PCB

パッドスタックと環状リング電卓

スルーホールビアとコンポーネントパッドの最小パッド直径と環状リングをIPC-6012に従って計算します。

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公式

D_{pad} = D_{drill} + 2 \cdot AR_{min} + FA

D_pad— Minimum pad diameter (mm)

D_drill— Drill diameter (mm)

AR_min— Minimum annular ring (IPC-6012) (mm)

FA— Fabrication allowance for drill wander (mm)

仕組み

環状リングとは、メッキ後にドリルで開けた穴の周りに残る銅パッドの半径方向の幅です。これは、ビアとパッド間の接続と信頼性の高いはんだ接合の機械的完全性を保証する重要なパラメータです。IPC-6012 Rev Eは、製品クラスごとに環状リングの最小要件を定義しています。

クラス2 (専用サービスエレクトロニクス — 民生用、産業用) では、内部が最小0.025 mm、外部が0.050 mmの環状リングで、内層に接線方向のブレークアウトが可能です。クラス3 (高信頼性 — 航空宇宙、医療、軍事) では、全層で最小0.050 mmなので、ブレークアウトはまったく必要ありません。

加工許容値はドリルの位置精度 (ドリルワンダー) を考慮したものです。最新の CNC ドリルは、±0.025～0.050 mm の位置精度を実現しています。パッドの最小直径にこの余裕を加えることで、最悪のドリル加工でも環状リングの要件を確実に満たすことができます。アスペクト比 (ボードの厚さ/ドリルの直径) にも制約があります。クラス2では最大 10:1、クラス3では最大12：1まで可能です。これにより、バレル全体での信頼性の高い銅めっきが可能になります。

計算例

付属: ドリル直径 = 0.3 mm、メッキ厚さ = 25 µm、IPC クラス 2、製造許容差 = 0.05 mm、ボード厚さ = 1.6 mm ステップ 1: 完成した穴の直径

D_ {完成済み} = D_ {ドリル}-2\ times t_ {メッキ} = 0.3-2\ times 0.025 = 0.25

mm ステップ 2: IPC-6012 最小環状リング

-外部レイヤー: $AR_ {ext} = 0.050$ mm (クラス 2 および 3) -内部レイヤー: $AR_ {int} = 0.025$ mm (クラス 2 ではブレークアウトが可能です)

ステップ 3: パッドの最小直径 (外側)

D_ {パッド、内部} = D_ {ドリル} + 2\ times AR_ {ext} + FA = 0.3 + 2\ times 0.05 + 0.05 = 0.45

mm ステップ 4: パッドの最小直径 (内部)

D_ {パッド, int} = D_ {ドリル} + 2\ times AR_ {int} + FA = 0.3 + 2\ times 0.025 + 0.05 = 0.40

mm ステップ 5: アスペクト比チェック

$AR = T/D_ {ドリル} = 1.6/0.3 = 5. 33:1 $ ✓ (クラス 2 以下の最大値は 10:1)

結果: 外部パッド ≥ 0.45 mm、内部パッド ≥ 0.40 mm。

実践的なヒント

✓最小で0.05mmの加工許容誤差を追加してください。レーザードリル加工によるHDIプロセスでは、これを0.025mmまで減らすことができます。
✓ビア・イン・パッドBGAについては、環状リングの要件が引き続き適用されます。BGAランド・パッドがビアと環状リングを収めるのに十分な大きさであることを確認してください
✓加工業者のドリル精度の仕様を確認してください。低価格のファブの中には、±0.075mmのワンダーがあり、許容誤差が大きいものもあります
✓商用製品のデフォルトとしてIPCクラス2を使用し、契約上必要な場合にのみクラス3を指定してください（ボードコストに15〜30％が加算されます）
✓マイクロビア（レーザードリル加工、0.15 mm未満）の場合、IPC-6012 Class 2では0.0 mmの環状リング（接線方向）を使用できますが、製造者に確認してください

よくある間違い

✗パッドサイズを計算するときは、ドリル径の代わりに仕上穴径を使用する。パッドはメッキ穴ではなく、ドリルヒットを覆う必要がある
✗製造上の許容値を忘れている — 環状リングの最小値だけでは不十分。ドリルワンダーで穴が中心からずれることがある
✗消費者製品へのクラス3の規則の適用 — 指定しすぎると基板面積が無駄になり、配線密度が低下する
✗アスペクト比の制限を無視 — アスペクト比が高いと、ビアバレル内のメッキが均一でなくなり、ボイドが発生する

よくある質問

標準PCBビア用の最小環状リングはいくつですか？

IPC-6012クラス2に準拠：外側の層が0.050mm、内側の層が0.025mm（接線方向のブレークアウトが許容されている場合）。クラス 3 では、ブレークアウトなしですべての層に 0.050 mm が必要です。

めっきの厚さは環状リングにどのように影響しますか？

めっきの厚さによって仕上げ穴の直径（ドリルからメッキの2倍を引いた値）が決まりますが、必要な環状リングには直接影響しません。ただし、メッキを厚くすると仕上がり穴のサイズが小さくなるため、最小穴径を指定する場合はより大きなドリルが必要になる場合があります。

ビアにはどのような縦横比の制限が適用されますか?

IPC-6012は、アスペクト比 (ボードの厚さ/ドリルの直径) をクラス2では 10:1、クラス3では 12:1 に制限しています。比率が高くなると、バレル内で均一な無電解銅めっきを行うことが難しくなり、ボイドや信頼性の低下を招く危険性があります。

深さの制御された穴あけ加工で、より小さなパッドを使用できますか？

ブラインドビアとベリードビアは通常、位置公差（レーザードリル）が狭く、バレルの長さが短いため、パッドを小さくすることができます。ただし、ビアクラスによっては IPC 環状リングの要件が依然として適用されます。

プレスフィットコネクタのパッドサイズを計算する方法を教えてください。

プレスフィット穴には干渉フィットが必要です。通常、ドリル=ピンの対角線+ 0.05 mmです。パッドは、環状リングに収まる大きさに加えて、パッドの層間剥離のないプレス挿入力に余裕を持たせる必要があります。推奨穴とパッドサイズについては、コネクタのデータシートを参照してください。

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