PCBビア電流計算機
IPC-2221に基づき、めっきスルーホールが流せる電流、その抵抗と電圧降下を計算します。または、電源ネットに必要な穴径と並列ビア数を逆算します。
| 穴径（mm） | 穴径（mil） | 面積（mm²） | 私最大 ／ビア（A） | 抵抗（mΩ） | 電流 I に必要なビア数 |
|---|
電流容量： I = k · ΔT0.44 · A0.725 （IPC-2221）。A の単位は mil²、k は外層導体で 0.048、内層導体で 0.024 です。ビアは FR-4 に囲まれていて放熱性が低いため、内層用の係数（k = 0.024）を安全側のデフォルト値としています。
抵抗： R = ρ·L / A。ρ₂₀ = 1.72×10⁻⁸ Ω·m、温度係数は 0.00393/°C です。L はビア長（スルーホールの場合は基板厚とほぼ同じ）です。電圧降下と電力損失は、ビアあたり I / N を用いて計算します。
単位換算： 1 mil = 0.0254 mm = 25.4 µm · 1 oz/ft² は 表面 銅の厚さ 35 µm に相当します（バレルめっき厚は別途指定） · Δ°F = Δ°C × 9/5 · °F = °C × 9/5 + 32。
注： ① IPC-6012 クラス2ではバレルめっき厚の平均が 20 µm 以上（クラス3では 25 µm 以上）と定められています。アスペクト比の高い穴ではバレル中央部のめっきが薄くなるため、仕上がりの最小値を基板メーカーに確認してください。② 並列ビア間で電流が完全に均等に分配されるわけではありません。このツールでは N > 1 の場合に電流分配率 0.75 を適用するため、総容量 = Iビア × N × 0.75 となります。③ アスペクト比（基板厚／穴径）が 8:1 を超えると、均一なめっきが難しくなります。④ IPC-2221 は意図的に保守的な規格です。大電流設計では IPC-2152 または熱シミュレーションの方がより正確です。⑤ 結果には、樹脂充填／穴埋めビア、サーマルリリーフ、ソルダーマスクの影響は含まれません。設計上の参考値としてのみ使用し、量産前に実測で検証してください。
よくある質問
この計算機ではどの規格と計算式を使用していますか？
IPC-2221です。 標準的なビアは中空の銅製円筒であるため、導電断面積はバレル壁の環状断面です。A = π · t · (D + t)。ここで D は仕上がり穴径、t はバレルめっき厚です。電流の計算式は I = k · ΔT^0.44 · A^0.725 で、A の単位は mil²、k は外層導体で 0.048、内層導体で 0.024、ΔT は許容温度上昇です。この計算機では抵抗、電圧降下、電力損失も算出でき、目標電流に必要な最小穴径の逆算も可能です。
なぜ内層用の熱モデルがデフォルトなのですか？
ビアは空気ではなくFR-4に囲まれているためです。 FR-4は熱絶縁体であるため、バレル内で発生した熱は基板材料と隣接する銅プレーンにしか拡散できず、表面配線のように周囲の空気へ対流で逃げることはできません。したがって、内部用の係数 k = 0.024 が保守的な選択です。外部用の値 k = 0.048 にすると、予測容量はおよそ2倍になります。ビアが実際に気流にさらされている場合、または大きな放熱用プレーンに接続されている場合に限り、外部用に切り替えてください。
穴径とめっき厚のどちらがより重要ですか？
通常は、めっき厚です。 断面積は A = π · t · (D + t) で求められます。バレル壁は非常に薄いため、穴径0.3 mm、めっき厚25 µmの場合、銅の断面積はわずか0.0255 mm²で、幅0.3 mmの1 oz表面配線よりもはるかに小さくなります。めっき厚を2倍にすると断面積もほぼ2倍になりますが、基板面積あたりで見ると、穴径を大きくしても効果ははるかに小さくなります。IPC-6012クラス2ではバレル銅の平均厚さが20 µm（クラス3では25 µm）と定められており、アスペクト比の高い穴ではバレル中央部のめっきが薄くなります。仕上がり後の最小値は、必ず基板製造業者に確認してください。
ビアの抵抗はどのように計算されますか？また、基板の厚さは影響しますか？
R = ρ·L/A です。ここで、ρは銅の抵抗率（20 °Cで1.72×10⁻⁸ Ω·m。動作温度に応じて補正）、Lはビアの長さ（スルーホールビアでは基板厚にほぼ等しい）、Aはめっき部分の断面積です。基板厚1.6 mm、穴径0.3 mm、めっき厚25 µmの一般的なビアでは、抵抗は約1.08 mΩです。基板厚は断面積で決まる電流容量には影響しませんが、抵抗、電圧降下、電力損失を増加させます。また、アスペクト比も高くなります。8:1を超えると、バレル全体に均一にめっきを施すのが難しくなります。
大電流ネットには、並列ビアがいくつ必要ですか？
単一ビアの定格電流で単純に割り算しないでください。 製造公差やレイアウトの非対称性により、電流は均等に分流されません。そのため、この計算機ではビアを複数使用する場合、分流率に0.75のディレーティングを適用します。合計容量 = ビア1個あたりの電流 × N × 0.75 です。たとえば、温度上昇10 °Cで約0.95 Aの定格を持つ、穴径0.3 mm／めっき厚25 µmのビアを使って、+10%のマージンを確保しながら5 Aを流すには、ビアが8個必要です。ビアを一か所に集中させず、電流経路に沿って均等に配置してください。また、各ビアにつながる配線は十分な幅を確保してください。
どの程度の温度上昇と安全マージンを設定すべきですか？
推奨されるデフォルト値は、温度上昇10 °C、マージン+10%です。 密閉筐体、高い周囲温度、高信頼性が求められる基板では、温度上昇を5 °Cにするとより保守的です。20～30 °Cは、断続的な負荷の場合に限り許容されます。マージンは、最小穴径またはビア数を計算する前に設計電流を割り増しするため、計算結果にはすでに反映されています。高温の筐体内で連続して最大負荷をかける場合は、+20%を選択してください。
この計算機は、樹脂充填ビア、マイクロビア、IPC-2152に対応していますか？
いいえ。一般的な中空のめっきスルーホールをモデル化しています。 銅充填ビアや導電性ペースト充填ビアは、実効断面積が大きく、より大きな電流を流せます。レーザーマイクロビアはブラインドビアで長さも大幅に短いため、ビアの長さには基板全体の厚さではなく、誘電体層の厚さを入力してください。IPC-2221は古く、意図的に保守的な経験モデルです。最新の基板スタックアップでは、IPC-2152や熱シミュレーションの方が実測値によく一致します。計算結果は安全側の下限値として扱い、大電流経路はテストクーポンに通電するか、サーモグラフィで検証してください。LEADHUIでは、量産品と同じスタックアップを使ったクーポンを製作できます。