年輪: それは何か、そしてどのように機能するのか
マルチレイヤ基板を設計する際には、ほぼ必ず基板の片面からもう片面へ配線を引く必要があります。それはビア（via）を通じて行われます。ビアは、基板の上側と下側に対応する銅パッドに穴を開け、導電性の材料でメッキされたものです。基板の上側と下側でビアを囲むように残る銅のリングはアニュラーリング（annular ring）と呼ばれます。まるでドーナツのようですね:
理想的な世界では、ドリルビットは毎回正確に適所を打ち抜き、数ミル以上のリングは必要ありません。しかし、PCB（プリント基板）製造業者が使用するドリルも他のものと同様に様々な変数の影響を受け、一定の許容範囲内でのみ精度が保証されています。この許容範囲はプロセスを考慮すると非常に厳密で、通常約0.005インチ（5ミル）ですが、設計において接線（ドリルがパッドの片側に接している状態）や破断（ドリルが完全にパッドの境界を突破してしまう状態）を許容できない場合に考慮する必要があります。
例外となるのは銅面を接続する場合です。複数のビアを使用して大きな銅面間を接続している場合、アニュラーリングは単なる形式的なものにすぎません。
環状リングのサイズによる決定
タッチングやブレイクアウトを避けたい場合、アニュラーリングにどれだけの銅が必要でしょうか？スペースが限られている場合、巨大なPCBのアニュラーリングがスペースを独占することは避けたいものです。基板設計を効率化したい場合、まずはPCBメーカーの推奨事項を確認してください。追加料金が発生する可能性はありますが、許容範囲を縮小する提案を受けられる場合があります。標準的な許容範囲を採用しつつも接続不良のリスクを避けたい場合は、メーカーが提供する許容範囲に1ミルを加えた幅をアニュラーリングのサイズにするのが一般的な目安です。たとえば、ドリル位置の精度が5ミルしか保証できない場合は、アニュラーリングの幅が最低でも6ミルになるように設計してください。数学的には、それほど複雑ではありません。単にパッドの直径からドリルの直径を差し引き、それを2で割るだけです。例えば、直径20ミルのパッドの中心に直径10ミルのドリル穴を開ける場合、アニュラーリングの幅は(20-10)/2 = 5ミルとなります。もし期待する許容範囲が5ミルの場合、タッチングのリスクが生じます。この場合、パッドの直径を少なくとも22ミルに拡大する方が望ましいでしょう。
環状リングの表面積
もしあなたがスペクトラムの反対側にいるとしたらどうでしょう？ スペースに余裕があり、電流を流すことができる状態です。ビア穴は特定の厚みまでしかプレート加工できないため、高電流トレースに必要な表面積を得るためには、より大きなビア穴が必要になるかもしれません。その表面積を実際に使用するために、電流は環状リング（annular ring）の全周を周回し、ビア穴全体を通じて流れる必要があります。ドリルが中心を突けなかった場合にサーマルホットスポットを作り出さないようにするためには、製造業者の許容誤差に接続トレースの幅の1/8を追加してください。例えば、40ミル幅のトレースに接続するビア穴を設計している場合、許容誤差の5ミルに5ミルを追加し、環状リングの幅を合計10ミルにしてください。PCB上の大きなリングを設置するスペースがない場合は、複数の小さなビア穴を使用してトレースを接続する方法を検討してください。 ヘッダーやスルーホール型LEDのようなスルーホールコンポーネントの取り付け穴としてビア穴を作成する場合、10ミル未満の環状リングに正しく手作業でハンダ付けするのが難しい点に留意してください。どうぞ、「巨大でディープフライされたPCBドーナツ」（PCB環状リング）をご利用ください。
PCB 年輪はんだ付け
ボード設計者として、私たちは効率性を誇りに思っています。整理されたボードはよりコンパクトなボードで、それはより安価なボードです。PCBのドーナツ状の部分が提供する広い露出銅箔を見ると何かを思いつきたくなることがあります。しかし、いくら魅力的に見えても、小さな抵抗のような部品を環状リングを使ってボードに固定しようとするのは避けてください。環状リング上のはんだペーストは標準的なパッド上の流れ方とは異なり、小型部品では良好な接続が形成されません。しかし、大きな部品の場合は話が異なります。熱スラグを持つ部品の下にあるサーマルビアの環状リングは、その部品をボードに固定するのに非常に優れた役割を果たします。 部品のばら撒き（スプリンクル）は推奨されませんが、PCBの環状リングに、はんだペーストのコーティング（グレーズ）を施すことには問題ありません。リフロー中にはんだペーストがビアに溶け込み、導電性が向上します。ただし、部品を取り付けるために使用する予定のビアにこれを行うのは良くありません。リフローされたはんだが穴の直径を減少させ、部品のリードが入らなくなる可能性があるためです。 PCB設計には追跡すべきことがたくさんありますが、環状リングの幅などの細部は見落とされることがあります。デフォルトのDRCツールの設定を確認し、PCBの環状リングがあなたの設計スタイルに合っていることを確認してください。
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