Wenn Sie Ihre AirPods oder Ihren Computer ausschalten, erhalten Sie empfindliche grüne Leiterplatten (PCBs). Sie werden vielleicht feststellen, dass sich auf den Leiterplatten verschiedene Löcher befinden, aber wissen Sie, was diese Löcher bedeuten und wozu sie dienen? Das Verständnis dieser Leiterplattenlöcher ist grundlegend für PCB-Design und -Herstellung. In diesem Blogbeitrag werfen wir einen detaillierten Blick auf verschiedene PCB-Löchern und bieten Ihnen wertvolle Einblicke in Ihre tatsächliche PCB-Nutzung. Egal, ob Sie PCB-Anfänger sind oder bereit für Heimwerkerprojekte, dieser Beitrag ist genau das Richtige für Sie.
| PCB-Lochtyp | Struktur | Funktionen | Haupttypen | Bohrmethode |
| Durchgangslöcher | Löcher , die vollständig durch die Leiterplatte gehen | Elektrische Verbindung , mechanische Bauteilverbindung | 1. Durchkontaktierte Löcher (PTHs)
2. Nicht plattierte Durchgangslöcher (NPTH)
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Mechanisches Bohren |
| Durchkontaktierungen | Schicht -zu-Schicht-Plattierungslöcher | Elektrischer Anschluss | 1. Blind Vias
2. Vergrabene Durchkontaktierungen 3. Durchkontaktierungen 4. Mikrovias 5. Gestapelte Durchkontaktierungen 6. Versetzte Durchkontaktierungen |
Laser-/mechanisches Bohren |
| Befestigungslöcher | Nicht plattierte oder plattierte Durchgangslöcher | Mechanisches Löten | 1. Beschichtete Montagelöcher
2. Nicht beschichtete Montagelöcher 3. Senklöcher 4. Senkbohrungen 5. Zinnenlöcher
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Mechanisches Bohren + Fräsen |
| Spezielle Löcher | Abhängig von der detaillierten Lochstruktur | Sparen Sie Platz, verstärken Sie PCB, Breakaway-Panel und mehr | 1. Via-in-Pad
2. Montagelöcher mit Vias 3. Löcher stempeln
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Laserbohren, mechanisches Bohren und mehr |
PCB-Durchgangslöcher
Ein Durchgangsloch (auch „Thru-Hole“ genannt) auf einer Leiterplatte wird von der oberen zur unteren Lage gebohrt. Das Bohren von Durchgangslöchern ist eine alte Leiterplattentechnologie, die hauptsächlich zur Unterstützung von Anschlussleitungen dient und ein Loch pro Pin erfordert. Es gibt zwei verschiedene Typen: PTH und NPTH. Die einfachste Möglichkeit, diese beiden Lochtypen zu reinigen, besteht darin, zu prüfen, ob sich an der Lochwand Spuren von Beschichtungen befinden.
1. Durchkontaktierte Löcher (PTHs)
Durchkontaktierte Löcher, auch Durchkontaktierungen genannt, sind Löcher, deren Innenwand mit einer leitfähigen Metallschicht, normalerweise Kupfer, beschichtet ist, um elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Schichten der Platine herzustellen.
Die Durchkontaktierungen dienen hauptsächlich der elektrischen und mechanischen Verbindung. Als Durchkontaktierungen in mehrschichtigen Leiterplatten ermöglichen Durchkontaktierungen (typischerweise 0,3–2,0 mm ) die Signal- und Stromübertragung zwischen der gesamten Leiterplatte (Details siehe „Durchkontaktierungen“). Andererseits kann eine Durchkontaktierung auch als Bauteilloch zum Anschweißen von Bauteilanschlüssen wie Widerständen und Kondensatoren genutzt werden. Ein solches Loch ( 1,0–3,0 mm ) muss größer sein als der Pin des Bauteils, damit dieses in das Loch eingesetzt werden kann.
2. Nicht plattierte Durchgangslöcher (NPTH)
Nicht plattierte Durchgangslöcher sind Löcher, die unbeschichtet bleiben und somit eine rein mechanische Funktion haben. Sie sind immer auf einlagigen Leiterplatten zu finden, da diese kein zusätzliches Kupfer enthalten und daher keine Plattierung erforderlich ist.
Da sie keinen elektrischen Anschluss haben, werden NPTHs im Allgemeinen als Werkzeuglöcher für Schrauben, Positionierungslöcher für eine präzise Leiterplattenausrichtung oder Entlüftungslöcher zur Wärmeableitung verwendet. Ihre Größen ( 1,5–10 mm ) sind größer als die von PTHs, da sie keine Kupferbeschichtung aufweisen.
PCB-Durchkontaktierungen
Vias auf Leiterplatten sind kleine Bohrungen, die durch zwei oder mehr benachbarte Schichten verlaufen. Sie stellen eine elektrische Verbindung zwischen den Schichten einer mehrschichtigen Leiterplatte her. Je nach Funktionalität lassen sich Vias in sechs Typen einteilen:
1. Blind Vias
Blind Vias erstrecken sich von der Ober- oder Unterseite der Platine bis zu einer oder mehreren inneren Lagen, durchdringen aber nicht die gesamte Platine. Daher verbinden sie mindestens zwei Lagen und müssen in einer bestimmten Tiefe enden. Dies macht sie für hochdichte Designs mit begrenztem Platzangebot, wie z. B. BGA-Montage und HDI-Leiterplatten, nützlich.
Die allgemeine Größe der PCB-Blindvia beträgt 0,15–0,3 mm . Dies macht auch Laserbohren oder mechanisches Bohren mit kontrollierter Tiefe erforderlich . HYPERLINK “https://en.wikipedia.org/wiki/Laser_drilling” \t “_blank”.
2. Vergrabene Vias
Buried Vias befinden sich vollständig innerhalb der Leiterplatte und verbinden zwei oder mehr Innenlagen, ohne die Außenflächen zu erreichen. Sie dienen der Signalübertragung innerhalb der Innenlagen, wodurch das Risiko von Signalstörungen reduziert und der Routing-Raum optimiert wird.
Auf der äußeren Schicht unsichtbare vergrabene Durchkontaktierungen müssen gebohrt ( 0,2–0,3 mm ) und plattiert werden, bevor zusätzliche Schichten laminiert werden, was die Kosten erhöht und die Leiterplatte für Hochgeschwindigkeits- und HDI-Leiterplatten geeignet macht.
3. Durchkontaktierungen
Durchkontaktierungen (auch bekannt als Through-Hole Vias, PTH), die gängigsten Via-Typen, erstrecken sich über die gesamten Leiterplattenschichten von oben nach unten. Wenn sich Durchgangslöcher wie Vias verhalten, dienen sie zur elektrischen Verbindung.
Durchkontaktierungen sind zuverlässig und kostengünstig, benötigen aber im Vergleich zu anderen Durchkontaktierungsarten mehr Platz. Sie werden häufig in Standard-Leiterplattendesigns verwendet, bei denen die Lagenanzahl nicht extrem hoch ist.
4. Mikrovias
Microvias sind fortschrittliche und kleine Vias, die für anspruchsvollere und komplexere Leiterplatten mit kleinerer Oberfläche, wie z. B. High-Density-Interconnect-Leiterplatten, verwendet werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Durchgangslöchern sind Microvias lasergebohrte Löcher kleiner als 0,15 mm, die nur eine Leiterplattenlage durchdringen, mit einem maximalen Seitenverhältnis von Bohrtiefe zu Bohrdurchmesser AR = h/a (ideal für 1:1 und Standard für 0,75:1).
Wenn das Budget für die Verwendung von Filmen in Leiterplatten zur beliebigen Verbindung der Leiterplattenlagen ausreicht, entfällt das aufwendige Layout der Leiterplatten. Darüber hinaus reduzieren Mikrovias aufgrund ihrer geringeren Größe und kürzeren Signalwege die parasitäre Kapazität und verbessern die Signalintegrität. Dadurch wird der verlegbare Bereich auf der Leiterplatte vergrößert und die Leiterplatte ideal für Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesigns.
5. Gestapelte Vias
Die gestapelten Vias sind eigentlich eine Art Mikrovias. Dabei sind ein oder mehrere Mikrovias übereinander gestapelt und bilden einen durchgehenden Leiterpfad durch mehrere Leiterplattenschichten. Jedes Mikrovia muss einzeln lasergebohrt und mit leitfähigem Material gefüllt werden, um Zuverlässigkeit, gleichmäßige Bestückung und Signalintegrität zu gewährleisten.
Der Hauptvorteil gestapelter Vias liegt in ihrer Kompaktheit, weshalb sie für Geräte mit superkompakten Leiterplatten wie Smartphones unverzichtbar sind.
6. Versetzte Durchkontaktierungen
Versetzte Durchkontaktierungen sind eine weitere wichtige Art von Mikrovias. Sie verbinden verschiedene Schichten, sind aber von Schicht zu Schicht versetzt, wodurch ein gerader vertikaler Verlauf verhindert wird. Da die zweite Durchkontaktierung nicht direkt mit der ersten Bohrung in Kontakt steht, benötigen lasergebohrte Durchkontaktierungen keine Kupferfüllung. Andernfalls besteht die Gefahr von thermischen Spannungsrissen.
Versetzte Durchkontaktierungen sind möglicherweise die bessere Wahl, wenn Sie mehr als zwei Schichten durch Mikrodurchkontaktierungen verbinden möchten, da hierfür keine Kupferfüllung erforderlich ist und die Komplexität geringer ist.
Tipps : Auf einer Leiterplatte können verschiedene Durchkontaktierungen gleichzeitig gebohrt werden, z. B. Blind- und gestapelte Durchkontaktierungen, vergrabene Durchkontaktierungen und versetzte Durchkontaktierungen usw.
| Via-Typ | Struktur | Lochgröße | Bohrmethode | Füllung erforderlich |
| Blind Via | Verbindet die äußere Schicht mit der inneren Schicht | 0,1–0,3 mm | Laserbohren / Mechanisches Bohren mit kontrollierter Tiefe | Manchmal (wenn gestapelt) |
| Begraben über | Verbindet nur die inneren Schichten | 0,1–0,3 mm | Laserbohren / Mechanisches Bohren mit kontrollierter Tiefe | Manchmal |
| Durchkontaktierung | Verbindet alle Schichten | >0,3 mm | Mechanisches Bohren | NEIN |
| Mikrovia | Verbindet 1-2 benachbarte Schichten | <0,15 mm | Laserbohren | Manchmal |
| Gestapelte Via | Mehrere vertikal gestapelte Mikrovias | <0,15 mm | Laserbohren | Ja (muss ausgefüllt werden) |
| Versetzte Via | Mehrere versetzte Mikrovias , nicht gestapelt | <0,15 mm | Laserbohren | NEIN |
PCB-Montagelöcher
PCB-Befestigungslöcher sind Löcher, die vollständig durch eine Leiterplatte gebohrt werden. Dadurch kann die Platine mit Schrauben oder anderen mechanischen Befestigungsmitteln an einem Gehäuse, einer Halterung oder einer anderen Oberfläche befestigt werden. Sie befinden sich in der Regel an den vier Ecken der Platine und haben einen größeren Durchmesser ( 2,0 mm–5,0 mm ) als andere Löcher. Je nachdem, ob die Befestigungslöcher eine leitfähige Schicht aufweisen, werden sie auch in plattierte und unplattierte Befestigungslöcher unterteilt.
1. Beschichtete Befestigungslöcher
Beschichtete Montagelöcher dienen hauptsächlich der mechanischen Befestigung und Erdung mit elektrischen Verbindungen zwischen den Schichten. Sie dienen mechanisch als sichere Ankerpunkte für Schrauben, Bolzen oder andere Hardware, um Komponenten fest auf der Platine zu fixieren. Darüber hinaus sind sie mit stärkeren Kupferpads für mechanische Stabilität ausgestattet und durch die leitfähige Beschichtung mit einer Massefläche zum Schutz vor elektromagnetischen Störungen und elektrostatischer Entladung (ESD) verbunden.
2. Unbeschichtete Befestigungslöcher
Nicht beschichtete Montagelöcher oder Werkzeuglöcher dienen ausschließlich der mechanischen Befestigung und benötigen keine Beschichtung für die Konnektivität. Wichtig ist, dass die nicht beschichtete Montagelöcher von anderen Bauteilen und Leiterbahnen isoliert sind und einen separaten Bereich benötigen, um sicherzustellen, dass sie die Schaltkreise anderer Bauteile nicht beeinträchtigen.
3. Senklöcher
Senklöcher weisen eine konische Verjüngung oder konische Vertiefung auf, typischerweise in einem Winkel von 90° oder 82°, wodurch Flachkopfschrauben bündig mit der Leiterplattenoberfläche abschließen und so eine glatte und stromlinienförmige Oberfläche erzeugen.
Vermeidung von Vorsprüngen: Die Senkbohrungen verhindern Störungen durch andere Komponenten oder mechanische Teile und ermöglichen gleichzeitig einen sicheren Schraubensitz. Senkbohrungen sind standardmäßig nicht beschichtet, können aber selektiv beschichtet werden, wenn elektrischer Kontakt erforderlich ist.
4. Senkbohrungen
Senkbohrungen sind zylindrische Löcher mit flachem Boden und gleichmäßigem Durchmesser (typischerweise 5–10 mm) zur Aufnahme von Schraubenköpfen. Sie sind so konzipiert, dass Sechskant- oder Linsenkopfschrauben vollständig in der Leiterplatte versenkt werden und so eine ebene Oberfläche entsteht.
Diese Löcher bieten einen stärkeren mechanischen Halt als Senklöcher und sind daher ideal für Umgebungen mit starken Vibrationen.
5. Zinnenlöcher
Zinnenlöcher oder Zinnen sind Vertiefungen, die durch halbkreisförmige Kantenschnitte (0,8–1,6 mm Durchmesser) entstehen und das direkte Löten von Leiterplatte zu Leiterplatte erleichtern. Ihre kupferbeschichtete Struktur dient als SMD-Pad und macht Steckverbinder überflüssig.
Zinnenförmige Löcher bieten hervorragende Platzersparnis, einfachere Montage und verbesserte Signalintegrität für Hochfrequenzmodule wie ESP32. Sie eignen sich ideal für modulare Designs (Raspberry Pi HATs) oder gestapelte Platinen, bei denen eine minimale Höhe entscheidend ist.
PCB-Sonderlöcher
Neben den gängigen Lochtypen gibt es auf Leiterplatten noch viele weitere spezielle Löcher. Wir haben drei wichtige für Sie ausgewählt.
1. Via im Pad
Die Durchkontaktierung im Pad befindet sich innerhalb eines elektronischen Bauteilpads und ist gebohrt, um Platz zu sparen und die Signal- und Stromführung zu verbessern. Sie sind winzig klein (<0,2 mm) und mit leitfähigem Material beschichtet. Diese Durchkontaktierungen müssen außerdem mit Epoxidharz/Harz gefüllt werden, um ein Aufsaugen des Lotes zu verhindern.
Als Designtechnologie erhöhen Vias in Pads die PCB-Dichte, was für Designs mit hoher Dichte wie BGA, QFN oder ICs mit kleinem Pitch von entscheidender Bedeutung ist.
2. Befestigungslöcher mit Durchkontaktierungen
Befestigungslöcher mit Durchkontaktierungen sind solche, bei denen sich neben den Befestigungslöchern weitere kleinere Löcher oder Durchkontaktierungen befinden. Die Durchkontaktierungen verhindern Risse im Pad und verbessern die Steifigkeit bei mechanischer Belastung. Sie können auch als thermische Durchkontaktierungen zur Wärmeableitung dienen, indem sie einen Pfad zwischen der Leiterplatte und der Ebene schaffen und so die Wärmeübertragung unterstützen.
Darüber hinaus werden Durchkontaktierungen, wie bereits erwähnt, hauptsächlich für elektrische Verbindungen verwendet. Daher stellen diese Durchkontaktierungen auch Erdungsverbindungen her, um die Erdungspfade zu optimieren und elektromagnetische Störungen und Rauschen zu reduzieren.
3. Löcher stempeln
Stanzlöcher, auch Sollbruchlöcher oder Mauslöcher genannt, sind eng beieinander liegende Bohrlöcher entlang der Leiterplattenkante innerhalb eines Panels. Sie dienen zum Sollbruch, sodass Leiterplatten nach der Montage sauber von einem Fertigungspanel entfernt werden können.
Ihr Hauptvorteil liegt in der Kosteneffizienz – sie ersetzen das V-Ritzverfahren bei dünnen Leiterplatten und hinterlassen nur minimale Rückstände. Für dicke Leiterplatten (> 2 mm) sind sie jedoch aufgrund schwächerer Rastpunkte ungeeignet.
Abschluss
Leiterplattenlöcher sind für elektrische Verbindungen, mechanische Stabilität und Wärmemanagement in der modernen Elektronik unerlässlich. Von Durchgangslöchern über Befestigungslöcher bis hin zu speziellen Löchern erfüllt jede Art von Leiterplattenloch ihren individuellen Zweck im Leiterplattendesign.
Bei MOKOPCB bieten wir verschiedene präzisionsgebohrte Leiterplatten an – z. B. mit Zinnen, Blind-Via-Leiterplatten, Stanzloch-Leiterplatten und mehr. MOKOPCB ist ein professioneller Leiterplattenhersteller mit über 10 Jahren Erfahrung in der Leiterplattenherstellung. Besuchen Sie MOKOPCB für zuverlässige und leistungsstarke Platinen für Ihr Projekt!
