PCB配線幅計算ツール
IPC-2221規格に基づいています。電流値を入力すると、必要な配線幅、抵抗、電圧降下、電力損失を計算します。
入力パラメーター
推奨配線幅
| 電流 (A) | 外層幅 (mm) | 内層幅 (mm) | 外層 (mil) |
|---|
単位換算： 1 oz/ft² = 1.4 mil = 35.6 µm · °F = °C × 9/5 + 32 · 1 in = 25.4 mm。
注： ① 内層は放熱しにくいため、同じ条件では外層の約2倍の幅が必要です。② FR-4基板を静止空気中で使用する想定です。真空中、配線が密集した場合、または連続全負荷で使用する場合は、20%以上のマージンを加えてください。③ 設計の参考値としてのみ使用し、量産前に試験で検証してください。
よくある質問
1. この計算機はどの規格を使用していますか？
IPC-2221です。基本式は I = k · ΔT^0.44 · A^0.725 で、k は外層で0.048、内層で0.024、A は配線の断面積 (mil²)、ΔT は許容温度上昇です。入力した電流値から最小配線幅を求め、配線抵抗、電圧降下、電力損失も表示します。IPC-2221は意図的に保守的な規格であり、多くの基板にとって安全な出発点となります。
2. どの程度の温度上昇を許容すればよいですか？
標準の初期値は10 °Cです。配線温度が周囲温度より10 °C高くなることを許容する設定です。温度上昇を小さく（5 °Cに）すると、配線幅が広くなり温度も低くなるため、高密度基板や高信頼性基板に適しています。20 °Cにすると配線幅を狭くできますが、基板温度が高くなり、近くの部品の寿命が短くなる可能性があります。密閉筐体内や周囲温度が高い環境（60 °C以上）では、温度上昇を小さくしてください。
3. 内層ではなぜ配線幅を約2倍にする必要があるのですか？
k係数が外層では0.048、内層では0.024だからです。内層の配線は断熱材であるFR-4に埋め込まれているため、発生した熱は空気中に逃げず、積層板を通してプレーンやビアに広がるしかありません。一方、外層の配線はプレーンにも熱を伝え、周囲への対流や放射によっても放熱できます。同じ電流と温度上昇で設計する場合、内層では配線幅を約2倍にするか、大電流の経路を外層に移してください。
4. どの程度のマージンを加えればよいですか？
この計算機は、IPC-2221に基づく理論上の最小値を示します。量産設計では幅を少なくとも10%広くし、真空中での使用、隣接する銅箔が少ない高密度配線、連続全負荷、高い周囲温度の場合は20%以上のマージンを加えてください。現在の設定に対するマージンはステータス行に表示されます。
5. 配線長は関係しますか？
電流容量には関係しません。発熱は長さではなく断面積によって決まります。ただし、長さは電圧降下と電力損失に影響します。R = ρ·L/A であるため、細長い配線では、熱的に十分な幅があっても無視できない電圧降下が生じることがあります。この計算機は、入力した長さに対する抵抗、電圧降下、電力損失を表示します。電圧降下が大きすぎる場合は、配線幅を広げるか経路を短くしてください。目安として、電源レールの電圧降下はレール電圧の1～2%未満に抑えてください。
6. どの銅箔厚を使えばよいですか？
標準的な出発点は1 oz/ft² (35 µm) です。同じ幅なら2 ozで断面積が2倍になり、同じ電流を流す場合に必要な幅はおよそ半分になります。0.5 ozや0.33 ozは、ファインライン設計やHDI設計で使用されます。この計算機では銅箔厚をoz/ft²またはmilで指定できます。厚い銅箔はコストが高く、エッチング間隔も広くする必要があります。2 ozを超える場合は、基板メーカーの製造条件を確認してください。
7. 実際の基板で流せる電流が計算結果と異なることがあるのはなぜですか？
IPC-2221は古い試験データに基づく経験的で保守的なモデルです。実際の電流容量は、基板の厚さ、隣接する銅箔プレーン、ソルダーマ
スク、気流、実装方法によって異なります。現代の測定に基づく新しい解析手法（IPC-2152）では、同じ温度上昇に対してIPC-2221より狭い配線幅が許容されることもよくあります。この計算機の結果は安全側の下限値として扱ってください。熱が重要な設計では、サーマルカメラによる撮影やテストクーポンを使った通電試験で検証してください。LEADHUIでは量産時の基板スタックアップに合わせたテストクーポンを製作できます。