PCBの厚さが厚い：落とし穴は何ですか？

PCBに大電流を流す必要があります（最大30アンペアを維持）ので、銅の厚さが厚いPCBを注文する可能性があります。これまでのところ、設計で使用したのは35ミクロン（1オンス）だけなので、「厚さ」とは70（2オンス）または105（3オンス）を意味します。

銅の厚さで注意すべき点はわかりません。どんな経験でもありがたいです。これは非常に広範なトピックなので、具体的な質問をします。

1. 多くの製造会社にとって、105ミクロンはその高さと同じように見えます。それは正しいですか、それともより厚いことが可能ですか？

2. 内側の層の銅は、ボードの上下の銅と同じ厚さにできますか？

3. 複数のボード層に電流を流している場合、層全体にできるだけ均等に電流を分配することが必要ですか、それとも可能ですか？

4. トレース幅に関するIPCルールについて：現実に耐えられるか？30アンペアおよび10度の温度上昇で、グラフを正しく読み取っている場合、最上層または最下層に約11mmのトレース幅が必要です。

5. 高電流トレースの複数の層を接続する場合、電流源の近くにビアのアレイまたはグリッドを配置するか、高電流トレース全体にビアを配置することをお勧めしますか？

私はゲームに遅れていますが、試してみましょう：

1-多くの製造業者にとって、105ミクロンはその高さと同じように見えます。それは正しいですか、それともより厚いことが可能ですか？

一部のファブショップでは、内部層をめっきできます。トレードオフは通常、ボード全体の厚さの許容差が大きくなります。たとえば、10％ではなく20％、コストが高くなり、出荷日が長くなります。

2-内層の銅は、ボードの上下の銅と同じ厚さにできますか？

はい。ただし、内層は外層と同様に熱を放散しません。インピーダンス制御を使用している場合、マイクロストリップよりもストリップラインである可能性が高くなります（つまり、1つではなく2つの基準面を使用）。ストリップラインは、ターゲットインピーダンスを取得するのが困難です。外層のマイクロストリップは、インピーダンスが十分に近くなるまでめっきすることができますが、層を積層した後は内部層ではできません。

3-複数の基板層に電流を流している場合、層全体にできるだけ均等に電流を分配することが必要ですか、それとも可能ですか？

はい、推奨されますが、難しいことでもあります。通常、これはビアをステッチし、同じネットのすべてのプレーンに穴とビアを接続することを義務付けることにより、グランドプレーンでのみ行われます。

4-トレース幅に関するIPCルールについて：現実に耐えられるか？30アンペアおよび10度の温度上昇で、グラフを正しく読み取っている場合、最上層または最下層に約11mmのトレース幅が必要です。

現在の容量に関する新しいIPC規格（IPC-2152）は、実生活で十分に機能します。ただし、標準では、近くのトレースでも同等の量の熱が発生することを考慮していないことを決して忘れないでください。最後に、トレースの電圧降下も確認し、許容範囲内であることを確認してください。

また、この規格は、高周波（スイッチング電源ループなど）回路の表皮効果による抵抗の増加を考慮していません。1 MHzの表皮の深さは約2オンスの厚さです。（70 µm）銅。10 MHzは1/2オンス未満です。銅。銅の両側が使用されるのは、問題の層の両側の並列層に戻り電流が流れる場合のみです。通常はそうではありません。つまり、電流は、対応するリターン電流の経路に面する側を優先します（通常はグランドプレーン）。

5-高電流トレースの複数の層を接続する場合、より良い方法は何ですか：電流源の近くにビアのアレイまたはグリッドを配置するか、高電流トレース全体にビアを配置しますか？

ステッチビアを広げるのが最善です（通常、実用的な観点からは簡単です）。また、留意すべき重要な点があります。相互インダクタンスです。同じ方向に流れる電流が流れるビアを互いに近づけすぎると、それらの間に相互インダクタンスが生じ、ビアの合計インダクタンスが増加します（デカップリングコンデンサで4x4グリッドのビアが2x2または1x2のように見える可能性があります）頻度）。経験則では、これらのビアは、ボードの厚さを少なくとも1枚ずつ（より簡単に）するか、ビアが接続しているプレーン間の距離の少なくとも2倍に保ちます（より多くの計算）。

最後に、ボードの反りを防ぐために、ボードのレイヤースタックアップを対称に保つことは依然として賢明です。一部のファブショップは、非対称のスタックアップから反りと戦うために余分な努力をすることをwillわない場合があります。

$\mu$$^2$

これは現在のDCですか？AC電流では、表皮効果によって制限される場合があります。

105だと思う$\mu$あなたが得ることができる最も厚いですが、私はあなたが内層でそれを取得しない理由を見ることができません。PCBは、エポキシ、銅、ガラス繊維の単なる積み重ねです。あなたは自由に厚さで遊ぶことができます。厚い内部層は、環境に熱を簡単に放散できないため、もちろん効率的ではありません。エポキシは熱伝導率が低い。
いくつかのトレースで16Aを必要とする設計があり、最終的には上下に4mmのトレースがあり、最初から最後まで大きな直径のビアがありました。内側のトレースはありません。銅の厚さは思い出せません。

予想外の一番の問題は、PCBファブマーケティング担当者が非常に狭いトレース/ギャップ幅を製作できることを宣伝し、さらに35、71、105 umの厚さの銅（一般に1、2、および3オンスの銅）が、同じボードで両方を行うことはできません。より厚い銅が必要な場合は、より一般的なPCBで使用される場合よりもトレースをさらに離す必要があります。

1. 常にPCB fabを呼び出して、より厚い銅を処理できるかどうかを尋ねることができます。しかし、それがどれくらいの費用がかかるかを確認してください。たとえ彼らがより厚い銅を作ることができたとしても、あなたはコスト加算を支払うことを望まないかもしれません。

2. 2つの外側の層の銅は、常に内側の層よりも厚いです。通常、PCBファブは17.5 umまたは35 umの厚さの「ブランク」銅張り基板を購入し、それらをエッチングし、それらの間にスペーサーを追加して接着します。これがすべての内部層の厚さです。次に、穴を開けてPCBをめっき浴に投げ込み、各穴と外側の層に銅の層を成長させます。その結果、すべての内層の厚さが同じになり、両方の外層の厚さが同じになり、内層よりも厚くなります。

3. 大電流をプッシュする場合、通常、抵抗を減らすために幅の広い短いトレースが必要であり、したがってこれらのトレースで生成されるI2R熱が必要です。異なる層に2つの等しくないトレースが「並列」にある場合、いずれかのトレースのいずれかの部分の幅を小さくすると抵抗が増加し、I2Rの熱が発生し、事態が悪化します。幅の広いトレースの幅を小さくするか、幅の狭いトレースの幅を小さくすることで不均衡を増やします。

5-高電流トレースの複数の層を接続する場合、より良い方法は何ですか：電流源の近くにビアのアレイまたはグリッドを配置するか、高電流トレース全体にビアを配置しますか？

アレイを電流源の近くに配置すると、ネット抵抗が低くなると思います。

「非対称の銅の重みを持つ問題はありますか？例えば、レイヤー1-4で35 um、レイヤー5および6で70 um？」

初期のPCBファブは、レイヤーが「バランス」をとっていなければ問題がありました。私の理解では、現代のPCBファブにはもはやこれらの問題がないため、人々は原則として不均衡なPCBを作ることができます。しかし、ほとんどの人は気にしません-2つの異なる厚さを持つ標準の薄い内部層、厚い外部層は、ほとんどのボードに適しています。

これらの質問の多くの最良のソースは、選択したPCBベンダーです。さまざまなPCBベンダーは、さまざまなタイプのボードに優れています。一部のベンダーは、高速で厳しい公差に優れています。その他は、高電力アプリケーションに適しています。ほとんどの人は、あなたが尋ねるあらゆることを行いますが、価格プレミアムがあるかもしれません。

高電流が高電圧になるかどうかは言及しませんでした。その場合、製品の安全要件を満たすために、追加の沿面距離/クリアランス要件があります。

1.多くの製造業者にとって、105ミクロンはその高さと同じように見えます。それは正しいですか、それともより厚いことが可能ですか？

3オンス以上を実行できるボードハウスの数ははるかに少ないです。しかし、ボードをそのように設計すると、他のオプションがあまりないため、永遠に使用できなくなる可能性があります。私はせいぜい3オンスに固執するでしょう。

多くのボードハウスでは3オンスの銅を使用できます。しかし、多くのボードハウスでは、3オンスの銅材料を在庫に保管していないことに注意してください。したがって、それを使用する場合は、材料を注文するまでに1〜2週間待つ必要があります。プロジェクトスケジュールで計画している限り、これは通常、私の経験ではそれほど大きな問題ではありません。

2.内層の銅は、基板の上下の銅と同じ厚さにできますか？

通常はその逆です。

ボードにSMDコンポーネントを配置する場合、外側の層は1オンスのままで、内側の層の一部は3オンスになる可能性があります。

3.複数のボード層に電流を流している場合、層全体にできるだけ均等に電流を分配することが必要ですか、それとも可能ですか？

レイヤー間で電流を均等に分配することが望ましいが、可能であるが、要件はない。

すべてのレイヤーが同じ場合、計算は非常に簡単です。

それを行うための最良の方法は、すべてのレイヤーの現在のう蝕形状が同一であることを確認することです。また、ビアのグリッド、メッキされたスルーホール、またはその両方によって、ソースとデスティネーションですべてのレイヤーを結び付ける必要があります。

ただし、他の層にスペースがある場合は、必ず余分な銅を使用して、熱を減らすだけです。

4.トレース幅に関するIPCルールについて：現実の状況でも維持されますか？30アンペアおよび10度の温度上昇で、グラフを正しく読み取っている場合、最上層または最下層に約11mmのトレース幅が必要です。

問題なくトレース幅のIPC推奨事項を使用しました。ただし、複数の層に高電流がある場合は、銅の所定量に対して温度上昇が高くなることを期待してください（スペースがある場合は、より多くの銅を使用してください）。

また、トレース抵抗を推定する価値があります。あなたのCADツールがこれを行うことができれば、それができなければ、銅線の「正方形」の数を一方の端から他方の端まで推定することができます。抵抗は通常、1オンスで1平方あたり0.5mオームまたは3オンスで1平方あたり166uオームです。電流と抵抗を使用して、トレースのワット数を計算します。先に進む前に、ワット数が妥当と思われることを確認してください。

また、コネクタの接触、クリンプ、はんだ接合などによって生成されるワット数を忘れないでください。高電流を扱う場合、これらのすべてが加算されます。

5.高電流トレースの複数の層を接続する場合、より良い方法は何ですか？ビアのアレイまたはグリッドを電流源の近くに配置するか、ビアを高電流トレース全体に配置しますか？

ソースとデスティネーションが表面実装かスルーホールかによって異なります。

スルーホールの場合、メッキされた穴はすでにすべての層を結び付けているため、追加のビアは必要ありません。

可能な限り多くのルートに対して、できるだけ多くのレイヤーに電流を流したいと考えています。そのため、SMDパッドの場合、ソースとデスティネーションの近くにビアが必要です。理想的には、パッド内にフィルドビアを配置します。そうしないと、最初のビアに到達するまで、1つの外側のレイヤーだけですべての電流を実行できます。

ビアをソースとデスティネーションから遠ざけることは、電流の一部がルートの一部のより少ないレイヤーに流れることを意味します。パス全体に沿ってビアを均等に配置すると、電流のほとんどが最初の数個のビアを通過する可能性が高くなり（多くの場合ビアを加熱する）、より遠くのビアを流れる電流は少なくなります。したがって、これらのビアを非常に効率的に使用することはできず、このアプローチでは全体としてより多くのビアが必要になります。ビアは配線スペースを奪うため、ボード全体のサイズが大きくなる可能性があります。