パワーエレクトロニクス回路

パワーエレクトロニクス回路の基板設計が必要なお客様
(スイッチング電源、AC/DC電源、DC/DCコンバータ、DC/ACインバータ、 モータドライバー、IGBT ・SiC・GaNを使用した大容量基板等)

電子機器の生命線ともいえる電源回路には、大電力、省エネ、小型軽量化が求められます。特に、大電流、大電圧回路を必要とする分野では、小型化技術、かつ放熱対策技術が重要度を増しており、プリント基板設計との協調が重要視されます。
リンクサーキットでは、パワーエレクトロニクス分野で、大電流、大電圧回路の小型化に関して多くのプリント基板設計実績を積んでいます。

パワー素子とSMD混載実装

大電圧、大電流の基板製作は、導体幅、沿面距離、銅箔厚を決めるところが重要となります。銅箔厚を厚くすれば導体幅を細くできて沿面距離も確保しやすくなります。
しかし、最近のパワエレの回路は、SMDも使用しており、銅箔を厚くするとSMD向けの細い信号ラインがエッチングできなくなるという不都合が生じます。
そのような理由から35μの銅箔厚で導体許容電流から導体幅を計算して基板設計を行う場合が多くなっています。
しかし、大電流、大電圧部はどうしても銅箔厚を厚くしたいというケースもあります。また、200μ厚や500μ厚を使いたいといった要求もあります。こういうケースの場合は、厚い銅箔を使用する層を内層でつくり、薄い銅箔を外層で使用することにより、大電流、大電圧部品とSMDを同じ基板で使用することが可能になります。


このように、層構成や銅箔厚が電気的に最適化されるよう連携している基板工場の中から製作可能な工場を選択してコミュニケーションを密に基板設計を進めます。

熱対策

SiCやGaNなどのパワー素子が小型化していることによりそれらの部品から発熱対策も考えなければなりません。
アルミナや窒化アルミのように熱伝導率の高い高価な材料を使用しなくても、通常のFR-4で非貫通ビアを駆して、L3-L4間の絶縁層の薄さをコントロールすれば、別電極の複数の熱源からの発熱を放熱するということも可能になります。
このような場合に、

その基板に適合した最適な層構成と銅箔厚で基板製作が可能な連携工場を選択して基板設計を行っています。


導体許容電流と導体間耐電圧

基板設計をするうえでお客様からこのような質問を頂きます。弊社では、パナソニックの「導体許容電流および導体間耐電圧からみた回路設計」のデータを参考に基板設計を行っています。
流す電流値に対してスルーホールの数を質問されることが多くなりました。
パナソニックのデータをご覧いただくとわかるように、使用する材料の銅箔厚によって導体許容電流は大きく違います。また、厚い銅箔の材料を使用して もスルーホール内の銅メッキ厚は外層ほど厚くはありません。
例えば、基板完成後の表層の銅箔厚が60μ(材料35μ+メッキ25μ)でもスルーホール内は25μ以下の銅箔厚となります。また、IVHやSVHの場合、通常の貫通ビアのメッキ厚より薄く設定して基板製作を行っているメーカーも多いようです。よって、配線幅は単純に1mmで1Aというわけにはいきませんし、スルーホールの個数もその基板工場のスルーホール内のメッキ厚を打ち合わせて決定しなければなりません。

このようなことを考慮に入れて、お客様の回路に適した導体幅、沿面距離、スルーホールの個数を、連携している基板工場と綿密な打ち合わせを行いながら最適化しています。


UL規格対応の基板設計

パワーエレクトロにクス回路設計者にとって、火災対策は想定しておかなくてはならないリスクファクターの一つです。
当社ではお客様のご要望に応じUL認定を取得した安全性の高い基板をご提供いたします。


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