Wat zijn toegangsgaten

De gaten op een PCB kunnen in drie typen worden ingedeeld, namelijk Plated Through Hole (PTH), Non-Plated Through Hole (NPTH) en Via Holes. Het is belangrijk op te merken dat deze niet mogen worden verward met Slots of Cut-outs.

Via's zijn in wezen geplateerde gaten die dienen om sporen op verschillende lagen te verbinden, in plaats van te worden gebruikt voor het monteren van through-hole componenten zoals gewone gaten. Het is belangrijk op te merken dat hoewel gaten ook kunnen worden gebruikt om sporen op verschillende lagen te verbinden, hun primaire functie is voor het monteren van through-hole componenten.

Een via is een geplateerd through-hole (PTH) in een PCB dat dient om elektrische connectiviteit te bieden tussen verschillende lagen van de printplaat door sporen op verschillende lagen te verbinden. Het is niet bedoeld voor het monteren van componentleads en heeft daarom meestal een klein gat en een kleine pad diameter.

De kleine openingen op een PCB waar soldeer wordt aangebracht, worden gewoonlijk aangeduid als 'soldeergaten' of 'through-holes'. Deze gaten kunnen ook bekend staan als 'pin holes' of 'blow holes', die worden veroorzaakt door de ontgassing van de printplaat tijdens het soldeerproces. De vorming van deze gaten tijdens golfsolderen is doorgaans gekoppeld aan de dikte van de koperplating.

Through-hole technologie is een fabricageproces dat veel wordt gebruikt in de elektronica. Het omvat het inbrengen van componentleads door geboorde gaten in een printplaat (PCB) en het solderen ervan aan pads aan de andere kant. Dit kan handmatig of via geautomatiseerde invoeging worden gedaan.

Een blind gat en een through-hole verschillen in termen van hun diepte. Een through-hole gaat door de hele wand van een onderdeel en creëert openingen aan beide zijden. Aan de andere kant heeft een blind gat een specifieke diepte en breekt het niet door naar de andere kant van het werkstuk.

Through-hole technologie biedt een aanzienlijk voordeel omdat het resulteert in een robuustere verbinding tussen de printplaat en de componenten. Dit maakt het een ideale keuze voor grotere componenten die worden blootgesteld aan hoog vermogen, hoge spanning en mechanische spanning, zoals transformatoren, connectoren en halfgeleiders.

De twee belangrijkste soorten through-hole componenten zijn axiale lead en radiale lead. Axiale lead componenten hebben leads aan beide uiteinden en verlaten het onderdeel in een rechte lijn. Aan de andere kant hebben radiale lead componenten beide leads aan één kant.

Through-hole PCB-componenten hebben de voorkeur voor producten met een hoge betrouwbaarheid die sterkere verbindingen tussen lagen vereisen. SMT-componenten worden daarentegen alleen bevestigd door oppervlaktesolderen, terwijl through-hole componentleads door de printplaat lopen, waardoor ze beter bestand zijn tegen omgevingsstress.

Bij het boren van PCB's worden verschillende soorten gaten gemaakt, zoals componentgaten, mechanische gaten en doorgangen (waaronder blinde gaten, begraven gaten, microgaten en doorlopende gaten). Om de nodige nauwkeurigheid te bereiken, worden de gaten meestal gemaakt met behulp van een handmatige of laser-PCB-boor.

Surface mount technologie maakt een hogere productiecapaciteit mogelijk in vergelijking met through hole technologie. Dit komt door het geautomatiseerde assemblageproces dat betrokken is bij SMT. Through hole technologie is echter beter uitgerust om omgevingsstress te verwerken en creëert sterkere verbindingen tussen componenten.

Er zijn twee soorten montagegaten in PCB's: ondersteunde en niet-ondersteunde. Ondersteunde gaten zijn geplateerd en meestal verbonden met het aardvlak, terwijl niet-ondersteunde gaten niet-geplateerd zijn en een buitenste keep-out zone vereisen om interferentie met andere componenten en sporen te voorkomen, aangezien ze niet zijn verbonden met een aardvlaklaag.

BGA (Ball Grid Array) solderen is een techniek waarbij geïntegreerde schakelingen permanent worden gemonteerd met behulp van een raster van soldeerballen onder de componenten. In tegenstelling tot SMT- of through-hole technieken, waarbij alleen de omtrek van de componenten wordt gesoldeerd, gebruikt BGA het hele onderste oppervlak van het apparaat voor verbindingen, wat resulteert in een uitgebreidere en efficiëntere verbinding.

SMD en SMT zijn twee termen die vaak door elkaar worden gebruikt, maar ze verwijzen eigenlijk naar verschillende dingen. SMD staat voor surface mount device en verwijst naar de elektronische component zelf die op een PCB is gemonteerd. Aan de andere kant staat SMT voor surface mount technology en verwijst naar het proces van het plaatsen van elektronische componenten op een printplaat. Het belangrijkste verschil tussen SMD en SMT is dus dat SMD de component is, terwijl SMT het proces is dat wordt gebruikt om de component op de PCB te monteren.

Through-hole technologie, ook wel bekend als “thru-hole”, is een montagemethode die wordt gebruikt voor elektronische componenten. Deze methode omvat het inbrengen van leads op de componenten in geboorde gaten op PCB's en het solderen ervan aan pads aan de andere kant. Het assemblageproces kan handmatig (door handmatige plaatsing) of door het gebruik van geautomatiseerde machines worden gedaan.

Een vrijloopgat verwijst naar een gat in een object dat groot genoeg is om de schroefdraad van een bout of schroef door te laten, maar niet de kop van de bout of schroef. Dit type gat is ontworpen om te voorkomen dat de schroefdraad in het materiaal bijt en maakt een gemakkelijke plaatsing van de schroef of bout mogelijk.

De term 'gat' is afkomstig van het Oudengelse woord 'hol', wat 'grot' betekent. In de oudheid werden grotten niet alleen gebruikt als schuilplaatsen, maar ook als woningen. Het woord 'gat' wordt nu in verschillende contexten gebruikt, zoals een konijnenhol of de golfterm 'a hole in one'.

Voorbeelden van gaten zijn de centrale 'gat in een donut'-vorm die in een torus wordt aangetroffen, een gedeelte dat uit een vlak is verwijderd en het gebied dat afwezig is in de Euclidische ruimte nadat er een knoop uit is verwijderd.

De verschillende gatenpatronen kunnen worden ingedeeld in vier typen: rond, vierkant, sleuf en decoratief of sierlijk. Ronde gaten worden veel gebruikt vanwege hun eenvoud en kosteneffectiviteit.

Een van de nadelen van through-hole technologie is dat het voorgeboorde PCB's vereist, wat kostbaar en tijdrovend kan zijn. Bovendien kunnen THT-componenten slechts aan één kant van de printplaat worden geplaatst en op meerlaagse printplaten is het beschikbare routeringsgebied beperkt vanwege de noodzaak om gaten door alle lagen van de PCB te boren.

Tooling holes, ook wel Fabrication Hole, Pilot Hole of Manufacturing Hole genoemd, dienen om registratie- en vasthoudpunten te bieden op een PCB of een paneel van PCB's tijdens het fabricageproces.

Voordelen van met koper gevulde vias:

Met koper gevulde vias zijn noodzakelijk omdat ze de thermische geleidbaarheid van de via verbeteren. Dit is vooral belangrijk in toepassingen waarbij hoge hitte betrokken is, omdat het helpt om de hitte weg te houden van de printplaat, waardoor de levensduur wordt verlengd en defecten worden voorkomen.

De 2-laags PCB, ook wel bekend als een dubbelzijdige PCB, bestaat uit een printplaat met een kopercoating aan zowel de boven- als de onderkant. De middelste laag is een isolerend materiaal dat veel wordt gebruikt in printplaten. Dit ontwerp maakt lay-out en solderen aan beide zijden mogelijk, waardoor het gemakkelijker te lay-outen is en de moeilijkheidsgraad van het proces wordt verminderd. Het wordt dan ook veel gebruikt in diverse toepassingen.

De afstand tussen twee gaten in een PCB is afhankelijk van het type gat. Voor PTH moet de minimale afstand van de verbindingspad tot het gat tot de omtrek minstens 20mil zijn (D≥20mil). Wat NPTH betreft, wordt aanbevolen om een minimale afstand van 40mil van het gat tot de omtrek te hebben (E≥40mil).

Een 4-laags through-hole PCB is een type printplaat dat is samengesteld uit vier lagen glasvezel. De lagen omvatten de bovenste laag, de onderste laag, VCC en GND, die zijn verbonden met behulp van through holes, buried holes en blind holes. Vergeleken met dubbelzijdige printplaten hebben 4-laags through-hole PCB's een groter aantal buried en blind holes.

Boren speelt een cruciale rol bij de constructie van PCB's, of het nu gaat om een enkellaagse printplaat die montagegaten nodig heeft of een meerlaagse PCB die vias vereist. Doorgaans zijn beide soorten boorgaten nodig, samen met andere variaties.

De boorbits die in deze boortechnologie worden gebruikt, hebben een minimale diameter van ongeveer 6 mils (0,006″), wat de kleinste gatgrootte is die op een PCB kan worden geboord.

Voor doorlopende gaten wordt aanbevolen om een tap met een rechte groef te gebruiken, die geschikt is voor zowel doorlopende als blinde gaten.

Om de beste draadverbinding te bereiken, wordt over het algemeen aanbevolen om een draaddiepte te hebben van 1 1/2 keer de schroefdiameter. Als de schroefdiameter bijvoorbeeld 1/4″ is, zou de vereiste draaddiepte (1,5 x .25) = .375″ zijn.