配線を分けて接続

Question

○Ａ流れる回路は○ｍｍ以上確保するという指示で設計し
ていますが、１本の配線で指示された幅を確保するのが困
難で、数本に分離し足し合わせて要求幅を確保しよとしました。
すると設計者からその対応はしないでほしいと言われました。

分離すると細い配線の方に電流が集中し長く使用すると細い配
線が断線し、断線により本来の設計の幅より少なくなってしまい、
最後はその回路が過電流で断線する。という理由だそうです。

細い方に電流が集中するという事に疑問です。細い配線なので
インピーダンスが高いので電流集中しないと思います。
結局は、配線を分離しても、それぞれの配線に合わせて
均等に電流は流れるように思うのですが。

アドバイスお願いします。

Accepted Answer

すでに皆さんから回答されてるように細いから電流が集中する云々は誤りでしょうが、
基盤実装上は細いパターン部分で微細なパターン切れがたったりすると熱集中から事故にいたる可能性もあり設計上は避けておきたいとの思いでは？

Answer

1.分配した後にその配線が再び合流する場合

4mm　　　　　3mm　　　　　4mm
　　　　　　┌───────┐
　　━━━━┤　　　　　　　├━━━負荷━━GND
　　　　　　└───────┘
　　　　　　　　　　1mm
・高周波の配線インピーダンスの不連続を嫌った。
・配線長が不均一で、1mm幅の方が短く3mm幅よりも、結果的にインピーダンス
　が低い場合、細いほうに電流が多く流れる可能性あり。それを嫌った。

2.分配した後に、それぞれに負荷があり再び合流しない場合
　　　4mm　　　　　3mm
　　　　　　┌────────────負荷A──GND
　　━━━━┤
　　　　　　└───────負荷B───GND
　　　　　　　　　　1mm
・負荷Aと負荷Bに印加される電圧に電位差が発生するのを嫌った。

どちらにしても僅かな差しかないけど、特に1の場合は不自然なので、
私が設計者なら、やはり何とかして1本にまとめてもらうかもしれません。
その分、他の部位で譲歩します。

Answer

細い側に電流が集中するというのは私の知識経験上、理由が見つかり
ません。

分配した場合、熱や長さの違いなどの関係で厳密には注文どおり電流が
分かれてくれるとは限らない（1mmと3mmに分けたら電流も1:3になるとは
言い切れない）というのは正しいと思います。ですので4mmどうしても
必要なのであれば分けた場合は4mmより広くする必要がると思います。

細い側に電流が集中するというのであれば、それを工学的に説明して、
納得させられない発注者が未熟だと第三者的には思います。

とは言うものの回答(2)さんの言うとおり、納得できなくても発注者の
指示事項にできる限り対処する方向がよろしいかと思います。

一つの考え方として、分割して万一何かあったら質問者の責任になって
しまいますが、何がなんでも分割せずに4mm確保してそれによる工数
アップや他の問題があった場合は発注者の責任ですから。

Answer

アナログ増幅回路では信号ラインのループ配線はご法度です。寄生発振やノイズなど、ろくな事はありません。必ず、それぞれのトランジスタやICの電源回線を電源のプラスから出てマイナスで帰る回線の羅列にしてそれぞれの信号が混ざらないようにするとトラブルが激減します。つまり、逆に言いますと、違う信号レベルの回線を同じコモンラインで混ぜて電源へ返すとトラブルが発生する可能性が大きいです。デジタルでは起きにくい事なので、アナログの注意点です。今回の対象がアナログ回路かデジタル回路か判りませんが、設計者さんは、その点が実践や先輩の意見などで記憶に残っていているのかもしれませんね　！　

お礼

2008/09/10 00:52

ありがとうございます。
設計者からまだ情報を得ていないのですが
使用用途は車の電源ラインです。よって増幅回路などは無縁の
使用です。トランジスタなど半導体は使用せず、せいぜい
メカリレーを使用するくらいです。

質問者

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Answer

基板上の状況が分からないので何とも言えませんが
電流が集中する根拠を聞けば解決すると思います。
聞けないのでしょうか？
例えば、それぞれのパターンの距離だとか
電位差が変わってくるとか・・・

銅箔厚が分かりませんが、一般的な35μmなら
幅4mmに10Aのヒューズはちょっと厳しいですね。
（70μmなら状況によっては、「まあいいか」ですかね）
・短絡（短時間で開放）ならまず問題ないですね。
・過電流の場合は厳しいですね。
　10Aのヒューズは、10Aで切れませんからね。
　もし、35μm／4mmで10Aだと60degの温度上昇となりますので
　長期間だとパターンだけでなく、周辺部品にも影響がでますね。
　因みに、35μm／4mmの破壊電流は約30Aです。

> アドバイスを基に考えますと、問題無レベルですね。

分岐させなければ、そのようです。

回答（４）にも書きましたが
> 例えば、それぞれのパターンの距離だとか　←（延長距離）
> 電位差が変わってくるとか・・・←（コンデンサ等の配置も含む）
といったような条件、或いはその他の条件がある場合は
また違ってきますが、見えないので
残念ながらこちらでは判断できません。

Answer

逆の考えをするならば、同じ細い線ですべてをまとめるのは
いけないのでしょうか。
数本に分離するとき、同じ細さで分離すれば、同じ抵抗値で
同じ電流になるならば、ＯＫをもらえるのでしょうか。
太い線と細い線があるからいけないのではないでしょうか。
それほど基板面積はないとのことですね。

それでもだめなら、レジストを取り除いて、半田がのるよすに
すれば、多少は多めに流せるというやり方でしょうか。
スルーホールがあるのなら、銅箔厚はメッキが入るのでおおよ
そ倍の厚みになることも考慮する必要があります。
通常18μmが主流でしょうから、メッキすると35μm程度まで、
厚くできます。

配線分離による問題とアドバイス