の製造工程において、 PCBAはんだ付けは、すべての部品とプリント基板間の電気的接続を確立するために用いられる非常に重要なプロセスです。そして、PCBパッドは、部品を基板上のどこにはんだ付けするかを決定するため、PCB組み立てプロセスにおいて重要な役割を果たします。そのサイズ、形状、位置は、PCBAの機能と信頼性に影響を与えます。そこで、本日のブログでは、PCBパッドについて詳しく見ていきます。
PCB パッドとは何ですか?
PCBパッド（はんだ付けパッド、またははんだパッドとも呼ばれる）は、プリント回路基板上の電子部品の実装用に特別に設計された領域です。これらのパッドは通常、円形または長方形で、銅などの導電性材料で作られています。PCBパッドは、電子部品とPCB上の配線間の接続点として機能します。部品のリード線または端子をはんだ付けまたは実装するための表面を提供します。パッドは通常、部品を配置する配線の終点に配置されます。パッドの設計と配置は、部品のはんだ付け性、信頼性、および熱伝導に直接影響を与える可能性があります。
PCBパッドの種類
PCB パッドは、コンポーネントとパッケージング方法に基づいて、スルーホール パッドと表面実装パッドの 2 つの主なタイプに分類できます。
スルーホールパッド
スルーホールパッドは、スルーホール部品を回路基板に実装するために使用されます。これらのパッドには、部品のピンが挿入されるビアホールが設けられています。 PCBはんだ付け プロセス。スルーホールパッドを介して部品をはんだ付けすることで、耐久性のあるはんだ接合部が確立され、PCBへの機械的および電気的接続が長期にわたって確実に確保されます。ただし、部品のリード線と必要な穴の存在により、基板上の配線スペースが限られていることに注意することが重要です。 多層PCB 制限される可能性があります。
表面実装パッド
表面実装パッドは、電子部品を回路基板の表面に直接実装するために使用されます。部品を基板の穴に通す必要があるスルーホールパッドとは異なり、表面実装パッドは基板の表面に直接はんだ付けできる小型部品向けに設計されています。表面実装パッドにはいくつかの利点があります。部品密度が高くなり、基板上の狭いスペースに多くの部品を配置できるようになります。このコンパクトな配置により、回路の機能と性能が向上します。さらに、表面実装パッドは、スペースの最適化が重要な複雑な多層基板の設計に特に役立ちます。ただし、表面実装パッドは大量の熱を発生する部品には適さない場合があることに注意することが重要です。表面実装技術のコンパクトな性質により、熱の放散が制限され、過熱の問題につながる可能性があります。
BGA（ボールグリッドアレイ） パッドは表面実装パッドの一種で、通常、他の表面実装部品に使用されるパッドよりも小さく、高密度に実装されています。BGAパッドには、一般的に以下の2種類が使用されています。
- はんだマスク定義パッド (SMD)
BGA部品用のSMDパッドは、はんだマスク開口部がパッドの直径よりも小さく設計されています。これは、部品がはんだ付けされるパッドのサイズを最小限に抑えることを目的としています。はんだマスクを銅パッドの一部を覆うように塗布することで、2つの利点が得られます。1つ目は、パッドを回路基板に固定し、機械的ストレスや熱ストレスによるパッドの浮き上がりを防ぐことです。2つ目は、マスクの開口部が、はんだ付け時にBGA上の各ボールを位置合わせするためのガイドとなることです。
- 非はんだマスク定義パッド (NSMD)
NSMD（Non-Solder Mask Defined）パッドは、プリント基板で使用される銅パッドの一種で、はんだマスクで覆われていません。NSMDパッドは、はんだボールの直径に比べてサイズが小さいことが多く、通常はボール直径の約20%程度小さくなります。パッドサイズの縮小により、パッド間の間隔を狭めることができ、配線効率が向上するため、高密度でファインピッチのBGAチップに適しています。ただし、NSMDパッドは、熱や機械的なストレスによって剥離が発生しやすいという欠点があります。
PCBパッドのサイズと間隔
パッドのサイズ、形状、間隔は、使用する部品の特定の要件によって異なります。部品の種類によってパッドの構成が異なる場合があります。片面パッドの場合、直径または最小幅は1.6mmです。両面弱線パッドの場合、パッドサイズが大きすぎると連続溶接が発生しやすくなるため、開口部を0.5mm増やすだけで済みます。開口部が1.2mmを超えるパッド、またはパッド直径が3.0mmを超えるパッドの場合は、特殊形状のパッドとして設計することを検討する必要があります。また、パッドの内穴は通常0.6mm以上である必要があります。0.6mm未満の穴は、パンチング時に操作しにくいためです。
パッドの間隔については、パッドに挿入または取り付けられるコンポーネントのピンのサイズを考慮するだけでなく、関連するコンポーネントのパッケージも考慮することが重要です。コンポーネントによって、パッドの取り付け穴の間隔に対する要件は異なります。例えば、ピン径が0.8mm未満のアキシャルコンポーネントを扱う場合、取り付け穴ピッチは通常、標準の穴ピッチよりも4mm長くなります。一方、アキシャルコンポーネントのピン径が0.8mmを超える場合、取り付け穴ピッチは通常、コンポーネント本体の標準の穴ピッチよりも6mm以上長くなります。ラジアルコンポーネントの場合、取り付け穴の間隔はコンポーネントのピン間の間隔と一致する必要があります。
間違ったPCBパッドサイズによって引き起こされる問題
プリント回路基板（PCB）のフットプリントにおけるはんだパッドのサイズ、位置、形状は、PCBの製造プロセスに直接影響を及ぼします。不適切なサイズのはんだパッドを使用したり、不適切な配置をしたりすると、PCB組み立てにおけるはんだ付け時に様々な問題が発生する可能性があります。以下に、発生する可能性のある問題の例を示します。
- はんだ濡れ不足
パッドのサイズが小さすぎると、はんだが適切に濡れるための表面積が不足し、はんだ接合部が不良になり、電気接続が弱くなる可能性があります。
- はんだブリッジ
はんだパッドが近すぎる場合や不適切な位置にある場合、はんだブリッジが発生するリスクが高まります。これは、溶融したはんだが意図せず隣接するパッドに接触し、短絡を引き起こすことで発生します。
- 墓石
表面実装部品の実装において、はんだ付け時に部品の片端がパッドから浮き上がり、接続が不均一になったり不完全になったりする「トゥームストーン現象」が発生することがあります。これは、パッドのサイズや配置が不適切で、リフロー時に熱プロファイルが不均衡になった場合に発生することがあります。
- はんだ吸い上げ
スルーホールパッドは、適切に設計されていない場合、はんだ上がりの問題が発生することがあります。リード線に用いるドリル径が大きすぎると、はんだマスクがしっかりと接続する前に穴から下方に上がってしまう可能性があります。逆に、ドリル径が小さすぎると、部品のリード線を挿入するのが困難になり、組み立て工程の遅延につながります。信頼性と効率性に優れたスルーホール接続を確保するには、適切なバランスを見つけることが重要です。
- 不完全なはんだ接合
小さなはんだパッドや密集したはんだパッド間の間隔が不十分だと、適切なはんだフィレットやはんだ合金の形成が制限される可能性があります。この制限により、はんだ接合部の形成が不十分になったり、部品のはんだ接続が適切に行われなかったりする可能性があります。
- はんだボイド
はんだパッドが大きく、または不規則な形状の場合、はんだ接合部内にはんだボイドやエアポケットが形成される可能性があります。これらのボイドは接合部を弱め、放熱性と導電性に悪影響を及ぼす可能性があります。
結論
PCBパッドの品質はPCBAプロセスにおいて非常に重要であり、回路基板上の部品のはんだ付け品質に直接影響します。PCBおよびPCBA製造におけるパッドの重要性を理解することは不可欠です。高品質なパッドとはんだ付けを確保するには、信頼できるPCBA企業を選ぶことが不可欠です。 MOKOテクノロジー17年の経験を持つ中国のPCBメーカーは、包括的なワンストップ製造サービスを提供しています。当社のサービスには以下が含まれます。 PCB設計、製造、試作、部品調達、 PCBアセンブリ、 そしてテスト。当社と提携することで、品質問題に関する懸念を軽減し、プロジェクトの他の側面に集中できるようになります。
