SMT PCB設計要点：高品質を実現するエキスパート部品レイアウト

部品レイアウトは、装置全体の電気的特性・機械構造の要件と、SMT製造工芸の要件の両方を満たさなければなりません。設計による製品品質問題は克服が難しいため、PCB設計者は基本的なSMT工芸属性を理解し、異なる工芸要求に応じて部品レイアウト設計を実装しなければなりません。優れた設計ははんだ付け欠陥を最小限に抑えられます。

全体的な部品レイアウト設計

• PCB上の部品レイアウトは平坦で均一であるべきです。大質量部品はリフローはんだ付けプロセスで高熱容量を受け、過度に高密度なレイアウトにより局所的な低温が生じ、不良はんだ付けを引き起こします。
• 大型部品の周囲にはメンテナンススペースを確保（左側サイズはSMDリワーク装置ヒーティングチップと互換性があること）。
• 高周波部品はPCBエッジまたは装置内部の通風位置に均等に配置。
• 片面混在実装プロセスでは、実装部品と挿入部品を側面Aに配置。
• 両面リフロー混在実装プロセスでは、大型実装部品と挿入部品を側面Aに配置し、側面AとBの部品をスタッガー配置。
• 側面Aリフローはんだ付けと側面Bフローはんだ付け混在実装プロセスでは、大型実装部品と挿入部品を側面A（リフロー側）に配置し、フローはんだ付けに適した長方形・円筒形チップ部品、SOT、比較的小型のSOP（ピン数28未満、ピン間隔1mm以上）を側面Bに配置。ピンが周囲にある部品（QFP、PLCC等）をフローはんだ付け側に配置してはいけません。
• フローはんだ付け側の部品パッケージは260°C以上の温度に耐え、密封性が必要。
• 貴重な部品は、PCBの四隅やエッジ、コネクタ、実装穴、スロット、切削溝、切り欠き、コーナーの近くに配置できません。これらの場所は高応力エリアに属し、はんだ付け点と部品のクラックを引き起こします。

部品レイアウト方向

リフローはんだ付け工芸での部品レイアウト方向

大型PCBの場合、PCBの長辺をリフロー炉搬送ベルト方向と平行にすることで、PCB両面の温度を互いに互換性を持たせます。したがって、サイズ200mm超のPCBでは以下の要件を満たさなければなりません：

• a. 両端を持つチップ部品の長軸をPCB長辺に垂直にし、SMD部品の長軸をPCB長辺と平行にする。
• b. 両面実装PCBの方向は同じにする。

フローはんだ付け工芸での部品レイアウト方向

• a. 部品の対応する両端がフローはんだ付けフラックスと同時に接触するように、チップ部品の長軸をフローはんだ付け機搬送ベルト方向に垂直にし、SMD部品の長軸を搬送ベルト方向と平行にする。
• b. シャドウ効果を避けるため、同サイズ部品の端をフローはんだ付け搬送ベルトと平行な1列に配置。異なるサイズの部品は異なる方向に配置。小型部品を大型部品より前に配置。はんだ付け端とピンが遮られる可能性を避ける。部品レイアウト要件を満たせない場合、部品間に3〜5mmの間隔を空ける。
• c. 部品特性方向の互換性：電解コンデンサ極性、ダイオードアノード、トランジスタ単一ピン端、ICの1ピンを含む。

部品間隣接パッドの最小間隔

パッド間の安全間隔が短距離で接続されないこと以外に、脆弱部品の保守性も考慮すべきです。一般的に、実装密度は以下の要件を満たすべきです：

• チップ部品間、SOT、SOICとチップ部品の間隔：1.25mm
• SOIC間、SOICとQFPの間隔：2mm
• PLCCとチップ部品、SOIC、QFPの間隔：2.5mm
• PLCC間の間隔：4mm
• 混在実装では、挿入部品とチップ部品パッドの間隔：1.5mm
• PLCCソケット設計プロセスでは、PLCCソケットのための十分なスペースを事前に確保。

部品間隣接パッドの具体的間隔は図3に示します。

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参考リソース

• 見逃せないエンジニアフレンドリーPCBレイアウトガイドライン
• ボックスビルド実装のためのレイアウトと配線ルール
• SMT PCBの設計要件 Part 1：一般部品のボンディングパッド設計
• SMT PCBの設計要件 Part 2：パッド-配線接続、スルーホール、テストポイント、ソルダーマスク、シルクスクリーンの設定
• SMT PCBの設計要件 Part 4：マーク
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