PCB設計におけるIPCスルーホール規格の適用について説明する

克服すべき課題がいくつかあるかもしれませんが、基板上にスルーホールアセンブリを組み立てて溶接できたのは幸運でした。針に糸を通すよりはるかに簡単ですが、PCBA の問題を防ぐために、一部のパラメーターには正確な許容誤差が必要です。

幸いなことに、既存の IPC スルーホール規格に依存して、パッドまたはスルーホールのパラメーターが最適な値に設定されていることを確認できます。

IPCスルーホール規格とは？

IPC スルーホール規格は、PTH コンポーネントの取り付けおよび穴あけ寸法のガイダンスを提供します。

PCB 設計者は、IPC という用語によく遭遇します。 IPC は、以前は Institute of printed circuits として知られていました。これは、PCB 設計ライフサイクルのすべての側面を標準化することを目的とした業界団体です。メッキスルーホールの問題を含む、PCB レイアウトの技術的側面に対処する方法に関する詳細な情報が得られます。

IPC-2221 と IPC-7251 には 2 つの規格があり、設計におけるスルーホールコンポーネントのガイドラインが含まれています。 IPC-2221 は、PCB ボードの電気的および製造要件をカバーする一般規格です。 IPC-2221 のセクション 9 では、穴と相互接続について具体的に説明されており、PTH 設計の参考になります。

IPC-2221 は、最小リングサイズ、パッド要件、位置公差、およびスルーホール設計のその他の関連要件に関する詳細なガイダンスを提供します。このドキュメントでは、穴をあけて製造する方法の例として画像も提供しています。

PCB board

IPC-2222 は、IPC-2222 ドキュメントの補足であり、硬質有機プリント基板に関連する規格が含まれています。 IPC-2222 には、密度レベルに基づいて穴のサイズを計算するためのガイドラインが含まれています。

IPC-7251 のドキュメントでも、より詳細なガイダンスを見つけることができます。 IPC-7251は、スルーホール設計とパッドパターンの特別規格です。これには、さまざまなタイプのスルーホールリードのコンポーネントの公差、ジョイントの公差、およびコンポーネントのフットプリントなど、より具体的な基準が含まれています。

IPC-7251 で指定されているパラメータは、通常、次の 3 つのレベルの生産性として指定されています。

レベル A: 一般的なデザインの生産性

レベル B: 中程度の設計生産性

レベル C: 高い設計生産性

IPC 浸透基準はなぜ重要なのですか?

リングとドリルのサイズは溶接性に影響します。

表面実装設計よりもスルーホール設計の方が簡単だと考えるのは間違いです。規制や基準に従わないと、組み立てプロセスで取り返しのつかないミスを犯しやすくなります。

たとえば、部品パッドの穴あけサイズを正確に決定することは困難です。ドリルビットのサイズが小さすぎると、コンポーネントのリードに挿入するのが難しくなります。アセンブリを小さすぎるパッドに押し込むと、アセンブリが損傷したり、コーティングが剥がれたりする可能性があります。

一方、ドリル穴のあるスペーサーは公差が大きいため、配置後にパーツが緩みすぎる可能性があります。これは、はんだ付け性と PCB の修理に影響します。

ドリルビットのサイズに加えて、アニュラーリングのサイズは、スルーホールの設計において重要なパラメータです。環状リングは、PCB ボードに開けられた穴を越えて広がる銅領域です。リングは最小値を観察する必要があります。リングが小さすぎると、メンテナンス時に加熱や機械的ストレスにさらされたときに、穴の周りの銅が脱落しやすくなります。

IPC スルーホール規格を使用してパッドサイズを計算する

正しいパッドサイズを得るには、IPC-2221 の推奨パッドサイズを使用してください。

ここで説明した問題を回避するには、パッドのサイズを決定する必要があります。幸いなことに、IPC-2221 は、パッドサイズの計算方法を明確に示しています。次の式を使用して、スルーホールアセンブリの正しいパッドサイズを取得します。

最小パッドサイズ = 最大リード直径 + (2 x 最小リング要件) + 標準製造公差

最大リード径はコンポーネントのデータシートから取得できますが、他の 2 つのパラメータは IPC-2221 規格の対応する表から取得できます。

パッドサイズを計算したら、強力な PCB 設計および解析ソフトウェアで設定する必要があります。使いやすいユーザーインターフェイスにより、スルーホールのパラメータを簡単に設定できる OrCAD を使用してみてください。また、設計が初めて成功することを確認するのに役立つ他の多くのツールもあります。 PCB 処理工場は、PCB 設計における IPC スルーホール規格の適用について説明し、既存の IPC スルーホール規格に依存して、パッドまたはスルーホールのパラメータが最適な値に設定されるようにしました。