PCBビア計算ツール
並列ビア群の形状、熱環境、許容温度上昇から連続許容電流を計算します。
電気・熱パラメータ
基板の全厚を貫通するめっきスルーホールです。
プレーンと周囲の銅箔を考慮したシミュレーション、実測値、または基板メーカーが検証した設計基準を使用してください。
ビア群に対する一次の同軸近似です。実際の積層構成におけるアンチパッドと比誘電率εrを使用し、高速配線は電磁界解析で検証してください。
ビアの電気的断面図
電気熱モデル
電流経路は貫通ビアの導電バレルです。公称層数ではなく、仕上がり後の実際の導電長を入力してください。
電気特性の計算結果
高周波特性の計算結果
熱設計の適合性
IPC規格と基板メーカーによる確認が必要
緑色の表示は、入力した制限値に適合することだけを示します。IPC規格への適合や製造認定を意味するものではありません。
連続運転を想定した初期寸法の推定値です。熱抵抗には、ビア群、周囲の銅箔、プレーン、実際の積層構成、冷却条件を反映してください。許容電流、温度上昇、信頼性、製造制約を確定する前に、IPC-2221、IPC-6012、および基板メーカーの設計基準を確認してください。 LC値は一次の同軸モデルで計算した初期設計の目安です。実際のアンチパッドやスタブを考慮した3次元電磁界解析の代わりにはなりません。
PCB製造ガイド
HDIの制約を考慮してビアの種類と寸法を決める
ビアは電気的な接続であると同時に製造工程でもあります。種類によって工程が決まり、めっき長、完成穴径、バレル銅厚、並列経路、アンチパッド、熱環境が損失と高周波特性を左右します。
計算方法と前提条件
このツールは導通長、完成穴径、バレル銅厚からめっき経路の抵抗を求めます。銅の温度依存抵抗率を適用し、ビアの許容最高温度を超えずに指定の温度上昇に達する電流を解きます。高周波については、アンチパッド、εr、長さを使った一次の同軸近似で容量C、インダクタンスL、共振、インピーダンスを見積もります。電磁界解析の代わりにはなりません。
確認すべき入力値
ビアの種類と実際のめっき長
ビアの種類から製造工程の制約は分かりますが、電気的な計算には銅が導通する実際の仕上がり長が必要です。スタックドマイクロビアでは各段の長さの合計と段数を入力し、遷移ごとの深さを確認します。
CAD寸法だけでなく仕上がり寸法を使用
製造業者が指定する完成穴径とめっき後のバレル銅厚を使用してください。めっき前の工具径と析出する銅厚は工程によって異なり、導体断面積を直接変えます。
二つの層間の電気的接続
ツールは二つの層間の電気接続を表します。貫通ビアのスタブを含め、電気、熱、高周波の各モデルを決めるのは実際のめっき長です。
アンチパッド、εr、周波数
LC値には、基準面の実際のクリアランス径と積層材の誘電率を使ってください。表示するリアクタンスは解析周波数における集中定数RLCモデルの値で、ビア全体のSパラメータではありません。
目標温度上昇、並列経路、熱抵抗
電流は入力しません。このツールが目標温度上昇に対応する許容連続電流を計算します。並列経路として数えるのは対称に給電されるものだけです。ビア群全体、パッド、銅箔面、積層構成、冷却を反映した熱抵抗を入力してください。穴あけ形状だけでは求められません。
推奨手順
- 1ビアの種類を選び、基板メーカーの積層構成とDFM資料から、仕上がり導通長、完成穴径、バレル銅厚を取得します。
- 2実際に電流を分担する経路数、周囲温度、目標の最大温度上昇、許容最高温度を入力します。ツールが許容連続電流を算出します。
- 3アンチパッド寸法、εr、周波数を入力して容量・インダクタンス・共振・リアクタンスを評価し、高速信号では解析または試験で確認します。
計算例の読み方
めっき長1 mm、完成穴径0.30 mm、バレル銅厚25 µmの場合、20 °Cでの抵抗は約0.675 mΩです。ビア群の熱抵抗を100 °C/W、目標温度上昇を10 °Cとすると、このツールはその温度上昇に達する電流を計算します。実際の銅箔と冷却条件に合わせて熱抵抗を変更してください。
この計算だけでは検証できないこと
このモデルはビア形状から熱抵抗を算出せず、穴あけ形状、銅充填、積層工程、信頼性試験用クーポンも考慮しません。緑色の表示は入力した熱条件が相互に整合することだけを示し、IPC適合や製造可能性を保証しません。LC値は集中定数近似であり、スタブ、リターン電流、非円形アンチパッド、不連続部、誘電損失、Sパラメータを正確には再現しません。これらは3D電磁界解析または実測が必要です。
よくある質問
スタックドマイクロビアで確認すべき点は？
積み重ねると接続軸をコンパクトに保てますが、管理された樹脂充填やキャップめっきが必要になる場合があります。HDI設計ルール、積層回数、信頼性の目標、基板メーカーの対応能力を確認してください。
一般的な熱抵抗値を使えますか？
ごく初期の案の比較に限って使用できます。熱抵抗は銅箔面、ビア密度、基板の厚さと材料、気流、近くの熱源によって大きく変わります。設計の決定には、シミュレーション、実測、または基板メーカーが提示した値を使用してください。
表示される最大電流は製造上の定格ですか？
いいえ。これは入力した熱抵抗の下で、許容最高温度を守りながら目標温度上昇に達する電流のモデル値です。連続通電設計の参考値であり、量産上の限界には基板メーカーのルールと、重要用途では熱・信頼性の検証が必要です。
計算したインピーダンスだけで高速リンクを判断できますか？
いいえ。簡易な同軸形状から傾向を示す値です。実際の高速信号の層間遷移には、パッド、アンチパッド、スタブ、リターン電流、結合が影響します。Sパラメータ、3D解析、または測定用クーポンで確認してください。
参考資料
- IPC-2152、プリントボード導体電流容量と温度上昇に関するガイダンス。実際の熱環境で補完します。
- IPC-2221：穴あけ、パッド、アニュラリングの原則を含むプリント基板の一般設計要件。
- IPC-6012とIPC-6013：リジッド基板とリジッドフレックス基板の性能・認定仕様。基板メーカーの製造能力も確認します。
- 採用する基板メーカーの積層構成、DFMガイド、HDI設計ルールを優先し、一般的な目安だけで決めないでください。
- Analog DevicesとTexas Instrumentsのビア寄生成分と高周波不連続に関する資料。実際の積層構成の電磁界解析で補完します。
独自の学習資料です。2026年9月14日に技術的な明確さを確認しました。通電や製作の前には、データシート、適用規格、設計内容を必ず確認してください。