PCB銅箔の厚さと重量
oz/ft²とµmの換算、一般的な銅箔厚、ベース銅箔と仕上がり銅箔の違い、配線・熱設計への影響を解説します。
執筆・技術レビューElectroDesignForge Engineering Team
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PCBの銅箔は一般に、平方フィート当たりのオンスで表す面積重量（oz/ft²）またはマイクロメートルで表す公称厚さ（µm）で指定します。両者は、加工前の同じ銅箔をおおむね表しており、銅の1 oz/ft²は約35 µmに相当します。
早見表
| 銅箔重量 | 公称厚さ | 主な用途 |
|---|---|---|
| 0.25 oz/ft² | ≈ 9 µm | 微細ピッチの内層、HDI基板の積層構成 |
| 0.5 oz/ft² | ≈ 18 µm | 高密度の信号層 |
| 1 oz/ft² | ≈ 35 µm | 汎用基板 |
| 2 oz/ft² | ≈ 70 µm | 大電流の電源配線 |
| 3 oz/ft² | ≈ 105 µm | 電源分配、熱の拡散 |
| 4 oz/ft² | ≈ 140 µm | 大電流用・産業用基板 |
中間値の計算にはoz ↔ µm変換ツールを使用してください。
重量のオンスを厚さに換算する理由
PCBの積層構成に記す「オンス」は厚さの単位ではありません。銅を平方フィートの面積に均一に広げたときの質量です。得られる厚さは銅の密度で決まり、PCB業界では慣例的に概数へ丸めます。
thickness (µm) ≈ copper weight (oz/ft²) × 35
逆方向の換算式は次のとおりです。
copper weight (oz/ft²) ≈ thickness (µm) ÷ 35
これは設計時の意思疎通に使う公称値の換算です。IPC-4562Bは銅箔を面積重量と計算上の厚さで規定しています。許容差が重要な場合は、基板製造業者の材料データを使ってください。
元の銅箔厚と完成後の銅厚は異なることがある
内層では、指定した銅箔の厚さは通常、エッチング後の導体厚に近い値です。外層では、スルーホールめっきやパターンめっきの工程で銅が追加されます。そのため、完成後の配線は元の銅箔より厚くなる場合があります。
| 図面上の用語 | 意味 | 設計上の対応 |
|---|---|---|
| 元の銅箔 | 外層めっき前に積層板にある銅箔 | 積層構成図に明記する |
| 完成後の銅厚 | めっき後の外層配線に残る銅の厚さ | 目標値と許容差を製造業者に確認する |
| ビア内の銅 | 電解析出したビア壁の厚さ | 配線の銅厚とは別に指定する |
たとえば「外層銅1 oz」という指定は、元の銅箔と完成後の銅厚のどちらを指すか不明確です。この区別を製造指示書に記し、発注前に基板製造業者と合意してください。
銅箔を厚くすると何が変わるか
配線の形状が同じなら、銅を厚くすると抵抗が下がります。
R = ρ × L / (w × t)
ここでtは銅の厚さです。幅、長さ、温度が同程度なら、tを倍にすると直流抵抗、電圧降下、抵抗による損失はおおむね半分になります。
一方、厚い銅箔は製造上の制約にも影響します。
- 細い間隔や配線を安定してエッチングすることが難しくなります。
- 特に外層では、エッチング補正を増やす必要が生じます。
- 導体の厚さは電界の形状を変えるため、インピーダンス制御が必要な配線の寸法も変わります。
- 厚い銅箔は熱を広げるのに役立ちますが、熱設計全体の検討に代わるものではありません。
電流と温度上昇の概算にはPCB配線幅計算ツールを使い、間隔、完成後の銅厚、製造可能な寸法を製造業者と確認してください。
実務上の指定事項
GerberまたはODB++のデータを送る前に、各銅層について次を記録してください。
- 元の銅箔と完成後の銅厚のどちらを指定するか。
- oz/ft²またはµmでの公称値と、曖昧さを避けるために必要な場合はもう一方の単位。
- 層の役割：信号、プレーン、大電流、RF、放熱用など。
- その銅箔重量で製造できる最小配線幅・間隔、アニュラリング、基板端と銅箔の間隔。
- 必要な完成穴のめっき厚とインピーダンスの許容差。
電流を流す導体では、銅箔重量は多くの要因の一つです。IPC-2152では、配線形状、温度上昇、基板構成、近くのプレーン、空気の流れ、デューティ比も考慮します。
参考文献
- IPC-4562B — プリント基板用金属箔。銅箔の面積重量と計算上の厚さを扱います。
- IPC-2152 — プリント基板設計における通電容量の決定方法に関する規格。
- IPC-2221C — プリント基板設計に関する一般規格。