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、100 ミル = 2.54 mm ということも覚えておいてください。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

1 オンス/フィート²の銅 = 34.8 µm = 1.37 ミルの厚さ。

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 であることを考えると、1 オンスの銅を 1 平方フィートに広げると、厚さ 34.79 µm のシートが得られます。導出は次のようになります。

一般的に使われる 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:

ユニットの汚れが実際に噛み付く場所

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、その数値は妥当な値 (たとえば 50 Ω ではなく 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

表の単位は断面積はmils²、温度上昇は°Cです。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。面積をmils² 単位で表すと、次のようになります。

1 オンスで 0.25 mm のトレース:幅 9.84 ミル × 厚さ 1.37 ミル = 13.5 ミル²。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

ミルベースツールの設計ルール: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512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単位

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。

長さ単位計算機 は、4つのPCB関連システム (mm、mil、inch、µm) をすべて変換し、銅の重量から厚みへの変換も行います。