Warum sind Durchgangslöcher in Leiterplatten plattiert?

Soweit ich weiß, werden häufig Durchgangslöcher in Leiterplatten plattiert, daher der Begriff PTH. Wenn Rot Kupfer bezeichnet, zeigt die erste Abbildung ein Durchgangsloch, das plattiert ist, und die zweite Abbildung zeigt eines, das nicht plattiert ist. Die dicke schwarze Linie ist der Stift eines Bauteils, während das Silber das aufgebrachte Lot kennzeichnet. Ich kann nicht herausfinden, warum die Verkupferung (auch als Zylinder bekannt) benötigt wird - kann jemand erklären, warum?

Mit Durchkontaktierung:

Ohne durch Beschichtung (warum ist das nicht die Norm?) :

Damit Ihr Schema die obere und untere Schicht verbindet, müssen ZWEI Bedingungen erfüllt sein:

1. Das Pad auf der Oberseite muss zugänglich sein und muss (separat) gelötet werden.
2. Das Pad am UNTEN muss zugänglich sein und muss (separat) gelötet werden.

In sehr vielen Fällen ist das obere Pad einer Durchgangslochkomponente NICHT zugänglich, da der Körper der Komponente es bedeckt. Das ist also nicht praktisch.

In den meisten Fällen gibt es überhaupt KEIN Bauteil, wo Sie von einer Seite zur anderen gelangen müssen. Das Einführen kurzer Drahtstücke und das Löten BEIDER SEITEN ist selbst für die manuelle Montage einfach nicht praktikabel, ganz zu schweigen von der automatisierten Montage, da praktisch alle modernen Geräte von dort stammen.

Es verdoppelt den Aufwand, an BEIDEN Seiten sogar eines Durchgangsleitungskabels zu löten. Dies nimmt die doppelte Montagezeit in Anspruch und erhöht die Wahrscheinlichkeit von Montagefehlern erheblich. Es ist auf keiner Ebene einfach vernünftig.

Ihr erstes Bild ist nicht ganz genau. Das Lot sollte auch an der Beschichtung im Loch haften und nicht nur mit der oberen und unteren Metallschicht verbunden sein. Das heißt, die Beschichtung bietet aufgrund der viel größeren Oberfläche, die zum Löten zur Verfügung steht, eine verbesserte mechanische Stabilität und eine erhöhte Verbindungsfestigkeit.

Wenn Sie Durchkontaktierungslöcher haben, werden die Schienen auf beiden Seiten der Platine (und alle internen Schichten) ohne weitere Maßnahmen verbunden.

Löcher, die ausschließlich für diesen Zweck bestimmt sind, werden als "Durchkontaktierungen" bezeichnet und können kleiner sein als normale Löcher für Komponentenleitungen.

Dies macht die Herstellung einer Platine zu komplex, um einseitig, einfacher und in der Regel viel billiger als sonst möglich zu sein, da kein zusätzlicher Aufwand wie das Einführen von Überbrückungsdrähten oder das beidseitige Löten erforderlich ist.

Dies erleichtert auch das Design und Layout von doppelseitigen Platinen erheblich, da Sie sich nicht mehr anstrengen müssen, um die Anzahl der Spuren auf der "anderen" Ebene zu minimieren oder die Anzahl der Jumper zu minimieren oder sicherzustellen, dass Kreuzungen zwischen Ebenen nicht unter Komponenten liegen .

Auf diese Weise können Sie die Platinendichte erhöhen und kleinere Platinen, billigere Gehäuse usw. verwenden.

Außerdem kann der Leiterplattenhersteller jede dieser Verbindungen "Bare-Board-Tests" durchführen, bevor Komponenten hinzugefügt werden, wodurch viele Fehler beseitigt werden. (Einige Leiterplattenhersteller führen kostenlose Bare-Board-Tests durch).

Beschichtete Löcher bieten Ihnen all dies, bevor Sie überhaupt darüber nachdenken, wie Sie eine Komponente tatsächlich auf die Leiterplatte löten - obwohl sie auch dort Vorteile bietet ...

Die meisten Leiterplatten werden maschinell gelötet. Lötwelle bei Durchgangsbohrplatten. Die Lötwelle ist eine Welligkeit in der Oberfläche des geschmolzenen Lots, durch die die Platte unter Verwendung eines Förderers gezogen wird. Es geht über alle Pads und zugeschnittenen Kabel auf der Unterseite der Platine. Die Oberseite der Platine wird nicht verlötet. Das Löten von Leitungen auf der Oberseite würde nicht nur erfordern, dass sie zugänglich sind, sondern würde auch Handarbeit erfordern, um jede einzelne zu löten. Dies wäre bei Produktionsmengen nicht kosteneffektiv - jede winzige Einsparung in den Platten würde durch die erforderliche Handarbeit in den Schatten gestellt, ganz zu schweigen von den Kosten einer Konstruktionsbeschränkung, bei der alle Kabel oben zugänglich sein müssen ( Denken Sie an Steckverbinder, Elektrolytkondensatoren, IC-Buchsen usw.) - das bedeutet größere Platinen, größere Gehäuse, mehr Verpackung, mehr Versandkosten, mehr Regalfläche usw.

Also der Standard für 2-Lagen-Platten sind also durchkontaktierte Löcher, und gegen einen geringen Aufpreis können Sie, wie bereits erwähnt, nicht plattierte Löcher haben. Es ist ein zusätzlicher Vorgang, der mehr kostet - die Löcher müssen nach dem Beschichtungsvorgang gebohrt werden. Wahrscheinlich haben die meisten Bretter auch einige nicht plattierte Löcher - sie eignen sich besser für Dinge wie das Einpressen von Stiften, da die Abmessungen kontrollierter sind.

Nichts hindert Sie daran, überall Boards mit nicht plattierten Löchern zu bestellen, wenn Sie das zusätzliche Löten genießen (obwohl sie vielleicht denken, dass Sie einen Fehler gemacht haben und ihn für Sie "korrigieren", wenn sich auf beiden Seiten eines Lochs angeschlossene Pads befinden), aber Sie haben gewonnen. " Sparen Sie kein Geld.

Die meisten modernen Elektronikgeräte haben ein gewisses Maß an SMD-Komponenten (oberflächenmontiert). Die Kabel von SMD-Teilen liegen flach und gehen nicht durch die Platine. Durchkontaktierte Löcher sind eine praktische Möglichkeit, von oben nach unten zu verbinden. Auf diese Weise werden die oberen und unteren Schichten ab Werk verbunden, sodass Sie sie nicht selbst anschließen müssen. Sie bieten auch einen guten Pfad mit geringem Wärmewiderstand, wenn Sie die Platine als Kühlkörper verwenden möchten (normaler alter FR4 ist ein schrecklicher Kühlkörper). PTHs sind wirklich nützlich, wenn Sie mehr als zwei Schichten haben und diese verbinden müssen oder wenn Sie Teile mit wirklich kleinen Pads haben, die mit einer anderen Schicht verbunden werden müssen, Pads, die viel zu klein oder zu zahlreich sind, um sie manuell zu verbinden (Arbeitsschutz) Park macht Ihnen gerne eine 4-lagige Leiterplatte mit 0,25 mm Löchern und 0,45 mm Pads, und das zu Hobbypreisen. Hochmodernes IT-Material kann 10 bis 20 Schichten und Löcher mit einer Breite von weniger als 0,1 mm aufweisen, die nur teilweise durch eine Leiterplatte verlaufen. Das tust du nichtmüssen PTHs verwenden, aber die Technologie funktioniert in einem Stadium, in dem sie nur wenige Prozent zu den Gesamtkosten eines professionell hergestellten Boards beiträgt.

Ich habe zum alleinigen Zweck, Geld zu sparen, ein zweiseitiges Board ohne PTH hergestellt (als zweite Zahl Ihrer Frage). Das Board war sehr einfach, aber das Testen war schmerzhaft! - Das Testen der Netzkonnektivität auf der Platine war nicht möglich, ohne zuerst alle Komponenten zu löten. - Durch schlechtes Löten der Komponenten (die Montage erfolgte von Hand) ging die elektrische Konnektivität verloren, sodass ich alle Verbindungen mehrmals überprüfen musste

Nach dieser Erfahrung mit einer zweilagigen, aber ohne Durchkontaktierung entschied ich mich dafür, ein bisschen mehr zu bezahlen, aber schnellere Testzeiten zu haben.

Der Punkt ist also: Sie können auf VIAS verzichten, aber wenn Sie über ein reales, praktisches Projekt sprechen, wird es Ihnen leid tun, dass Sie keine haben.

Richard hat die Frage gut beantwortet, aber WARUM ein durchkontaktiertes Loch nur von einer Seite verlötet werden muss, wurde in diesem Thread nicht richtig erklärt. Die Oberflächenspannung des Lots leitet es entlang des Zylinders und des Bauteils durch das Loch und stellt eine Verbindung her, die sowohl elektrisch als auch mechanisch fest ist. Wenn das Loch nicht durchplattiert ist, ist das Leiterplattenmaterial so widerstandsfähig, dass es nicht durchdocht und die andere Seite erreicht. Daher muss auf beiden Seiten direkt Lötmittel aufgetragen werden.

Strukturelle Instabilitätsprobleme können bei der sehr wahrscheinlichen Wahrscheinlichkeit auftreten, dass Luft zwischen den beiden Lötschichten auf einer nicht plattierten Platte eingeschlossen wird.