PCB配線抵抗計算ツール：配線抵抗と電圧降下の計算方法

銅配線には必ず抵抗があり、電圧降下や発熱を引き起こし、せっかくの優れた設計を静かに損なう可能性があります。配線抵抗計算ツールを使えば、幅、銅の厚さ、長さ、温度から、配線が実際に加える抵抗値（オーム）を算出できます。このガイドでは、PCB配線抵抗の計算方法、1オンス銅の抵抗値、銅の切断方法など、実際の疑問にお答えし、Highleap Electronicsが、お客様が描いた配線がそのまま製品に反映されるようにする仕組みをご紹介します。

1. プリント基板の配線抵抗はどのように計算しますか？

PCB配線抵抗は、R = ρ × 長さ ÷ (幅 × 厚さ) の式で計算するか、より簡単に銅のシート抵抗に正方形の数 (長さ ÷ 幅) を掛けます。どちらの方法でも同じ答えが得られますが、正方形の数を掛ける方法の方が速いです。抵抗率ρは銅の材料定数（室温で約1.7 × 10⁻⁸オームメートル）で、断面積は幅に銅の厚さを掛けたものです。

正方形の近道は覚えておくと良いでしょう。シート抵抗は銅の厚さのみに依存し、正方形の数は長さ÷幅なので、次のようになります。

配線抵抗 ≈ シート抵抗 × (長さ ÷ 幅)

これが、長くて細い配線は抵抗が高く、短くて太い配線は抵抗が低い理由であり、銅の重量を2倍（1オンスから2オンス）にすると抵抗がほぼ半分になる理由です。これは断面積が2倍になるためです。したがって、銅の重量は主要なレバーであり、これが電力設計で銅の重量を最大化しようとする理由です。 重い銅のPCB 抵抗をなくさなければならないとき。 PCB配線の挙動 残りの作業がより簡単になる。

2. 1オンスの銅配線の抵抗値はいくらですか？

1オンスの銅のシート抵抗は約0.5ミリオーム/平方なので、幅の10倍の長さ（10平方）の配線では、温度やビアの影響を考慮する前で約5ミリオームになります。銅が厚くなると、抵抗は断面積に反比例するため、この値は比例して低下します。2オンスの銅では約0.25ミリオーム/平方になります。

「平方数」は単位のない比率（長さ÷幅）なので、同じ銅箔厚のどの配線でも同じシート抵抗値が得られます。平方数からオーム値を求めるには、銅箔のシート抵抗値を掛けます。オーム値から電圧降下や発熱量を求めるには、電流値を掛けます。この単一のシート抵抗値と平方数の組み合わせで、ほとんどのレイアウト決定に必要な概算値が得られます。

3. 計算例：配線抵抗、電圧降下、電力

長さ50mm、幅0.5mmの1オンス銅配線で2Aの電流が流れる場合、抵抗は約50ミリオーム、電圧降下は100mV、消費電力は0.2Wとなります。計算式は以下のとおりです。

• 正方形： 長さ÷幅＝50÷0.5＝100マス。
• 抵抗： 100平方 × 約0.5 mΩ/平方 ≈ 50ミリオーム。
• 電圧降下: 抵抗 × 電流 = 0.050 Ω × 2 A = 0.1 V (100 mV)。
• 消費電力： 電流² × 抵抗 = 2² × 0.050 = 0.2 W の熱。

3.3Vレールの場合、100mVの電圧降下は約3%で、多くの場合許容範囲内ですが、そうでない場合もあります。次に、トレース幅を2mmに広げると、正方形の値は25に、抵抗値は約12.5mΩに、電圧降下は25mVになります。トレース幅を4倍にすると抵抗値は4分の1になります。これは計算機で明らかになる重要なトレードオフであり、基板が熱くなってからではなく、レイアウトが完了する前に決定すべきことです。最も電流の大きいレールには、専用の 重銅電流容量エンジニアリング 抵抗と温度の両方を抑制します。

4. 配線抵抗は温度やビアによって変化しますか？

はい、銅の抵抗は1℃あたり約0.4%上昇するため、室温より40℃高い温度で配線されたトレースは、低温時の抵抗値よりも約16%抵抗が高くなり、経路上のビアごとに抵抗値が少しずつ増加します。この抵抗増加は発熱量も増加させるため、高温で大電流が流れるトレースでは、温度と抵抗が互いに影響し合います。その他の実用上の改良点：

• エッチング耐性。 製造工程では、描画した線幅に比べて各配線がわずかに狭くなり、抵抗値が上昇します。銅の厚みが増すと、この許容範囲が広がります。
• 経由。 層間を飛び越える経路は抵抗によって蓄積されるため、大電流遷移には 銅の注ぎ込みとステッチング 合計値を下げるため。
• メッキ。 仕上げ済みの外層銅にはメッキが含まれているため、実際の厚みは基材の箔の重量を超える場合があります。

ほとんどの作業では、室温での正方形の推定値は判断に十分近いですが、電力やセンシング設計が厳しい場合は、温度とビア抵抗を組み込み、それを全体の一部として扱います。 PCB熱管理.

5. PCB配線抵抗を低減する方法

配線抵抗を低減するには、配線幅を広げる、より厚い銅を使用する、配線経路を短くする、電源ネットを銅のプレーンまたはプレーンに切り替える、層間変更時にビアを並列化するなどの方法があります。抵抗はシート抵抗の二乗で表されるため、これらの方法はすべて有効です。配線幅を広げたり厚みを増したりすることで断面積を増やし、配線幅を短くすることで面積を減らすことができます。影響の大きい順に挙げると以下のようになります。

• より重い銅 – 2オンスまたは3オンスは、同じ幅で抵抗を比例的に軽減します。
• より広い痕跡または注ぎ口 飛行機は実質的に、非常に幅が広​​く、抵抗が非常に低い導体である。
• より短い経路 正方形の数が少なくなれば、抵抗と落下も少なくなる。
• 並列ビア 層間遷移部における複数のビアは、ビア抵抗を分割する。

信号が高電流ではなく高速である場合、関連する分野は 制御されたインピーダンス 抵抗というよりは、標的が異なり、計算方法も異なる。

6. 製造後も抵抗値は維持されますか？

計算された抵抗値は、配線が想定された寸法で製造された場合にのみ有効です。エッチングとめっきによって最終的な抵抗値はわずかに変化します。通常はわずかな変化ですが、電力予算が限られている場合や、正確な値を必要とする配線では、無視できないほどの差が生じる可能性があります。幅が重要な場合は、製造業者に設計意図を確認してください。

組み立て済み 製造性を考慮した設計チェック 電源配線、銅箔重量、ビア戦略が実現可能であり、完成した形状が目的の場所に配置されることを確認します。その後、Highleap はボードを次の工程に進めます。 厚銅加工 低抵抗電源経路には高銅オプション、設計上特定の配線抵抗や電圧降下が重要な場合には初回品測定も承ります。価格をご依頼の際は、銅の重量、電圧降下が重要なレール、および抵抗値に依存する配線についてお知らせください。

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7. 微量抵抗に関するよくある質問

プリント基板の配線抵抗はどのように計算するのですか？

R = ρ × 長さ ÷ (幅 × 厚さ) の式を使うか、銅のシート抵抗（1オンスあたり約0.5 mΩ/平方）に平方数（長さ ÷ 幅）を掛けます。どちらの方法でも同じ結果が得られます。

1オンスの銅配線の抵抗値はどれくらいですか？

1平方あたり約0.5ミリオーム。したがって、幅の10倍の長さの配線は、温度やビアの影響を考慮する前であれば、1オンスの銅で約5ミリオームとなる。

配線抵抗は温度によって変化しますか？

はい。銅の抵抗値は1℃あたり約0.4%上昇するため、室温をはるかに超える温度で配線された回路は、低温時の抵抗値よりも明らかに高い抵抗値を示します。

微量抵抗を低減するにはどうすればよいですか？

配線幅を広げ、より太い銅を使用し、配線経路を短くし、電源供給用に銅のプレース層またはプレーンを使用し、層間遷移部で複数のビアを並列に配置する。

Highleapは低抵抗で高銅含有量の電源基板を製造できますか？

はい。Highleapは、低抵抗電源経路用の高銅配線、層間遷移のための戦略、そして設計において特定の配線抵抗や電圧降下が求められる場合の初回品測定サービスを提供しています。