Platine mit bedrahteten Bauteilen
Die Enstehungsgeschichte im Überblick
JahrBeschreibung
01/2013Ideenfindung
02/2013Erstellung der Hauptseite
02/2013Neue Artikel hinzugefügt
05/2013Viele neue Gestaltungsmerkmale ergänzt
Shop el~pa~bo wird integriert
Das Ende der Tabelle ist noch lange nicht erreicht

Calculator, Berechnungstool zur Ermittlung des Bohrdurchmessers und Restringes nach den Standards IPC-7251, IPC-2222 and IPC-2221. (PTH hole and pad diameter sizes according to IPC-7251, IPC-2222 and IPC-2221 standards.)



zurück zur Auswahl

Der leichte Einstieg

Dieser Artikel beschreibt die Ermittlung des Lochdurchmessers und der Padgröße (Pad Diameter sizes) eines durchkontaktierten Loches (PTH) und orientiert sich dabei an den Vorgaben aus den Richtlinien IPC-7251, IPC-2221 and IPC-2222.

Dazu geht man wie folgt vor:

Festlegung der Produzier- barkeitsstufe der Baugruppe

Zu Beginn eines jeden Designprozesses gehört die Festlegung der Produzierbarkeitsstufe der Baugruppe. Hierzu kann man aus 3 Stufen (A, B oder C) wählen. Die Klassifizierung orientiert sich an allgemeinen Merkmalen, Maßangaben und deren Toleranzen, Bestückungs- oder Testanforderungen. Man kann meist sagen, dass Designs mit engen Platzverhältnissen (Handy, Weareables, etc.) eher zur Stufe C, hingegen Industrie-Leiterplatten (Steuerplatinen o. ä.) eher zur Stufe A oder B tendieren. Durch beengtere Platzverhältnisse, werden Padgrößen (egal ob SMT oder THT) mit höherer Stufe immer enger toleriert (also kleiner). Die Klassifizierung lässt die Aussage zu, welchen Schwierigkeitsgrad ein Design bei der späteren Herstellung und Produktion innehält.

Klassifizierungsstufen zur Produzierbarkeit einer Baugruppe

Stufe Beschreibung Empfehlung
A Allgemeine Anforderungen an die Produzierbarkeit, Geringe Bauteildichte, Maximale Footprint-Geometrien Bevorzugte Stufe
B Mittlere Anforderungen an die Produzierbarkeit, Mittlere Bauteildichte, Mittlere Footprint-Geometrien Als Standard angesehene Einstufung
C Höchste Anforderung an die Produzierbarkeit, Hohe Bauteildichte, Geringste Footprint-Geometrien Durch hohe Anforderungen, bedingt produzierbar




Den maximalen Drahtdurchmesser bestimmen

Den maximalen Drahtdurchmesser kann man nun durch das Ausmessen des realen Bauelementes feststellen oder idealerweise findet man die Angabe im aktuellem Datenblatt des Bauelementes, inklusive etwaiger Toleranzen. Hier ist die maximale Obergrenze von Interesse, welche sich zum Nominalwert hinzuaddiert.



Es gibt eigentlich nur 3 in Frage kommende Querschnittsarten des Drahtes:

  • runder Querschnitt (round PTH Leadstyle)
  • rechteckiger Querschnitt (rectangular PTH Leadstyle)
  • quadratischer Querschnitt (square PTH Leadstyle)

Hinweis zu einem Fallstrick:
Beim rechteckigem und quadratischen Querschnitt muß man oft noch den Satz des Pythagoras bemühen, da Datenblätter zumeist die Katheten angeben, man aber zur Auslegung eines Loches (Durchmesser) die Hypotenuse benötigt. Beachtet man das nicht, kann es sein, dass das durchkontaktierte Loch zu klein ausgelegt ist für die spätere Bestückung!

Ermittlung des minimalen Loch- / Bohrdurchmessers







Der minimale Loch- / Bohrdurchmesser wird in Abhängigkeit der Produzierbarkeitsstufe durch folgende Formeln ermittelt:

  • Min. Loch- / Bohrdurchmesser = Max. Drahtdurchmesser + 0.25mm (Level A, nach IPC-2222)

  • Min. Loch- / Bohrdurchmesser = Max. Drahtdurchmesser + 0.20mm (Level B, nach IPC-2222)

  • Min. Loch- / Bohrdurchmesser = Max. Drahtdurchmesser + 0.15mm (Level C, nach IPC-2222)

Ermittlung des Pad-Durchmessers

Zur Ermittlung des Pad-Durchmessers muß man wieder einige Dinge vorbereitend wissen.
Die IPC-2221 gibt an, dass der minimale Restring auf Außenlagen 50µm nicht unterschreiten darf. Da wir den Pad-Durchmesser berechnen wollen, haben wir eine erste Konstante zur Berechnung gefunden (Achtung: Die Konstante geht zweifach in unsere Berechnung ein, da der Durchmesser berechnet werden soll.) - das merken wir uns schon mal.
Weiterhin beschreibt ebenfalls die IPC-2221 eine wichtige Anforderung an die Gestaltung von Verbindungs-Anschlussflächen und gibt in Abhängigkeit der Produzierbarkeitsstufen, minimale Standard-Herstellungstoleranzen vor.

Produzierbarkeitsstufe A Produzierbarkeitsstufe B Produzierbarkeitsstufe C
0.40 mm 0.25 mm 0.20 mm


Allgemeingültig ergibt sich also folgende Berechnungsgrundlage:

  • Pad-Durchmesser = Min. Loch- / Bohrdurchmesser + Min. Restring * 2 + Herstellertoleranz
  • (Level A,B,C, nach IPC-2221)

Oder in Abhängigkeit der Produzierbarkeitsstufe:

  • Pad-Durchmesser = Min. Loch- / Bohrdurchmesser + 0.10mm + 0.40mm (Level A, nach IPC-2221)

  • Pad-Durchmesser = Min. Loch- / Bohrdurchmesser + 0.10mm + 0.25mm (Level B, nach IPC-2221)

  • Pad-Durchmesser = Min. Loch- / Bohrdurchmesser + 0.10mm + 0.20mm (Level C, nach IPC-2221)

Testphase! MIT FALSCHEM INHALT! NICHT NUTZEN!

maximale Länge des Bauteilkörpers, [width] w =
maximaler Drahtdurchmesser, [wire diameter] d =
Zugabe (Abstand Bauteilkörper - Biegeradius) l =

minimales Rastermaß / Grid:

mm

Die eingebenen Werte waren:

Max. Länge Bauteilkorpus[w]:

Max. Drahtdurchmesser [d]:

Drahtzugabe [l]:

*)1 Gängige Biegeschablonen besitzen zumeist Abstufungen in 2.5mm-Schrittweiten (10 - 12.5 - 15 - 17.5 - ...mm)

to be continued...Inhalte werden eingefügt!





Nach oben