DFMと自動組立のためのPCB組立設計ルール

目次

1. コンポーネント配置ルール
2. パッド設計要​​件
3. 熱設計の考慮事項
4. フィデューシャルとアライメント機能
5. 混合技術ガイドライン
6. 自動組立設計

Highleap Electronicsでは、設計をこれらのルールに照らし合わせて検証しています。 無料のDFMレビューこれらのガイドラインに従うことで、初回のアセンブリの成功が保証されます。

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1) コンポーネント配置ルール

適切なコンポーネントの配置により、効率的な自動組み立てが可能になり、欠陥を防ぐことができます。

1.1 コンポーネント間隔要件

間隔タイプ	最小	おすすめ
SMDからSMD（同じ側）	0.5 mm	0.75 mm
SMDからPTHへ	1.0 mm	1.5 mm
PTHからPTHへ	1.5 mm	2.0 mm
コンポーネントから基板端まで	2.0 mm	3.0 mm
レール端（パネル）へのコンポーネント	3.0 mm	5.0 mm

1.2 コンポーネントの方向

一貫した方向により検査が改善され、配置エラーが減少します。

• 偏光コンポーネント: 基板全体で同じ極性方向
• IC： ピン1は一定の角（通常は左上）
• チップ部品: 可能であればボードの端と平行に揃える
• コネクタ： 嵌合方向とケーブル配線を考慮する

リフローの方向:

• 垂直方向の配置により、コンポーネントのずれ（波効果）を防止
• 基板端近くの小型部品：長軸が端に垂直

1.3 コンポーネントの高さに関する考慮事項

リフローはんだ付けの場合:

• 背の高い部品を小さな部品から離す（2mm以上のクリアランス）
• 背の高い部品は隣接する小さな部品に影を落とす可能性がある
• 背の高い部品を配置する際はリフロー方向を考慮する

自動配置の場合:

• 背の高い部品をロープロファイルの後ろに配置
• 標準装備の最大高さは通常25mm
• 非常に高いコンポーネントは手動で配置する必要がある場合があります

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2) パッド設計要​​件

パッドの設計は、はんだ接合部の品質と長期的な信頼性に影響します。

2.1 SMDパッドのサイズ

パッドの寸法はコンポーネントの仕様と一致する必要があります。一般的なガイドライン：

チップ部品（0402以上）

• パッド長: 端子長の1.0～1.2倍
• パッド幅: 部品幅と同等か、わずかに広い
• つま先延長: 部品本体から0.25～0.5mm
• ヒールエクステンション：最小0.25mm

ファインピッチIC:

• メーカー推奨のフットプリントを使用する
• IPC-7351のパッドパターンを考慮する
• 実際のコンポーネントに対するフットプリントの検証

2.2 QFN/DFNパッド設計

QFN デバイスには特別な注意が必要です。

周辺パッド:

• パッド長: ランドパターンはパッケージの端から0.25～0.5mm延長します。
• パッドとサーマルパッドの間にはんだマスクがない

サーマルパッド:

• サイズ: コンポーネントのサーマルパッド領域の80～90%
• ビアアレイ: 1.0～1.2mmグリッド上の0.3mmビア
• ビアフィル：はんだ上がりを防ぐために必要
• はんだマスク: 開口部はパッドよりわずかに小さい

2.3 BGAパッド設計

パッドタイプ:

• NSMD（非はんだマスク定義）：ファインピッチに最適
• SMD（はんだマスク定義）：広いピッチ、より優れた接着性に使用される

パッド直径:

• NSMD: ボール径の75～80%
• マスク開口部：パッド径+0.1mm以上

経由の考慮事項:

• フィルとキャップを備えたビアインパッドが使用可能
• より大きなピッチの BGA 用のドッグボーン ルーティング
• 詳細はこちら： ステンシル開口部ガイドライン ペーストのカバー用

3) 熱設計の考慮事項

熱バランスにより、リフロー中の組み立て不良を防止します。

3.1 トゥームストーンの防止

トゥームストーン現象は、はんだの表面張力が不均一なためにリフロー中にチップ部品の一端が持ち上がることで発生します。

予防戦略:

• 両方のパッドの熱質量をバランスさせる
• パッドへの対称トレース配線
• 1つのパッドがプレーンに接続されている場合は、熱緩和を追加します
• チップ部品の下に配線を通さないようにする

3.2 熱緩和設計

飛行機での接続の場合:

• 熱緩和スポークを使用する（通常4スポーク）
• スポーク幅：最小0.25～0.3mm
• エアギャップ：最小0.25mm

熱緩和が必要な場合:

• 内部プレーンに接続するSMDパッド
• 平面接続付きPTHパッド
• はんだリフロー/ウェーブを必要とするパッド

3.3 大規模な銅配線エリアの管理

大きな銅領域（熱パッド、ヒートシンク）はリフローに影響します。

• 予熱の適切さ: リフロープロファイルがすべての領域に届くようにする
• 貼り付け範囲: 大きなサーマルパッドのペーストを減らして浮き上がりを防止
• 配列経由: 熱伝導を助けるが、ビアを埋める必要がある

アセンブリレビューに提出する

4) フィデューシャルとアライメント機能

フィデューシャルにより、コンポーネント配置のための自動光学アライメントが可能になります。

4.1 グローバル・フィデューシャル

認定要件：

• ボード/パネルごとに最低 3 つ (対角線 2 つ + 方向用 1 つ)
• パネル化されたボード用のパネルレールに設置
• 非対称配置により180°方向エラーを防止

仕様：

• パッド径: 標準 1.0mm (0.5mm～2.0mm まで許容)
• はんだマスク開口部: パッド直径の2倍
• 他の特徴からのクリアランス: 最小3mm
• 銅仕上げ: 基板と同じ (はんだマスクで覆われていない)

4.2 ローカルフィデューシャル

ローカル フィデューシャルにより、ファインピッチ コンポーネントの配置精度が向上します。

必要な場合:

• ピッチ≤0.5mmの部品
• ボールピッチ≤0.8mmのBGA
• より厳しい配置公差を必要とするコンポーネント

配置：

• コンポーネントごとに2つのフィデューシャル（対角コーナー）
• 部品から50mm以内
• コンポーネント間で共有されない

4.3 ツール穴

パネルの取り扱いについて:

• 直径: 3.0～4.0mm（標準）（メッキなし）
• 位置: パネルレール内、対称に配置
• クリアランス: ボードの端から5mm

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5) 混合技術ガイドライン

SMT とスルーホールの両方を備えたボードでは特別な考慮が必要です。

5.1 プロセスシーケンス

典型的な混合技術フロー:

1. SMT サイド1: ペースト印刷 → 配置 → リフロー
2. SMTサイド2（該当する場合）：ペースト印刷→配置→リフロー
3. スルーホール：挿入→ウェーブまたは選択的はんだ付け
4. 手動組み立て（ある場合）

5.2 ウェーブはんだ付けの考慮事項

コンポーネントの方向:

• 波の方向に垂直な長軸
• コネクタ後縁（最後に波を出る）

波側のSMT:

• 波の温度定格のコンポーネントに限定
• 波中に部品を保持するために必要な接着剤
• 波面の狭いピッチとBGAを避ける

5.3 選択的はんだ付け

選択的はんだ付けにより、同じ側で SMT によるスルーホールが可能になります。

選択的なデザイン:

• ノズルアクセスのためのTHTパッド周囲のクリアランス
• 可能な場合はTHTコンポーネントをグループ化する
• 熱質量バランスにはんだ泥棒を検討してください

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6) 自動組立設計

自動化を最適化するとコストが削減され、品質が向上します。

6.1 コンポーネントの選択

自動化に適したコンポーネントを優先する:

• 標準的なテープ＆リール包装
• 一貫したコンポーネント本体
• 明確な極性表示
• メーカー推奨のフットプリント

以下を避けるか最小限に抑える:

• 手作業による配置が必要な異形部品
• 非標準梱包
• コンポーネントが小さすぎる（0201）か、機器に対して大きすぎる

6.2 設計ファイルの要件

完全なファイル パッケージにより、効率的な組み立てが可能になります。

• ガーバーズ： 完全な製造データ
• ピックアンドプレースファイル: 配置のためのコンポーネント座標
• 重心ファイル: XY座標、回転、側面
• BOM： メーカー部品番号を記入
• 組立図： コンポーネント配置リファレンス

詳細はこちら： PCBアセンブリファイルの要件 完全な仕様についてはこちらをご覧ください。

6.3パネルデザイン

適切なパネル化により組み立て効率が向上します。

• 一貫したボードの向き
• レール寸法マッチング機器
• レールの基準マークとツール
• ルーティング/Vスコアからの十分なクリアランス

詳細はこちら： SMTのパネル化要件 詳細なガイドラインについては、こちらをご覧ください。

6.4 設計レビューの取得

Highleap Electronicsにデザインを提出してください 無料のDFMレビュー当社のエンジニアは、これらのルールに照らしてお客様の設計を検証し、詳細な DFMレポート. 当社の PCB DFMチェックリスト 提出前に自己確認し、確認する DFTガイドライン テスト可能性の要件については、エンジニアリングチームにお問い合わせください。設計に関するご質問や特別な要件については、お気軽にお問い合わせください。