Ringförmige Ringe gelten als zentraler Teil der Leiterplatte. Es handelt sich um eine kreisförmige Struktur aus Kupfer, die auf der Leiterplatte gebohrt ist. Die Größe und Abmessungen dieser Löcher sind wichtig für die Gestaltung von Leiterplatten und helfen dabei Vermeiden Sie Fehlfunktionen auf der Platine. Mehrschichtige Stapel werden verwendet, um komplexe Platinen zu entwerfen. Die Verbindung der Leiterbahnen erfolgt durch das Bohren kleiner Löcher, sogenannter Vias. Dieser Ring sorgt für eine gute elektrische Verbindung zwischen zwei Schichten über Kupferpads. Auf dieser Seite erfahren Sie, wie diese Ringe hergestellt werden und welche Bedeutung sie für die Leiterplatte haben. Los geht's.
Was ist ein Jahresring?
Leiterplatten gibt es in verschiedenen Ausführungen, je nach Lagenaufbau, darunter Einzel-, Doppel- und Mehrfachlagen. Auf der Platine befinden sich Kupferschichten oder Leiterbahnen, an denen verschiedene Komponenten angeschlossen werden, um Projekte und Schaltkreise zu erstellen.
Bei Mehrschichtplatinen werden die verschiedenen Schichten durch kleine Löcher, sogenannte Vias, verbunden. Vias sind wichtig für die Leitfähigkeit der verschiedenen Schichten und für die genaue Leitfähigkeit der Platine. Um die Löcher herum wird Kupfer aufgebracht, ein sogenannter Ring aus Kupfer um die Löcher.
Die Mindestabmessungen der Ringe betragen 1 mil. Je nach Platinenabmessungen können die Breiten jedoch unterschiedlich sein. Für eine ordnungsgemäße und stabile elektrische Verbindung auf der Platine müssen die Konstruktions- und Herstellungsmerkmale der Ringe berücksichtigt werden.
Aufbau von Jahresringen
Äußerer Ring (OAR)
Sie liegen auf der äußeren Schicht der Leiterplatte und sind gut sichtbar. Sie dienen der Montage der Bauteile und verbinden die Anschlüsse der Bauteile mit den Leiterbahnen. Sie sind gut lötbar und bieten gute elektrische Verbindungen und mechanischen Halt.
· Die Mindestbreite für Restringe auf den Außenlagen der Platine beträgt 0.05 mm.
· Für die Messung des äußeren Jahresrings wird diese Formel verwendet:
Außenring = (Pad-Durchmesser Außenschicht – Durchm. plattiertes Loch)/2
Innerer Schichtring (IAR)
· Diese Ringe befinden sich auf den Innenlagen von Mehrschichtplatinen. Sie dienen der Verbindung verschiedener Lagen durch Durchkontaktierungen. Ist für eine korrekte Verbindung der Innenlagen eine genaue Ausrichtung erforderlich?
Ring der inneren Schicht = (Durchmesser des Pads der inneren Schicht – Durchmesser des beschichteten Lochs)/2
Fertiger Jahresring (FAR)
Der Bereich zwischen dem äußeren Rand des Lötpads und der Lötbohrung wird als Restring bezeichnet. Durch Bohrungen von mehr oder weniger dezentrierten Restringen können diese brechen. Dies ergibt sich aus dem Außendurchmesser des Lötpads im Verhältnis zum Bohrungsdurchmesser.
Tropfenförmiger Ring
Dieser Ringtyp hat eine Tropfenform. Für die Verbindung der Außenkanten wurde zusätzliches Kupfer hinzugefügt, anstatt einen vollständigen Kreis zu bilden. Die Verwendung von zusätzlichem Kupfer erhöht die Ringfestigkeit.
· Das Hauptmerkmal dieser Ringringe besteht darin, dass, wenn der Bohrer beim Bohren leicht daneben geht, die Gefahr besteht, dass Kupfer entfernt wird und die Verbindung beeinträchtigt wird.
· Diese Art von Restring minimiert auch die Rissbildung bei dünnem Kupfer.
· Es kontrolliert auch mechanische oder thermische Belastungen und vermeidet Fehlausrichtungen im Bohrloch.
Ringgröße
Die Größe des Rings ist entscheidend für präzise elektrische Verbindungen der Platine und die Designstabilität. Der richtige Ring ist wichtig für die korrekte Herstellung von Lötverbindungen, die Vermeidung von Bohrfehlern und die Reduzierung des Pad-Abhebens. Die Größe des Rings hat direkten Einfluss auf die Lötverbindung, die Leitfähigkeit und die Festigkeit der Platine, insbesondere bei Durchkontaktierungen.
Die richtige Ringgröße sorgt für eine gleichmäßige Beschichtungsabdeckung und bekämpft verschiedene Probleme wie Hohlräume oder dünne Kupferschichten.
Einige für Jahresringe verwendete Parameter sind
· Aussendurchmesser: Es handelt sich um den Gesamtdurchmesser des Pads mit Ring und Loch.
· Bohrlochdurchmesser: Dieser Durchmesser ist ein an Bord gebohrtes Loch.
· Ringbreite (W): Es handelt sich um den radialen Abstand zwischen der Kante des Bohrlochs und der Außenkante des Pads.
So berechnen Sie die Ringgröße
Die Ringgröße gibt die Breite des Rings an, der von einem äußeren Punkt der Durchkontaktierung ausgeht. Die Ringe erstrecken sich von der Durchkontaktierung nach außen und haben je nach Platine eine bestimmte Breite. Diese Formel wird zur Berechnung der Ringgröße verwendet:
Ring = (Pad-Durchmesser – Fertigloch-Durchmesser) / 2
Der Paddurchmesser basiert auf der Leiterplattenebene gemäß IPC-2221. Das bedeutet: Stufe A: 24 Millionen, Stufe B: 20 Mio., Stufe C: 16 Mio.
Der fertige Lochdurchmesser entspricht der Größe der Durchkontaktierung bzw. deren Durchmesser.
Die Ringgröße beträgt die Hälfte der Differenz zwischen zwei Durchmessern.
Die minimale Restringgröße einer einlagigen Platine beträgt 0.05 mm.
Der Restring der Mehrschichtplatine beträgt für Innenlagen 0.1 mm und für Außenlagen 0.05 mm.
Häufige Probleme mit Ring-PCBs
Tangentialität
Dies tritt auf, wenn wir versehentlich ein Loch außerhalb der Mitte bohren. Wenn ein außermittiges Loch die Kante des Pads verbindet, liegt ein Tangentenproblem vor. Eine weitere Ursache ist, dass der Durchmesser des Rings nicht mit dem Loch übereinstimmt.
Ausbrechen
Es handelt sich um eine höhere Tangentenart und tritt auf, wenn ein Loch gebohrt wird, das vom Ringraum ausgeht. Dadurch wird der Ringraum abgeschnitten, was zu einem Ausbruch führt. Um dieses Problem zu beheben, muss die Maschine neu eingestellt werden.
Ausverkauft
Durch intensive Nutzung oder beim Bohren werden Ringringe beschädigt, was als Bruch bezeichnet wird. Um dies zu vermeiden, verwenden Sie hochwertige Rohstoffe und dicke Kupferpads.
Pad-Heben
Wenn sich das Pad entlang des Rings vom PCB-Substrat löst, kann es zu einem Abheben des Pads kommen. Dies ist die Folge von Temperaturwechseln und mechanischer Belastung. Um dieses Problem zu lösen, verwenden Sie Materialien und Verfahren, die Haftung gewährleisten und bei der Herstellung der Platine hohe Wärmeentwicklung vermeiden.
Best Practices im PCB-Ringdesign
1. Überlegungen zum Design
· Die Breite des Restrings muss dem Design entsprechen. Normalerweise beträgt die Dicke 0.15 mm für Standardanwendungen, kann aber je nach Plattenschicht und -dicke angepasst werden.
· Das Pad muss einen größeren Durchmesser als der Lochdurchmesser haben. Normalerweise das 1.5-fache der Bohrergröße.
2. Bohrgenauigkeit
· Die richtige Bohrergröße ist abhängig von den Ringparametern. Um Gratbildung zu vermeiden, verwenden Sie hochwertige Bohrer. So bleibt die richtige Ringbreite erhalten.
Fazit
Die Ringringe sind der Hauptfaktor für das Design der Leiterplatte und gewährleisten präzise elektrische und mechanische Verbindungen für verschiedene angeschlossene Komponenten. Die präzise Konstruktion dieser Ringe trägt optimal zur einwandfreien Funktion der Leiterplatte bei und bietet Toleranzen für die Leiterplattenherstellung, um die verschiedenen Branchenvorschriften zur Sicherung der Leiterplattenqualität einzuhalten. Die präzise Konfiguration dieser Ringe trägt zu einer hochfesten Leiterplatte mit Durchstecktechnik bei. Für den Entwurf von Hochgeschwindigkeitsschaltungen sind sie wichtig für die Impedanzanpassung und liefern hochwertige Signale.
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