで、
パターンに流す電流量にあった銅パターンの断面積を設計していきます。


今回は、【パターン幅を太くする】についてご紹介して行きます。

パターン幅を太くして大電流経路を設計する時のメリットは、
導体厚が薄い信号配線と厚い大電流配線が混在することが容易となります。


第1回でご紹介しましたが、
普通の基板の銅箔厚(35[um]〜70[um])を選択し流す電流量にあった
銅パターンの断面積をパターン幅の太さでカバーすることで、
普通の信号伝送用の基板の設計と同じイメージで設計する事が可能となります。

しかし、
デメリットとして、
電流量にあった銅パターンの断面積をパターン幅を太くして確保する為、
基板サイズが大きくなりすぎてしまう傾向があります。

一般的に銅箔厚35[um]のパターンにはパターン幅1[mm]に1[A]程度流せる
という考え方がありますが、
パターン幅を太くして大電流経路を設計した場合は
仮にMAX=10[A]としても単純計算で10[mm]必要になるということになります。



大電流関係


3:大電流基板の長所&短所 | ノイズ対策.com

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3:大電流基板の長所&短所

大電流基板の一番の利点は、手配線の電子機器が
プリント基板に置き換わった時と同様に誤配線がなく、
製品品質が安定し、組み立てコストが大幅に低下することです。

コネクタやネジ止めが少なく、接続部のゆるみやワイヤのたるみの
心配も軽減されます。

電気特性が均質、安定になることも挙げられ、
自動車など大電流を扱う大量生産品に適しています。

一方、
大電流基板の課題点は、
製造コストが高いこと、厚銅箔の銅張積層板は標準材料でないから
割高です。

また、厚銅基板では、導体厚数百[um]の導体パターンの形成も
簡単ではありません。

2:でお伝えしましたが、銅箔が厚くなると、
エッチングレジストのパターン通りにエッチングできません。

深さ(タテ)方向だけでなく、ヨコ方向にもエッチングが進行してしまうからです。

基板メーカも各社独自の工夫をこらして製造しているようですが、
一般のプリント基板に比べかなりのコストアップとなることは
避けられません。

制御用の配線と一体化する場合は、
導体厚が薄い信号配線と厚い大電流配線が混在するので色々工夫が
必要となります。

大電流基板は、
大電流製品を量産するユーザにとっては大きなメリットがあるので、
今後材料、製法ともに改良が進んでコストが下がり、
利用が拡大していくと思います。


大電流関係


2:大電流基板とは | ノイズ対策.com

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2:大電流基板とは

普通のプリント基板に比べ、
桁違いに大きい電流を流すプリント基板のことを言います。

大電流を扱う機器は、工場の配電盤、工作機械、産業機械、自動車、電車、
ロボットなど様々な用途があります。

自動車用の機器の電流は2[A]〜100[A]ですが、
こんな大電流の用途にもプリント基板が使われるケースがあります。

プリント基板のパターンに大電流を流すためには、
パターンに流す電流量にあった銅パターンの断面積を設定する必要があります。

ここで、大電流基板の設計で重要なことは、
現在のプリント基板の一般的な製造方法であるエッチング法では
銅表面に描いたエッチングレジストのパターンが
銅のパターンに転写されます。

しかし、銅箔が厚くなると、仕上がった銅パターンは
レジストパターンからずれて、転写の精度が落ちていきます。

そのため、普通の信号伝送用の基板の設計と同じイメージで
大電流基板を設計することはあまり好ましくありません。

実際に想定される問題としては、
普通の基板に搭載できた部品が導体の厚さを厚くした大電流基板では
エッチング法の転写精度のばらつきにより
部品を搭載するPADの形成不良により
大電流基板では普通の基板で使用できる部品が使用できないケースがあります。 


大電流関係


1:普通の基板とは | ノイズ対策.com

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1:普通の基板とは

第1回目は普通のプリント基板について簡単にご紹介させていただきます。

プリント基板開発の歴史は、限られたスペースに

 「どうやってより多くの配線を通せるようにするか」

の挑戦でした。


「多層化」「配線幅の縮小」「ビルドアップ配線」は、
みなプリント基板の高密度化のための技術です。

技術の進歩と共に配線幅は、どんどん微細化していきました。

導体(銅箔)の厚さも、細線のエッチングを容易にするために
だんだん薄いものが使われるようになっていきました。

プリント配線板の役割には次の2つがあります。

信号を伝える基板(信号伝送基板)と
電力(パワー)を送る基板(電力伝送基板)です。

プリント配線の微細化は、
信号伝送の大容量化を目指すために進歩してきました。

信号伝送基板は、配線のほとんどが信号線です。

信号線は大きな電流が流れないため、細い線幅でも充分です。

しかし、信号伝送基板でもICを駆動させる為のパワー(電力)を
供給する必要があります。

そこで、プリント基板には信号線とは別に、
給電目的の電源線・GND線を設置します。

電力を送るためには電流を流す必要があります。

電源用の配線は導体の発熱を抑え、電圧のふらつきを少なくするため、
できるだけ太い配線が望ましいので、
従来から35[um]、70[um]、105[um]などの厚さ銅箔が用いられています。

この辺りまでは“普通の”プリント基板です。 


大電流関係


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01.gifVカットと部品の位置の位置関係に注意する01.gifノイズとは
02.gifミシン目と部品の位置関係に注意する02.gifノイズ対策の方法
03.gif基板認識マークを非対称に配置する03.gifプリント基板の設計段階から行うノイズ対策
 

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