大電流基板とは、一般的に数十～数百Aの電流が流れる基板のことです。配電盤や産業機器、電車,HV/EVには、このような大電流基板が使用されています。大電流基板においては、銅箔厚の設定、パターン幅を始めとした設計が適切でないと、回路の発熱、焼き付きなどの不具合に繋がってしまいます。ここでは、大電流対策を行う上で重要とされる、設計のポイントをご紹介します。
大電流基板に限らず、プリント基板は決まった筐体の中に納めるため、その限られた面積の中で基板を作ることが多いのではないでしょうか。
大電流基板になると、使用する搭載部品が物理的に大きいことも多く、搭載部品を考慮して基板面積は確保するものの、アートワーク設計をすると配線幅などの面積から予想以上に基板面積が大きくなり、筐体に収まらないといったケースも珍しくありません。
このように大電流のアートワーク設計では、電流に対し先ず第一に配線幅の問題が出てきます。
一般的に『配線幅1mm=1A』と言われており、この時の銅箔厚は35μとされています。
例えば50Aや80Aなどの電流になりますと、50mmや80mmの配線幅が必要になりますので、
その分基板面積に影響してしまいます。
また、電流が大きくなると発熱の問題も隣り合わせで影響が出てきます。搭載部品自体が発熱するものが多いので、FANやヒートシンクなど筐体全体で考えることも必要ですが、プリント基板側でもできる限りの対策を施すことが大切です。
アートワークをするにあたり、配線パターンの確保が一つのポイントになります。
基本的にひとつの層（単層）で配線するのがベストですが、限られたスペースとなるとエリア
確保ができない場合もありますので、最大限の電流を流すための対応としていくつかポイントをあげておきます。
必要な電流値に対し必要な線幅を確保できない場合、銅箔厚を厚くする方法があります。図のように銅箔厚35μを倍の70μにすると電流も理論上2倍流れるようになります。一般的に70μ以上になると、厚銅基板として扱いコストも上がります。
必要な電流値に対し必要な線幅を確保できない場合、層数を増やす方法があります。上図のように層数を増やして対応します。
この場合インピーダンスをある程度一定にするため、パターン上にビアを設けるほうが放熱的にも効果的です。
必要な電流値に対し必要な線幅を確保できない場合、 Point1,2の複合的な対策を行う場合もあります。
層数を増やし（図では4層）銅箔厚を増やすことで、必要な面積で銅箔厚にもよりますが、4倍にも6倍にも大電流を流すことが可能になります。
但し、パターンが層間で重なるので発熱の問題が発生しますので、発熱対策を施すことが重要止まります。
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