今回からは、実践編として基板のメインラインに120[A]を流す基板を事例にとして大電流基板の設計に関してご紹介したいと思います。

今回の事例では下記のような基板仕様で大電流基板の設計に関して説明をして行きます。

◆基板仕様

基板サイズ:120[mm]×120[mm]
基板の四隅にネジ穴を設置

大電流基板の設計で最初に確認しなければならい項目は基板の層構成です。一般的に普通のプリント基板の銅箔厚が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、この普通の基板で120[A]が流せる経路を設計しようとすると単純にパターン幅が120[mm]必要となり、いきなり予定していた基板サイズ120[mm]×120[mm]からはみ出てしまいます。

銅箔厚を2倍の70[um]に変更した場合は、パターン幅1[mm]に流せる電流量も2倍となる為、 パターン幅が60[mm]まで縮小させることが出来ます。

図1 銅箔厚=35[um]の場合

図2 銅箔厚=70[um]の場合

しかし、いくらパターン幅を縮小したからといっても普通の基板では、このままでは、パターンを引けても電流経路パターン以外の構成要素(部品やその他の信号線)を全てこの120[mm]×120[mm]の枠の中に詰め込むことは困難だと思います。

多層基板にして各層に大電流経路分散させる方法もありますが、パターン幅自体は更に縮小出来ますが、無駄な配線経路と層間接続用のビアが増えてしまうという問題も生じます。

ここで銅箔厚を厚銅基板と呼ばれる基板の銅箔厚へ変更してみます。今回は銅箔厚300[um]と銅箔厚400[um]の2種類を事例に挙げたいと思います。

銅箔厚が300[um]の場合はパターン幅1[mm]に10[A]程度流せます。なので、パターン幅は12[mm]確保できればOKとなります。

一方、銅箔厚が400[um]の場合はパターン幅1[mm]に12[A]程度流せます。なので、パターン幅は10[mm]確保できればOKとなります。

図3 銅箔厚=300[um]の場合

図4 銅箔厚=400[um]の場合

銅箔厚を300[um],400[um]のどちらかを設定すれば、120[mm]×120[mm]サイズの枠の中で部品配置や他パターンを配線出来そうなイメージが出てきました。

今回は銅箔厚を300[um],400[um]のどちらかに設定して次回以降のお話を進めて行きたいと思います。