ミル、ミリメートル、PCBユニットの混乱

PCB設計に単位の問題がある理由

北米のPCB産業はインペリアル単位で成長してきました。ドリルのサイズはミル (1000 分の 1 インチ) 単位です。パッドサイズはミル単位です。環状リングから導体間隔まですべてを定義するIPC規格はミル単位で書かれていました。

世界の他の地域ではメートル法が使われています。コンポーネントパッケージはミリメートル単位で定義されています。ボードの輪郭はミリメートル単位です。ピックアンドプレース機はミリメートル単位で動作します。

そのため、すべてのPCB設計者は両方のシステムを使用して作業し、常に変換を行い、ときどき間違えることがあります。10ミルのトレースと10mmのトレースは254倍異なります。ボード上で視覚的に混同する人は誰もいませんが、計算やスクリプトでは、間違った要素があっても意味がありません。

コンバージョン

まさに:

• 1 インチ = 25.4 ミリメートル (1959 年から定義されています)
• 1 ミル = 0.0254 mm = 25.4 µm
• 1 mm = 39.3701 ミル

素早い精神転換のために:

• ミルからmmへ: 40で割って 1.5% を引きます。500 ミル未満の場合は 0.1% まで有効です。
• mmからミルへ換算: 40を掛けて、1.5% を加えます。

または覚えておいてください:100 ミル = 2.54 mm。そこからすべてがスケーリングされます。

覚えておく価値のある定数

より正確には：0.0348 ミリメートル。これは、銅の重量 (面積密度の仕様) と銅の厚さ (幾何学的寸法) をつなぐ数値です。

その由来：銅の密度が8,960 kg/m³, とすると、1オンスの銅を1平方フィートに広げると、厚さ34.79 µmのシートになります。導出:

一般的に使用される35 µm（または1.4ミル）の値は、四捨五入した近似値です。銅の厚さが問題となるインピーダンスの計算 (重い銅のストリップラインや狭いギャップのCPW) には、1オンスあたり34.8 µmを使用します。

一般的な重量:

ユニットのめちゃくちゃが実際に食いつくところ

インピーダンス計算

トレース幅 (ミル)、誘電体の高さ (mm) (ラミネートデータシートより)、銅の厚さ (オンス)、3つの異なる単位を1つの式にまとめました。変換を 1 回ミスすると、インピーダンスが 1 桁ずれますが、式が適切に動作するため、その数値は妥当な数値 (50 Ω, と言う代わりに35 Ω ) になる場合があります。

計算する前に、必ずすべてを 1 つのシステムに変換してください。ラミネートのデータシートはメートル法なので、通常はミリメートルが最もクリーンです。

IPC-2152 現在のテーブル

表は断面積は mils² に、温度上昇は℃にあります。設計ツールでトレースの幅が mm 単位で表示される場合は、表を入力する前に、幅と厚みの両方をミルに変換する必要があります。 mils² の面積は次のとおりです。

1オンスで0.25mmのトレース:幅9.84ミル×厚さ1.37ミル = 13.5 mil². IPCテーブルでは、10°Cの上昇で内層に約0.7Aの電流が流れます。

ドリルのサイズ

製造業者は、ドリルのサイズをミル (米国) またはミリメートル (アジア/ヨーロッパ) で表しています。「10ミル」ビアは0.254 mmです。「0.2ミリ」ビアは7.87ミルです。これらは混乱を招くほど近いです。ドリルテーブルにソースが混在している場合は、すべてのエントリを再確認してください。

仕上げ穴のサイズは、両側のメッキ厚さの分だけドリルサイズよりも小さくなります。通常、片面あたり25 µm（1ミル）なので、全体の直径は50 µm（2ミル）小さくなります。

コンゴ民主共和国間隔

ミルベース工具の設計ルール:5 ミル・スペース = 0.127 mmメートル法のツールでは0.13 mmと表示される場合がありますが、これは実際には5.12ミルです。技術的には異なり、実質的に異なることはありませんが、エンジンをサブミクロンの精度で比較すると、スプリアスDRC違反が発生します。

設計ルールに合ったシステムを 1 つ選び、そのシステムをそのまま使用してください。混ぜてはいけない。

半導体隣接作業におけるミクロン

ダイレベルのルーティング、ワイヤボンディング、またはウェーハレベルのパッケージングに関わるものはすべてマイクロメートル単位です。ミルへの換算:

• 1 µm = 0.03937 ミル
• 1 ミル = 25.4 µm

25 µm のボンドワイヤは約1ミルです。5 µm の金属層は 0.2 ミルです。これらの数値は、パッケージ基板やインターポーザの電流密度の計算にとって重要です。

実践的なアドバイス

1. EDA ツールをメートル法 (mm) に設定してください。コンポーネントのフットプリントはメートル法、基板の外形はメートル法、ファブの図面はメートル法です。インペリアルレガシーはレイアウトではなく参考資料にあります。
2. スクリプトではコンバージョン定数を維持してください。 25.4 を 12 か所にハードコーディングしないでください。一度定義してください。
3. すべての文書に単位を明記してください。「トレース幅:6」はあいまいです。「トレース幅:6 mil」はそうではありません。「トレース幅:0.15 mm」はそうではありません。
4. 銅の厚さについては、正確な定数を使用してください。 35 µm/オンスではなく、34.8 µm/オンス。0.6% の誤差は、インピーダンスとフュージングの計算にも反映されます。