{"id":1476,"date":"2026-09-21T08:07:00","date_gmt":"2026-09-21T00:07:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.han-sphere.com\/?p=1476"},"modified":"2026-08-01T15:12:52","modified_gmt":"2026-08-01T07:12:52","slug":"pcb-annular-ring","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.han-sphere.com\/de\/blog\/news\/pcb-annular-ring\/","title":{"rendered":"So entwerfen Sie den perfekten Ringauslauf f\u00fcr Leiterplatten, um Br\u00fcche zu verhindern"},"content":{"rendered":"

In der komplexen und sich rasant weiterentwickelnden Welt der Leiterplattenfertigung (PCB) kann die Fachterminologie manchmal \u00fcberw\u00e4ltigend wirken. Das Verst\u00e4ndnis grundlegender Konzepte ist jedoch entscheidend f\u00fcr die Entwicklung zuverl\u00e4ssiger und leistungsstarker Elektronik. Eines dieser entscheidenden Konzepte ist das Ringf\u00f6rmige Leiterplatte<\/strong>. Ein Ring ist die Fl\u00e4che eines Kupferplatte<\/a> der ein gebohrtes und plattiertes Loch (Via) umgibt. Dieser Ring bietet die erforderliche leitf\u00e4hige Oberfl\u00e4che f\u00fcr elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Schichten einer Mehrschichtplatine oder f\u00fcr die sichere L\u00f6tung von Bauteilanschl\u00fcssen.<\/p>\n

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Die Breite des Ringraums wird durch die Differenz zwischen dem Durchmesser des Kupferpads und dem Durchmesser der Bohrung bestimmt. Ein perfekt konstruierter und gefertigter Ringraum weist an allen Seiten eine gleichm\u00e4\u00dfige Breite auf. Ist diese Breite ausreichend, gew\u00e4hrleistet sie eine stabile und zuverl\u00e4ssige elektrische Verbindung. Aufgrund von Fertigungstoleranzen und den physikalischen Gegebenheiten des Bohrvorgangs lassen sich jedoch nicht immer perfekt zentrierte Bohrungen erzielen. Aus diesem Grund ist es f\u00fcr jeden Hardware-Ingenieur oder Leiterplattenentwickler von entscheidender Bedeutung, zu verstehen, wie diese Ringe berechnet, spezifiziert und konstruiert werden.<\/p>\n

Die Gefahren eines Ausbruchs des Ringraums<\/h2>\n

Wenn der Bohrer w\u00e4hrend des Fertigungsprozesses leicht von der vorgesehenen Zielmitte abweicht, liegt die resultierende Bohrung nicht mittig zum Kupferpad. Ist diese Abweichung gro\u00df genug, kann die Bohrung sogar \u00fcber den \u00e4u\u00dferen Rand des Pads hinausreichen. Dieser Zustand wird in der Branche als Ausbruch<\/strong>. Ein Durchschlag ist ein schwerwiegender Defekt, der eine Platine vollst\u00e4ndig unbrauchbar machen kann.<\/p>\n

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Durchbr\u00fcche sind aus mehreren Gr\u00fcnden \u00e4u\u00dferst unerw\u00fcnscht. Erstens verringern sie die Querschnittsfl\u00e4che des Kupfers, das den Via-Schacht mit dem Spur<\/a> auf dieser bestimmten Schicht. Dies kann zu einem erh\u00f6hten elektrischen Widerstand und einer lokalen Erw\u00e4rmung f\u00fchren, insbesondere in Hochstromanwendungen<\/a>. Zweitens beeintr\u00e4chtigt ein Ausbruch die strukturelle Integrit\u00e4t der Durchkontaktierung und macht sie anf\u00e4lliger f\u00fcr Ausf\u00e4lle unter thermischer oder mechanischer Belastung. Beim Wellenl\u00f6ten oder Reflow-L\u00f6ten kann die thermische Ausdehnung der Leiterplatte dazu f\u00fchren, dass eine schwache, ausgebrochene Verbindung vollst\u00e4ndig versagt, was zu einem offenen Stromkreis f\u00fchrt. Schlie\u00dflich k\u00f6nnen Ausbr\u00fcche zu Zuverl\u00e4ssigkeitsproblemen im Einsatz f\u00fchren, die daf\u00fcr bekannt sind, sporadisch aufzutreten und unglaublich schwer zu beheben zu sein. Die Vermeidung von Ausbr\u00fcchen hat daher w\u00e4hrend der Leiterplatten-Entwurfsphase h\u00f6chste Priorit\u00e4t.<\/p>\n

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So entwerfen Sie den perfekten Ring<\/h2>\n

Befolgen Sie diese Schritt-f\u00fcr-Schritt-Anleitung, um sicherzustellen, dass Ihre Leiterplattenentw\u00fcrfe \u00fcber ausreichende Ringfl\u00e4chen verf\u00fcgen und w\u00e4hrend der Fertigung vor Br\u00fcchen gesch\u00fctzt sind.<\/p>\n

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Schritt 1: Machen Sie sich mit den M\u00f6glichkeiten Ihres Herstellers vertraut<\/h3>\n
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Der allererste Schritt bei der Konstruktion eines zuverl\u00e4ssigen Ringraums besteht darin, sich mit dem von Ihnen gew\u00e4hlten Leiterplattenhersteller (Fab-House) abzustimmen. Jeder Hersteller hat spezifische Toleranzen f\u00fcr die Bohrpassgenauigkeit, d.\u202fh. die Genauigkeit, mit der er ein Bohrloch relativ zum gedruckten Kupferbild platzieren kann. Diese Toleranz wird \u00fcblicherweise in mil (Tausendstel Zoll) oder Millimetern angegeben. Sie m\u00fcssen die Mindestanforderungen an den Ringabstand f\u00fcr verschiedene Kupferdicken und Lagenzahlen kennen, noch bevor Sie mit dem Fr\u00e4sen Ihrer Leiterplatte beginnen. Andernfalls kann es zu einer Leiterplatte kommen, die nicht hergestellt werden kann.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Schritt 2: Berechnen Sie die Mindestgr\u00f6\u00dfe des Pads<\/h3>\n
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Sobald Sie den von Ihrem Fertigungsunternehmen geforderten Mindestringabstand (z. B. 5 mil) und die fertige Lochgr\u00f6\u00dfe<\/a> Wenn Sie den Durchmesser f\u00fcr Ihre Via oder Ihren Bauteilanschluss kennen (z. B. 10 mil), k\u00f6nnen Sie die Mindestgr\u00f6\u00dfe des Pads berechnen. Beachten Sie dabei unbedingt, dass der Bohrdurchmesser in der Regel um etwa 2\u20133 mil gr\u00f6\u00dfer ist als der fertige Lochdurchmesser, um die Dicke der Beschichtung zu ber\u00fccksichtigen. Die Formel f\u00fcr den Mindestdurchmesser des Pads lautet: Mindestgr\u00f6\u00dfe des Pads = (Mindestgr\u00f6\u00dfe des Ringraums \u00d7 2) + Mindestbohrdurchmesser + Fertigungstoleranz. Es ist entscheidend, sicherzustellen, dass Ihre Padgr\u00f6\u00dfe diesen Wert erreicht oder \u00fcbertrifft.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Schritt 3: Ber\u00fccksichtigung von \u201eTeardrops\u201c (optional, wird jedoch empfohlen)<\/h3>\n
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Um die Verbindung zwischen dem Ring und der ankommenden Leiterbahn weiter zu verst\u00e4rken, sollten Sie das Hinzuf\u00fcgen von \u201eTeardrops\u201c in Betracht ziehen. Teardrops sind zus\u00e4tzliche Kupferfl\u00e4chen, die an der Verbindungsstelle zwischen Leiterbahn und Pad angebracht werden. Sie sorgen f\u00fcr einen sanften \u00dcbergang und bieten zus\u00e4tzliche Kupfermasse, was \u00e4u\u00dferst hilfreich ist, um Unterbrechungen zu verhindern, falls der Bohrer leicht in Richtung des Austrittspunkts der Leiterbahn abweicht. Viele moderne EDA-Tools (Electronic Design Automation) k\u00f6nnen \u201eTeardrops\u201c automatisch einf\u00fcgen. Auch wenn dies optional ist, sind \u201eTeardrops\u201c ein Zeichen f\u00fcr ein robustes und gut durchdachtes Leiterplatten-Design.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Schritt 4: Konfigurieren der Designregelpr\u00fcfungen (DRC)<\/h3>\n
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Menschen machen Fehler, weshalb Ihre PCB-Layout-Software \u00fcber Design Rule Checks (DRC) verf\u00fcgt. Sie m\u00fcssen die vom Hersteller vorgegebenen Mindestanforderungen an den Annularring in die DRC-Engine Ihres EDA-Tools eingeben. F\u00fchren Sie einen vollst\u00e4ndigen DRC-Durchlauf durch, bevor Sie Ihre endg\u00fcltigen Fertigungsdateien (Gerber-Dateien oder ODB++) generieren. Die Software markiert automatisch alle Durchkontaktierungen oder Pads, die gegen die von Ihnen festgelegten Mindestanforderungen an den Annularring versto\u00dfen, sodass Sie diese korrigieren k\u00f6nnen, bevor Sie die Leiterplatte zur Fertigung schicken. Diese automatisierte Pr\u00fcfung ist die letzte Sicherheitsma\u00dfnahme gegen ein fehlerhaftes Annularring-Design.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Bew\u00e4hrte Verfahren f\u00fcr hochzuverl\u00e4ssige Leiterplatten<\/h2>\n

Bei Anwendungen, bei denen Zuverl\u00e4ssigkeit oberste Priorit\u00e4t hat \u2013 wie beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, bei medizinischen Ger\u00e4ten oder in Automobil-Systemen \u2013, reicht es oft nicht aus, lediglich die Mindestanforderungen zu erf\u00fcllen. In diesen F\u00e4llen sollten Entwickler die Einhaltung der Klasse 3 gem\u00e4\u00df den IPC-Standards (insbesondere IPC-6012) anstreben. F\u00fcr Leiterplatten der Klasse 3 gelten wesentlich strengere Anforderungen an die Ringr\u00e4nder als f\u00fcr die Klasse 1 (allgemeine Elektronikprodukte) oder die Klasse 2 (Elektronikprodukte f\u00fcr spezielle Anwendungen). So sind in Klasse 3 in der Regel keinerlei Unterbrechungen zul\u00e4ssig; der Ring muss durchgehend sein und eine Mindestbreite aufweisen (oft 1 mil oder 2 mil, je nach Schicht und Norm), selbst unter Ber\u00fccksichtigung aller Fertigungstoleranzen und Materialschwankungen.<\/p>\n

Bei der Auslegung f\u00fcr Klasse 3 m\u00fcssen Ihre Pad-Gr\u00f6\u00dfen naturgem\u00e4\u00df gr\u00f6\u00dfer sein, was sich auf das Gesamtbild auswirken kann Routing-Dichte<\/a> Ihrer Platine. Dies ist ein klassischer Kompromiss in der Technik: Sie tauschen etwas Platz und Packungsdichte gegen eine deutlich h\u00f6here Zuverl\u00e4ssigkeit ein. Dieser Preis lohnt sich auf jeden Fall bei missionskritischer Hardware, bei der ein Ausfall schlichtweg keine Option ist. Sprechen Sie stets offen mit Ihrem Hersteller \u00fcber Ihre Zuverl\u00e4ssigkeitsziele, um sicherzustellen, dass dessen Prozesse Ihre Designentscheidungen unterst\u00fctzen k\u00f6nnen.<\/p>\n<\/div>\n

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H\u00e4ufig gestellte Fragen<\/h2>\n
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Wie lautet die IPC-Norm f\u00fcr Ringdichtungen?<\/h3>\n
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Die wichtigste IPC-Norm, die sich mit Ringbahnen und anderen Parametern f\u00fcr starre Leiterplatten befasst, ist IPC-6012. Sie legt die Akzeptanzkriterien f\u00fcr verschiedene Klassen von Elektronik (Klasse 1, 2 und 3) fest, wobei die Anforderungen an zul\u00e4ssige Unterbrechungen und Mindestringbreiten je nach Klasse unterschiedlich streng sind. Die Einhaltung von IPC-6012 wird generell f\u00fcr jedes seri\u00f6se Leiterplatten-Designprojekt empfohlen.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Hat die Dicke der Kupferbeschichtung Auswirkungen auf den Ring?<\/h3>\n
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Ja, die Dicke der Kupferbeschichtung im Durchkontaktierungskanal verringert tats\u00e4chlich den endg\u00fcltigen Lochdurchmesser. Bei der Berechnung der Pad-Gr\u00f6\u00dfen m\u00fcssen Sie von der Rohbohrgr\u00f6\u00dfe ausgehen und nicht von der fertigen Gr\u00f6\u00dfe des beschichteten Lochs, da der physikalische Ring durch die Pad-Kante und die Kante des gebohrten Lochs definiert wird, bevor eine Beschichtung aufgebracht wird.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Kann ich Tropfen anstelle eines gr\u00f6\u00dferen Ringes verwenden?<\/h3>\n
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Teardrops tragen erheblich zur Zuverl\u00e4ssigkeit bei, vergr\u00f6\u00dfern jedoch technisch gesehen nicht den gesamten Randrahmen auf allen Seiten. Sie verst\u00e4rken lediglich den spezifischen Bereich, in dem die Leiterbahn mit dem Pad verbunden ist. Die Mindestanforderungen an den Randrahmen m\u00fcssen f\u00fcr den restlichen Teil des Pads weiterhin erf\u00fcllt werden, doch bieten Teardrops einen zus\u00e4tzlichen Schutz vor Durchbr\u00fcchen speziell an der kritischen Verbindungsstelle der Leiterbahn.<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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In der komplexen und sich rasch weiterentwickelnden Welt der Leiterplattenfertigung (PCB) kann die Fachterminologie mitunter \u00fcberw\u00e4ltigend wirken. Das Verst\u00e4ndnis grundlegender Konzepte ist jedoch entscheidend f\u00fcr die Entwicklung zuverl\u00e4ssiger und leistungsstarker Elektronik. Eines dieser wichtigen Konzepte ist der Ringbereich einer Leiterplatte. 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