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PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

トラック幅とは?

PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

図1:トレースを示すPCB

トラック(トレース)は、PCB上で一点から別の一点を接続するアクティブ層/導電パス(銅配線)です。トラック幅は銅トラックの厚さに直接比例します。通常ミリメートル(mm)で表され、ボードのパターンクラスを決定する重要なパラメータです。一般的な信号層では、約0.150mm(6mil)のトラック幅で効率的に伝送できます。

トレース幅の計算

PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

図2:PCBのトレース幅を計算可能

PCB厚みトレースは抵抗として動作します。細く長いほど抵抗は高くなります。トレース抵抗とPCBトレース幅の導出方法を解説します。

まず、許容電流は以下の式で計算できます:

PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

I:電流、ΔT:温度上昇、A:トラックの断面積。これをトラック幅について解き、断面積を主題にした最終式:

PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

最終的に、以下の式でPCBトラック幅を計算できます:

PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

注意:上記式は、電流0〜35A、温度上昇10〜100℃の範囲で適用可能です。

トラック幅設計のヒント

PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

図3:特定の最小トラック幅を維持する必要がある

設計仕様と通過電流に基づいて設計を進めるべきですが、常に「1.0mm/A以上」の最小ルートトラック幅を確保してください。これは1.0oz/ft²の銅厚に最適で、ほとんどのPCBの銅トレースはこの厚さです。

ただし、特定の用途条件によりこの幅を採用できない場合もあります。トラック幅計算ツールの活用が有効です。また、幅が広すぎて隣接トレースと干渉し、ショートしないよう注意してください。

KiCadでのトラック幅変更方法

PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

図4:KiCadトラック幅は設定から変更可能

KiCad 5.1.8のデフォルトトレース幅は0.250mm(9.84mil)ですが、比較的薄く破損しやすいため、追加の銅厚が必要です。理想的には約0.500mm(19.69mil)に拡張することを推奨します。これは電力負荷伝送と信号トレースに適しています。設計要件によりこれ未満でも構いませんが、デフォルトの0.250mmを下回らないでください。

変更手順:

  1. 「PCBnew」をクリックし、幅変更ドロップダウンを選択
  2. PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド
  3. 「事前定義サイズの編集」を選択
  4. PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド
  5. 続くウィンドウで「トラックとビア」を選択し、列から「+」ボタンをクリック
  6. PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド
  7. 「0.500」と入力しEnterキー
  8. PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド
  9. 幅ドロップダウンで正しくレイヤー固有の値が表示されるか確認
  10. PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

注意:KiCadが0.250mmに戻ることがあるため、変更時は随時確認してください。Cu箔厚の違いも下図で確認できます。

PCBトレース幅の計算:トラック幅のプロフェッショナルガイド

結論

トラック幅について体系的なレビューとメタ分析を提供しました。この分野で必要な知識を習得できたはずです。さらなる情報が必要な場合はお気軽にお問い合わせください。

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