基板のティアドロップとは？#
ティアドロップは、配線がパッドやビアに接続する部分を、しずく状に広げた銅の形状です（図1参照）。見た目の装飾ではなく、接続部の機械的・電気的なつながりを補強するために設けます。
ティアドロップを設ける目的#
- 応力の分散：実装時や使用中に基板がたわむと、パッドと配線の接続部に応力が集中します。ティアドロップで形状をなだらかにすることで応力を分散し、配線が破断する可能性を下げます。
- 製造ばらつきへの余裕：穴あけ位置がずれると、パッドやアニュラリングの一部が削られることがあります。接続部の銅を増やしておくと、こうした位置ずれによる影響を抑えられます。
- 電気接続の確保：接続部の銅面積を増やすことは、電気的なつながりの確保にも役立ちます。ただし、小さな形状変化も影響する高周波回路では、信号特性と合わせて評価することが大切です。
基板設計への取り入れ方#
銅を増やす効果と信号品質の維持を両立させる必要があります。多くの基板CADには自動生成機能がありますが、次の点を確認して使用してください。
- 大きさと形：補強に必要な寸法を確保しつつ、隣接する配線や部品に干渉しない形状にします。
- 配置：配線とパッド、または配線とビアの接続部が主な対象です。すべてに一律で付けるかどうかは、設計条件に応じて判断します。
- 層間の関係：多層基板では、他層の構造やクリアランスへの影響も確認します。
採用時の注意点#
ティアドロップには利点がある一方、次の制約もあります。
- スペース：高密度基板では、周囲の配線や部品との距離を保ちながら銅を広げることが難しい場合があります。
- 信号品質：高速回路では、局所的な配線幅の増加がインピーダンスを変えます。その影響を設計時に考慮してください。
- 外観：民生機器など、基板の見た目が設計要件に含まれる場合には、銅形状の変化も確認します。
まとめ#
ティアドロップは小さな形状ですが、適切に使えば基板の耐久性や信頼性を支えます。機械的な補強だけでなく、電気特性も理解したうえで設計することが重要です。
基板の高密度化・小型化が進むほど、接続部の細かな形状を含めて、製品寿命や性能を確保する設計が求められます。
ティアドロップが有効な場面#
配線からパッドやビアへの移行部を広げると、穴位置ずれやエッチングばらつきによって接続部が細くなるリスクを抑え、急激な形状変化も緩和できます。ただし、現在のCAM精度を前提に、すべてのパッドに必須というわけではありません。
- アニュラリングが小さい箇所、フレキシブル部分との境界、機械的応力がかかる接続を優先して検討します。
- 広げた銅が、配線間隔、レジストのダム、インピーダンス管理の形状を損なわないか確認します。
- 配線変更後も正しく再生成され、ネット接続を維持できるCADルールを使います。
- 製造先がCAMでティアドロップを追加・変更・削除するか確認します。
- ファインピッチのパッドでは特に注意し、大きすぎる形状によるはんだ付け不良やクリアランス不足を避けます。
よくあるご質問#
IPCでティアドロップは必須ですか？
すべての基板に共通する必須要件ではなく、設計手法の一つです。有効性は製品クラス、パッド形状、製造能力によって異なります。
ビア自体を強くできますか？
配線とパッドの接続部の銅は増やせますが、穴壁めっきの不足、不適切なアスペクト比、仕上がりアニュラリング不足を解消することはできません。
インピーダンスに影響しますか？
はい。局所的な幅の変化によって電気的形状が変わるため、高速信号やRFの接続部は自動追加だけで済ませず、影響を評価してください。