Das beste Toolset zum Erstellen von Durchkontaktierungen im PCB-Design

Zachariah Peterson
|  Erstellt: January 9, 2020

Die klassenbeste Pad Via Library und der Drill Pair Manager definieren und speichern Durchkontaktierungen jeglicher Art.

Altium Designer

 

Das leistungsstärkste, modernste und am einfachsten zu bedienende PCB-Designwerkzeug für den professionellen Einsatz.

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Durchkontaktierungen verbinden die verschiedenen Lagen eines PCB, zwischen denen durchgängige Signalpfade benötigt werden. Die häufigste Durchkontaktierungsart ist eine runde, durch alle Lagen des PCB führende Bohrung, die üblicherweise als Durchgangsbohrung (throughhole) bezeichnet wird. An jedem Ende der durchgehenden Bohrung befindet sich ein Pad. Es gibt darüber hinaus noch weitere Arten von Durchkontaktierungen für besondere Funktionen, die die Signalintegrität verbessern und auf dicht bestückten PCBs Platz sparen.

Eine Durchkontaktierung dient auf einem PCB meist dazu, mindestens eine Innenlage mit einer oder beiden äußeren Lagen zu verbinden. Eine Sacklochbohrung (Blind Via) verbindet eine Außenlage mit einer oder mehreren Innenlagen und endet dort. Vergrabene Durchkontaktierungen verbinden Signale von Innenlagen und sind nicht mit den Außenlagen des PCB verbunden. Durchkontaktierungen werden am Schnittpunkt mit der jeweiligen Innenlage verbunden, um die Durchgängigkeit des Signalpfades sicherzustellen. Die Kosten sind ausschlaggebend für die Auswahl dieses Typs.

Typen von PCB-Durchkontaktierungen

Der am häufigsten genutzte Durchkontaktierungs-Typ ist auf 99 % aller Leiterplatten die Durchgangsbohrung. Mit anderen Durchkontaktierungs-Varianten lässt sich bei wichtigen Signalen, die besondere Features erfordern, die Signalintegrität gewährleisten. Dabei kommt die Sacklochbohrung am häufigsten vor. Sacklochbohrungen tragen nur begrenzt zur Induktivität bei, weil sie sich nur über einige Lagen des PCB erstrecken und nicht die gesamte Leiterplatte durchdringen. Wenn Innenlagen miteinander verbunden sind und von den äußeren Lagen abgeschirmt werden müssen, werden vergrabene Durchkontaktierungen genutzt. Thermische Durchkontaktierungen (Thermal Vias) leiten mithilfe von Strukturen in vertieften Entwärmungs-Pads die Wärme von Bauteilen mit hoher Verlustleistung ab.

https://drive.google.com/open?id=1vZQxNmytMahje5eJGoDlbRXZ10F37wk_

Definition der Start- und Stopp-Lagen für Sacklochbohrungen

NUTZEN SIE PAD-DURCHKONTAKTIERUNGS-VORLAGEN VON ALTIUM DESIGNER ZUM ERSTELLEN EIGENER DURCHKONTAKTIERUNGEN

Jede Art von Durchkontaktierung kann im Pad Via Template Editor erstellt und definiert und in der Local Pad & Via Library des Designs gespeichert werden. Der intelligente Editor erkennt IPC-Abmessungen und weist den individuell erstellten Durchkontaktierungen Namen zu, die ihre jeweilige IPC-Definition beschreiben. Dies wird auf die Möglichkeiten des PCB-Herstellers abgebildet und garantiert Ihnen individuelle Pads und Durchkontaktierungen nach dem neuesten Stand der Technik. Altium Designer bietet Zugriff auf Editoren, die Ihre Bedürfnisse voraussehen und Ihnen beim Erstellen umsetzbarer Fertigungsrestriktionen helfen, während Sie Ihrem Design individuelle Durchkontaktierungen hinzufügen.

Zum effektiven Erstellen und Speichern Ihrer Durchkontaktierungen:

Der Zweck von Durchkontaktierungen

Jede Art von Durchkontaktierung hat ihren Zweck im Gesamtdesign des PCB. Die gewöhnlichen Durchgangsbohrungen werden dort gebraucht, wo ein Netz von einer äußeren Lage zu seinem Ziel auf einer Innenlage verläuft. High-Speed-Signale profitieren möglicherweise von individuelleren Durchkontaktierungen zur Verbesserung der Signalintegrität und um etwaige Rauschrisiken zu eliminieren. Sacklochbohrungen und vergrabene Durchkontaktierungen minimieren den Kontakt zur Oberfläche und somit die Rauschanfälligkeit. Sie verringern ebenfalls die Länge der Leiterbahn, was die induktive Auswirkung einer Durchgangsbohrung und somit das von Durchkontaktierungen ausgehende Rauchen minimiert. Thermische Durchkontaktierungen bieten einen Pfad, auf dem Wärme von heißen Bauteilen an die Umgebungsluft abgeführt wird.

https://drive.google.com/open?id=13eN6G129aOGwf0i17JGJONPRdjK26Y67

Erstellen und visualisieren Sie die Regeln für definierte Sacklochbohrungen und andere Durchkontaktierungen 

LEGEN SIE DURCHKONTAKTIERUNGEN FÜR LOW-SPEED- UND HIGH-SPEED-SIGNALE FEST

Nutzen Sie das Tool, das Ihnen die nötige Flexibilität zum Definieren und Anwenden von Durchkontaktierungen für den jeweils vorgesehenen Zweck bietet. Anstatt jede einzelne Durchkontaktierung beim Einbau in das Design zu definieren, stellen Sie einfach beim Design die Regeln ein. Ihre Designs haben eine lokale Durchkontaktierungs-Bibliothek, in der Ihre individuellen Einstellungen für die Wiederverwendung im Laufe des Designs hinterlegt werden. So müssen Sie nicht mehr die immer gleichen Befehle eingeben, wenn Sie eine Durchkontaktierung setzen. Gehen Sie beim Anlegen von Leiterbahnen zwischen Lagen elegant vor.

Um Ihre Durchkontaktierungen effektiv für den Umgang mit Signalintegritätsproblemen auszulegen, schauen Sie sich Folgendes an:

Durchkontaktierungs-Techniken

Benutzen Sie ein Tool, mit dessen Editoren, Vorlagen, Regeldefinitionen und Bibliotheken Sie Ihren Durchkontaktierungen Eigenschaften zuweisen können. Nutzen Sie das Backdrilling, um Sacklochbohrungen und vergrabene Durchkontaktierungen zu definieren. Setzen Sie die Lötstoppmaskendefinition ein, um Durchkontaktierungen auf äußeren Lagen abzudecken und dadurch das Risiko von Kurzschlüssen zu nahen Bauteilen zu vermeiden. Definieren Sie Stub-Längen und Bohrdurchmesser. Definieren Sie Ihre Plattierungs- und Fertigungsanweisungen, um präzise zentriertes Kupfer in einem bestimmten Radius um Ihre Durchkontaktierungen zu produzieren.

https://drive.google.com/open?id=1tOg5Il5fGHFLS8l62qsFp69VrcEaxC4V

Erstellen Sie Bohrübersichten für Durchkontaktierungen aus dem PCB-Editor

NUTZEN SIE LEISTUNGSSTARKE KONFIGURATIONSWERKZEUGE ZUM DEFINIEREN VON EIGENSCHAFTEN

Mit dem Lagenaufbau-Verwalter können Sie ganz leicht durch Backdrilling-Definitionen navigieren. Erstellen Sie Vorlagen und hinterlegen Sie sie in Ihrer Durchkontaktierungs-Bibliothek. Anschließend öffnen Sie den Constraint Rules Editor, um die Bohranforderungen anzupassen und individuelle Durchkontaktierungen zu erstellen. Nutzen Sie anschließend das Backdrilling Configuration Panel, um Bohrtabellen und Backdrilling-Reports zu erstellen. Alle Durchkontaktierungen sind miteinander verknüpft. Wenn Sie also Änderungen an einer Durchkontaktierungs-Definition vornehmen, wird die Aktualisierung in Echtzeit in alle Tabellen und Reports übernommen.

VERWENDEN SIE KONFIGURATIONSWERKZEUGE ZUM ANLEGEN VON TABELLEN UND REPORTS

Sie müssen nicht mehr nach einem eleganten Tool suchen, das Ihnen die Definition und Konfiguration jeder Art von Durchkontaktierung für Ihr Design erleichtert. Einmal definiert, speichern Sie die Durchkontaktierung einfach in der Pad- und Durchkontaktierungs-Bibliothek Ihres Designs für die spätere Wiederverwendung ab. Nutzen Sie das interaktive Routing, die Via-in-Pad-Technik und das Via Stitching, um PCBs mit herausragender Signalintegrität abzuliefern. Konfigurieren Sie anschließend Ihr Design für das Erstellen von Bohrtabellen und Reports, die dafür sorgen, dass Ihre Durchkontaktierungs-Anforderungen präzise und übersichtlich an Ihre Fertigungspartner kommuniziert werden. Mit leistungsstarken Tools lassen sich Durchkontaktierungen in Ihren Designs mühelos implementieren.

Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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