Prozesstechnologie: Erklärung der Unterschiede und Toleranzen zwischen Durchkontaktierungen und Pad-Löchern in Leiterplatten

Was ist der Unterschied zwischen Via und Pad in PCB-Design-Dateien?

Ein Via (auch Durchkontaktierung oder Durchgangsloch genannt) kann verschiedene Typen haben, z. B. Durchkontaktloch (Through Hole), Blindloch (Blind Via) und Vergrabenes Loch (Buried Via). Es dient hauptsächlich dazu, Schaltungen zwischen verschiedenen Lagen der Leiterplatte elektrisch zu verbinden. Ein Via kann jedoch nicht als Lötloch für Bauteilanschlüsse verwendet werden. Bei der Produktion wird der Lochdurchmesser von Vias nicht streng kontrolliert (JLCPCB verarbeitet derzeit keine Blind- oder vergrabenen Vias, sondern nur Durchkontaktlöcher). Die Hauptfunktion eines Vias besteht also in der elektrischen Verbindung. In der Praxis kann der Lochdurchmesser angepasst werden, um eng beieinanderliegende Bohrungen zusammenzufassen, die Anzahl der Bohrvorgänge zu reduzieren und die Arbeitseffizienz zu erhöhen. Alternativ kann der Lochdurchmesser aufgrund begrenzter Leiterbahnabstände verkleinert werden, um die Produktionsanforderungen zu erfüllen. Vias sind im Allgemeinen kleiner als Pads – solange sie mit den Fertigungsprozessen realisierbar sind, ist dies ausreichend. Die Oberfläche eines Vias kann entweder mit Lötstoppmaske (Soldermask) überzogen oder offengelassen werden.

Außerdem kann das Via-Loch mit Tinte, Harz oder Kupferpaste gefüllt werden.

Ein Pad wird als Lötpad bezeichnet. Es umfasst sowohl durchkontaktierte Lötpads für bedrahtete Bauteile (Through-Hole Pads) als auch oberflächenmontierte Lötpads (Surface-Mount Pads) für SMD-Bauteile.

• Through-Hole Pads besitzen Bohrlöcher, die hauptsächlich zum Einlöten von Bauteilanschlüssen dienen.
• SMD-Pads hingegen haben keine Bohrlöcher und dienen der Befestigung und Lötung von SMD-Bauteilen.

In der Produktion wird der Lochdurchmesser von Pads streng kontrolliert mit einer Toleranz von +0,13 mm / −0,08 mm.

Für besonders präzise Anforderungen kann ein Press-Fit-Loch mit einer Toleranz von ±0,05 mm gefertigt werden. Pad-Bohrungen dienen nicht nur der elektrischen Verbindung, sondern auch der mechanischen Fixierung. Der Lochdurchmesser eines Pads muss groß genug sein, damit die Anschlussdrähte der Bauteile hindurchpassen. Andernfalls kann es zu Produktionsproblemen kommen. Unter Berücksichtigung möglicher negativer Toleranzen wird empfohlen, den Pad-Lochdurchmesser um mindestens 0,1 mm größer als den maximalen Anschlussdurchmesser des Bauteils zu gestalten (z. B. bei quadratischen Pins der Diagonalwert). Da Bohrwerkzeuge in metrischen Größen vorliegen, sollten die Lochdurchmesser im metrischen System mit einer Dezimalstelle entworfen werden, z. B.:

• 32 mil → 0,812 mm → tatsächlicher Bohrdurchmesser: 0,8 mm
• 40 mil → 1,012 mm → tatsächlicher Bohrdurchmesser: 1,0 mm