高周波PCB技術 - PCBの銅箔厚とは

PCB（プリント基板）製造業界において、銅箔厚を表す最も一般的な単位は「オンス（oz）」です。ここで言うオンスは、一般的な重量の単位ではなく、面積あたりの厚みを示す単位として用いられます。

その標準的な定義は、「1オンス（約28.35g）の純銅を1平方フィート（1 sq ft）の面積に均一に広げた際の厚み」となります。

実際のハードウェア配線設計においては、エンジニアはこれをマイクロメートル（μm）やミル（mil）に換算する必要があります。換算関係は以下の通りです。

0.5 oz ≈ 17.5 μm (約 0.7 mil)

1 oz ≈ 35 μm (約 1.4 mil)

2 oz ≈ 70 μm (約 2.8 mil)

3 oz ≈ 105 μm (約 4.2 mil)

一般的な両面基板や多層基板の製造プロセスにおいて、多くの基板メーカーが採用する標準的な銅箔厚は「1 oz」です。

図　高速基板

一、厚さの異なる仕様の適用シーンに関する詳細解説

電子機器のプロジェクトごとに電気的パラメータへの要求は大きく異なり、不必要に厚い銅箔を求めると製造コストが大幅に増大してしまいます。

0.5 oz (極薄銅箔) —— 厚さ約 17.5 μm

この仕様は主に、高密度相互接続（HDI）基板、微細ピッチ（線幅・線間隔が3mil以下など）の信号線、および高度に小型化された民生用電子機器の設計に用いられます。極薄銅箔は精密な配線スペースを最適化できるため、サイズ制約の厳しいウェアラブルデバイスやハイエンドスマートフォンのメインボードに最適です。

1.0 oz (標準銅箔) —— 厚さ約 35 μm

業界標準として広く採用されている1.0 ozは、汎用電子機器、メイン制御基板、センサーモジュール、一般的なマイコン（MCU）制御回路など、幅広い用途をカバーしています。加工の難易度、製造コスト、信号伝送性能のいずれの面から見ても、低消費電力の信号用基板において最も選ばれやすい仕様です。

2.0 oz (厚銅箔) —— 厚さ約 70 μm

回路システムにおいて大電力の伝送が必要となる場合、厚銅箔が不可欠となります。主にスイッチング電源（SMPS）、モーター駆動制御基板、産業用自動化機器、および高出力LED照明用放熱基板に採用されています。配線抵抗を効果的に低減し、大電流による回路の焼損を防ぐことができます。

3.0 oz以上（ヘビークーパー／厚銅）—— 厚さ ≥105 μm

特殊な製造プロセスを要する分野であり、極めて大きな電流の伝送や過酷な熱環境への対応を前提に設計されています。新エネルギー車のBMS（バッテリー管理システム）、大型インバーター、太陽光発電・蓄電システムのハードウェア、特殊な大電流配電用バックプレーンなどで一般的に使用されています。

二、銅箔厚が回路基板の主要性能に及ぼす実質的な影響

銅箔厚は、回路基板の「許容電流」と「放熱特性」という2つの重要な指標を直接的に決定します。

ジュール熱の法則にある通り、導体に電流が流れると必ず熱が発生します。PCBの物理的サイズに制限があり、配線幅を無制限に広げられない場合、銅箔厚を増やすことが、配線の最大許容電流を向上させる最も有効な手段となります。同じ温度上昇許容値（例：10℃）において、2 ozの銅箔厚を持つ配線は、1 ozの場合よりもはるかに大きな電流を安全に流すことができます。

また、高出力の電子部品（大出力MOSFETなど）がフル稼働する際には大量の熱が発生します。厚い銅箔層は優れた熱拡散層として機能し、部品の熱を広い銅箔領域へ迅速に伝えたり、放熱用ビア（サーマルビア）を通じて逃がしたりすることで、局所的な過熱（ホットスポット）を解消します。産業用や車載用アプリケーションにおいては、厚い銅箔層はパッドの引き剥がし強度や機械的耐久性を大幅に向上させる効果もあります。

三、製造プロセスの制約とDFM（製造容易性を考慮した設計）の検討事項

設計においては、電気的パラメータだけでなく、基板メーカーの加工能力も考慮する必要があります。

銅箔が厚くなるほど、化学エッチング工程で発生する「サイドエッチング（横方向へのエッチング）」の影響が顕著になります。そのため、銅箔厚が増すにつれて、配線の最小線幅や安全な配線間隔もそれに応じて広げる必要があります。1 ozの銅箔厚では4/4 mil（線幅/間隔）の加工が可能ですが、3 ozに厚くする場合、製造プロセスの制約により、通常は線幅と間隔を8/8 mil以上に広げる必要があります。また、多層基板のプレス工程では、厚銅配線の間に深い溝が形成されるため、プリプレグ（PP）が溶融した樹脂でその隙間を充填する必要があります。銅層が厚すぎる一方で樹脂量が不足していると、基板内部にボイド（空洞）が生じやすく、後の使用時に層間剥離や基板の破裂（ポップコーン現象など）を引き起こす恐れがあります。

必要な銅厚仕様を検討する際は、IPC-2221規格の計算式や許容電流計算ツールを用い、予測されるピーク電流と許容温度上昇値を入力して、配線に必要な理論断面積を算出することを優先すべきです。基板上のスペースに余裕がある場合は、配線幅を広げることで許容電流の要件を満たすのが望ましいでしょう。スペースが極めて限られており配線幅を広げられない場合に限り、銅箔厚を1 ozから2 oz以上に増やすことを検討します。その際は、高額な基板材料費や特殊加工の追加費用とのバランスを考慮する必要があります。