ビア電流計算機
PCBビアの最大電流容量を計算します。抵抗、電力損失、並列ビアの推奨事項を取得できます。
計算機
使い方
このビア電流計算機は、物理的寸法と熱的制約に基づいて、 PCBビアが安全に流せる最大電流を推定します。
- プリセットを選択または寸法を入力 — 一般的なビアサイズを選択するか、カスタム値を入力
- メッキ厚さを設定 — 一般的な値は25µm（1oz）から50µm（2oz）
- 基板厚さを入力 — ビア長さはPCB厚さと同じ
- 温度制限を設定 — 許容温度上昇と周囲温度を定義
- 並列ビアを追加 — より高い電流には複数のビアを使用
- 計算をクリック — 電流容量と抵抗を取得
ビア電流理論
ビアは本質的にPCBの異なる層を接続する中空の銅管です。 その電流容量は銅メッキの断面積と熱放散能力に依存します。
主要因子
- 銅断面積：直径が大きく、メッキが厚い = 銅が多い = 電流が多い
- ビア長さ：長いビアは抵抗が高い
- 温度上昇：電流はI²R発熱を引き起こす；損傷を避けるため温度上昇を制限
- 熱経路：熱は銅を通じてトレースやプレーンに放散
抵抗の公式
断面積
電流容量
最大電流は許容温度上昇によって制限されます。 公式はI²R電力損失とビアの熱抵抗のバランスを取ります。 保守的な推定では周囲温度より10-20°Cの上昇を使用します。
ビアの種類とサイズ
標準ビアサイズ
| ビアタイプ | ドリルサイズ | 標準電流 | 用途 |
|---|---|---|---|
| 信号ビア | 0.2-0.3mm | 0.3-0.5A | 信号配線、低電力 |
| 標準ビア | 0.4-0.5mm | 0.7-1.0A | 汎用 |
| 電源ビア | 0.6-0.8mm | 1.0-1.5A | 電源分配 |
| 大電流ビア | 1.0-1.2mm | 1.5-2.5A | 大電流経路 |
ビアメッキ厚さ
| メッキ | 厚さ | 備考 |
|---|---|---|
| 標準 | 20-25µm | 最も一般的、信号ビアに適切 |
| 厚メッキ | 35-50µm | 電源ビア、より高い電流容量 |
| IPCクラス3 | ≥25µm | 高信頼性用途 |
設計のヒント
複数ビアの使用
- 電流分担：複数のビアは電流を分担するが、均等ではない
- √nルール：並列ビアには√nスケーリングを使用（4ビア ≈ 2×電流、4×ではない）
- 間隔：熱結合を避けるためビアを離して配置
- アレイパターン：電源プレーンと大電流経路にはビアアレイを使用
電源用ビア配置
- ICの電源ピン近くに電源ビアを配置
- 各電源接続に複数のビアを使用
- ビアを幅広いトレースや銅ベタに接続
- 電源ビアアレイの近くに高速信号を配線しない
熱に関する考慮事項
- ビアは層間の熱伝達を助ける
- 高温部品の下のサーマルビアは冷却を改善
- フィルドビアは熱伝導性が優れている
- 熱拡散のためビアアレイ周囲の銅ベタを検討
例：5A電源
| 単一0.4mmビア | ~0.8A容量 |
| 5Aに必要 | ~10ビア（保守的） |
| 代替：0.8mmビア | ~4-5ビア |
| 最良：1.0mmフィルドビア | ~3-4ビア |
よくある質問
この計算機はどの程度正確ですか？
この計算機は熱モデルに基づく保守的な推定を提供します。 実際の電流容量はPCB材料、銅の品質、熱環境など多くの要因に依存します。 これらの値をガイドラインとして使用し、量産設計には安全マージンを追加してください。
電源ビアをフィルドにすべきですか？
フィルドビア（導電性または非導電性フィル）はフィルが熱質量を追加し 熱抵抗を低減するため、より多くの電流を流せます。ただし、フィルドビアは より高価です。ほとんどの設計では、少数のフィルドビアより多数の 標準ビアを使用する方がコスト効率が良いです。
なぜ計算機は並列ビアに√nを使用するのですか？
電流は抵抗経路の不均等と熱結合により並列ビア間で均等に分割されません。 √nスケーリングは保守的な推定を提供します。重要な設計では、 電流分布をシミュレートするか、より多くのビアを追加してください。
どのメッキ厚さを使用すべきですか？
標準25µmメッキはほとんどの信号ビアに適しています。 ビアあたり0.5A以上を流す電源ビアには35-50µmメッキを検討してください。 利用可能なオプションとコストについてはPCBメーカーに確認してください。
設計でビア電流をどのように検証しますか？
プロトタイプで熱シミュレーションまたはIRカメラ測定を使用してください。 負荷時のビア温度上昇を確認してください。ビアが熱くなる場合 （周囲より20°C以上）、より多くのビアを追加するかビアサイズを大きくしてください。