PCB設計におけるSMDパッドサイズの計算方法

SMDコンポーネントは、組み立て時のはんだ付けのために正確なサイズのパッドが必要です。PCB設計者は、データシートからの情報と一般的なパッドおよびランドサイズの公式を使用して、多くのフットプリントを自ら作成する必要があります。設計者は、計算してフットプリントデータと比較するか、データシートを調べるか、またはSMDパッドサイズの標準を記憶することによって、パッドサイズが正しいことを確認する責任があります。もしコンポーネントがあり、フットプリントにアクセスできない場合、自分でフットプリントを作成することにしたら、正しいパッドサイズを確保するために利用可能なリソースは何ですか？

SMDパッドサイズの計算

SMDコンポーネントのパッドサイズを決定する方法はいくつかあります。正確なパッドサイズの決定は、コンポーネントの種類や取り付けスタイルにも依存します。例えば、BGAはリードレスパッケージ（QFNなど）やリード付きパッケージ（SOICやガルウィングリードなど）とは異なるパッドサイズ要件を持っています。一般的なルールとして、パッドはコンポーネントのリードよりも大きく、はんだフィレット用の追加スペースが設けられています。これらの点は、以下で概説されているIPC-7351規格で指定されています。

IPC-7351B規格

IPC-7351B：表面実装設計およびランドパターン標準の一般要件は、一般的なコンポーネントのランドパターンに関する要件を提供し、パッドサイズの決定に関する詳細が含まれています。SMDコンポーネントのパッドサイズを手動で決定したい場合は、以下に概説されている式を使用してこれらの計算を実行できます。

この標準およびランドパターン設計の詳細については、こちらの関連記事をご覧ください。

コンポーネントのパッドサイズについて疑問がある場合は、データシートを確認してください！コンポーネントメーカーは、物理的なパッケージサイズや推奨されるランドパターンを含む、様々な情報をデータシートに提供しています。これらのランドパターンは、一般的にIPC-7351B標準の仕様を満たすか、それを超えるものです。スルーホールコンポーネントの場合、IPC-7251：スルーホール設計およびランドパターン標準の要件に関する別の標準があります。

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• BGA用：BGAのフットプリントは、パッケージ内のピッチにも依存します。BGAフットプリント内でパッドのサイズを決定するためのガイドラインに従ってください。 はんだマスク定義パッドを使用する場合は、露出したパッド領域が少し大きくなるように、パッドサイズを大きくすることを確認してください。

IPC-7351BにおけるSMDコンポーネントの命名規則

IPC-7351B規格は、コンポーネントの寸法とランドパターンに基づいてSMDコンポーネントの命名規則を定義しています。コンポーネントデータベースを検索する際、一部のIPC標準化コンポーネントのフットプリントには、この規則に従った名前が付けられています。このフットプリント命名規則では、最初の3〜7文字は通常、コンポーネントパッケージのタイプを定義する頭字語です。フットプリント名の残りの情報は、リード情報とボディジオメトリに基づいています。命名規則は一般的なパターンに従います：

(パッケージタイプ) + (リードタイプ) + (リードピッチ) + (ボディ長) + (ボディ幅) + (高さ)

オンラインリソースからコンポーネントを探している場合や、別のライブラリから検証済みのコンポーネントを見つけた場合、この命名規則はパッケージ情報を解読するのに役立ちます。これらのパッケージで必要な特定のパッドサイズは、上記の方法で計算できます。

PCBフットプリントはSMDパッドサイズ以上のものです

PCBフットプリントで使用するSMDパッドサイズは重要ですが、設計を成功させるためにはフットプリントに含めるべき他の要素もあります。

• シルクスクリーンによるピン指示、部品のアウトライン、参照指示子の位置の表示
• PCB組立図に含める組立層情報
• PCB設計ルールで適用される拡張値を持つはんだマスク開口部

はんだマスクの開口層と関連するクリアランスルールは、設計時のDFAエラーの防止と組み立て中の欠陥を防ぐために重要です。製造チームと組み立て担当者は、これらの点について洞察を提供でき、ボードが無欠陥であることを確実にします。

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CADツールにはPCBフットプリント計算機が含まれているかもしれません

私が見つけたフットプリントを作成する最も速い方法は、PCBレイアウトツールに付属するパーツ作成機能を使用することです。今日の多くのCADシステムには、部品作成の重労働を代行してくれるフットプリント作成ツールが付属しています。これらのツールの中には、業界標準の仕様がすでにプリロードされているものもあります。

これらのフットプリントビルダーをPCBレイアウトツールの一部として使用することで、作成にかかっていた多くの時間を節約できます。フットプリントビルダーにはフットプリントの仕様がすでに読み込まれているため、それを使用して業界標準に従ってビルドするか、必要に応じて小さな手動調整を行うことができます。これにより、これらの仕様を自分で調査する時間を節約できます。フットプリントビルダーは、すべてのパッドや/または着地パターンを作成し、シルクスクリーンや組み立て図形状のために必要な部品のアウトラインを追加します。今回は、恐怖ではなく、驚きであなたの顎が落ちるかもしれません。

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