Es gibt 3 Arten von Bohrungen auf einer Leiterplatte, durchkontaktiert, nicht durchkontaktiert und Durchsteiger (Vias). Je nach Typ und Größe gibt es unterschiedliche Toleranzen für den Endlochdurchmesser.

Folgende Faktoren beeinflussen die Toleranz:

• Typ der Bohrung – durchkontaktiert, nicht durchkontaktiert oder Via.
• Nomineller Durchmesser bzw. verfügbarer Werkzeugdurchmesser.
• Werkzeug-Toleranz.
• Werkzeugabnutzung.
• Lochwandreinigung (Desmear).
• Galvanisierungsprozess und Kupferverteilung.
• Endoberfläche der Leiterplatte.

Durchkontaktierte Bohrungen werden mit Übermaß gebohrt um nachgelagerte Prozesse und Herstellungstoleranzen zu berücksichtigen.

Das Übermaß wird anhand von Erfahrungswerten der Herstellungstoleranzen festgelegt.

Nomineller Lochdurchmesser vs verfügbarer Werkzeugdurchmesser

Die festgelegten Toleranzen beginnen mit den Bohrwerkzeugen. Diese sind in Schritten von 0,05mm verfügbar. Bohrungen die außerhalb dieser Schritte liegen, werden entsprechend gerundet.

Es ist möglich Werkzeuge in kleineren Schritten zu bekommen, die Kosten dafür sind allerdings hoch.

In der Praxis reden wir hier über eine maximale Rundung von 0.025mm bzw. 25µm.

Dies sollte keine Probleme verursachen.

Werkzeugtoleranz

Bohrer werden maschinell hergestellt und haben vom Hersteller je nach Größe festgelegte Toleranzen.

Standard-Bohrer haben eine Toleranz von +/- 0.01mm.

Diese kann sich je nach Größe und Funktion des Bohrers ändern.

Werkzeugabnutzung (Standzeit)

Bedingt durch die Werkzeugabnutzung werden die Bohrer regelmäßig getauscht. Obwohl die Abnutzung sehr gering ist, muss sie in der Gesamtbetrachtung der Fertigungstoleranzen mit berücksichtigt werden.

Lochwandreinigung (Desmear)

Nach dem Bohren werden die Lochwandungen gereinigt.

Dies dient dazu um Rückstände (Bohrstaub) zu entfernen die beim Bohren entstehen.

Desmear ist ein chemischer Reinigungsprozess, welcher zusätzlich die Lochwandungen glättet um eine leitfähige Schicht aus Kohlenstoff (Direktmetallisierung) aufzubringen.

Der Abtrag beträgt weniger als 1µ.

Bei nicht korrekter Reiniung der Lochwandungen, kann eine Galvanisierung nicht gewährleistet werden.

Auswirkung der Kupferdichte auf die Durchkontaktierung

Das Durchkontaktieren von Bohrungen ist ein kritischer Teil des Herstellungsprozesses.

Bei fehlerhaften Durchkontaktierungen werden möglicherweise die einzelnen Lagen nicht miteinander verbunden und auch eine Lötbarkeit ist nicht gewährleistet.

Unser Ziel ist es ca. 20-25µ Kupfer in die Bohrungen abzuscheiden.

Die Kupferdichte einer Leiterplatte hat große Auswirkungen auf die Galvanisierung.

Die unten gezeigte Kupferverteilung würde dazu führen, dass in den Bereichen mit geringerer Kupferdichte mehr Kupfer abgeschieden wird.

Für durchkontaktierte Bohrungen bedeutet das, dass auch mehr Kupfer in die Bohrungen abgeschieden wird und somit der Durchmesser kleiner wird.

Für mehr Informationen wie man die Kupferverteilung verbessert sehen Sie unter Tipps & Tricks oder unser Blog Wie man eine gleichmäßige Kupferverteilung erreichen kann.

Endoberfläche auf der Leiterplatte

Um die Kupferpads vor Oxidation und Verunreinigung zu schützen, muss diese mit einer Endoberfläche geschützt werden. Diese kann HAL, ENIG, IMAG usw. sein.

Alle durchkontaktierten Bohrungen die nicht mit Lötstopplack abgedeckt sind, werden mit dieser Oberfläche versehen womit sich der Durchmesser verkleinert.