Was ist ein Leiterplattenpad?#
Ein PCB-Pad ist eine freiliegende Kupferfläche auf einer Leiterplatte, an die ein Bauteilanschluss gelötet wird. Über die Pads entstehen die elektrischen Verbindungen der Bauteile. Ihre Geometrie und Anordnung beeinflussen Lötbarkeit, mechanischen Halt und Wärmeübertragung wesentlich.
Je nach Bauteil und Gehäusebauform unterscheidet man in der Regel zwischen Durchsteckpads und Pads für die Oberflächenmontage.
Pads für die Oberflächenmontage#
Oberflächenmontagepads ermöglichen die direkte Bestückung auf der Leiterplattenoberfläche. Anders als Durchsteckpads eignen sie sich besonders für kleine Bauteile. Auf weniger Fläche lassen sich dadurch mehr Bauteile unterbringen und zusätzliche Funktionen sowie höhere Leistung realisieren.
Das ist bei komplexen Multilayer-Leiterplatten ein erheblicher Vorteil. Bei stark wärmeerzeugenden Bauteilen reichen gewöhnliche Pads jedoch nicht immer aus; hier muss die Wärmeabfuhr gezielt ausgelegt werden.
Durchsteckpads#
Durchsteckpads dienen zur Montage bedrahteter Bauteile. Die Anschlussdrähte werden vor dem Löten durch die Bohrungen der Pads gesteckt.
Das Löten an Durchsteckpads ermöglicht zuverlässige Lötstellen und dauerhafte mechanische sowie elektrische Verbindungen zwischen Bauteil und Leiterplatte. Anschlussdrähte und die zahlreichen Bohrungen können allerdings die verfügbare Routingfläche einer Multilayer-Platine einschränken.
BGA-Pads#
Für BGA-Bauteile ist die passende Padgeometrie entscheidend für die Herstellbarkeit. Zwei gebräuchliche Varianten sind lötstoppmaskendefinierte Pads (SMD) und kupferdefinierte, nicht lötstoppmaskendefinierte Pads (NSMD).
Lötstoppmaskendefinierte Pads (SMD)#
Bei SMD-Pads bestimmt die Öffnung der Lötstoppmaske die lötbare BGA-Fläche. Die Öffnung ist kleiner als das Kupferpad, sodass die Maske dessen Rand teilweise überdeckt. Diese Überdeckung kann das Ablösen oder Verschieben des Pads erschweren und legt die Anschlussfläche für die BGA-Verbindung fest.
Allerdings verringert sich die freiliegende Kupferfläche. Auch der Abstand zwischen benachbarten Kupferpads kann kleiner sein, was die mögliche Leiterbahnbreite zwischen den Pads und die Platzierung von Durchkontaktierungen einschränkt.
Nicht lötstoppmaskendefinierte Pads (NSMD)#
NSMD steht für Non-Solder Mask Defined; die Variante wird auch als kupferdefiniertes Anschlussbild bezeichnet. Die Padgröße wird durch das Kupfer selbst bestimmt, nicht durch die Maskenöffnung. Zwischen Padrand und Lötstoppmaske bleibt ein kleiner Spalt, und die Kupferoberfläche des Pads liegt vollständig frei.
Diese Bauform bietet mehr benetzbare Fläche und größere Freiräume zwischen den Pads. Sie wird häufig bei hochdichten BGA-Bauteilen mit feinem Raster eingesetzt. Ein Nachteil ist die mögliche Ablösung durch thermische und mechanische Belastungen.
Fazit#
Pads sind ein wesentlicher Teil des Leiterplattenlayouts und der Fertigung. Wer ihre Auslegung beherrscht, schafft eine wichtige Grundlage für zuverlässige, effiziente Schaltungen. Für eine durchgängige PCB-Lösung können Sie sich an PCBPit wenden.
Grundlagen der Pad-Auslegung#
Pads verbinden Bauteilanschlüsse mit den Kupferleitern und sorgen für eine definierte Lötstelle. Die richtigen Abmessungen hängen nicht nur von der Nenngröße des Anschlusses ab, sondern auch von Bauteiltoleranzen, Lötprozess, Maskenkonzept, Pastenöffnung, Prüfung und Nacharbeit.
- Mit der aktuellen Bauteilzeichnung und einem kontrollierten Standard für Anschlussbilder beginnen.
- Zur Bauform passende Lötkehlen an Anschlussende, Ferse und Seiten vorsehen.
- Bewusst zwischen lötstoppmaskendefinierter und kupferdefinierter Geometrie wählen.
- Kupferpads mit Schablonenöffnungen und der Segmentierung von Wärmeableitpads abstimmen.
- Entflechtung, Via-Positionen und Restringe prüfen, ohne die lötbare Fläche unnötig zu verkleinern.
- Bauteilumrisse und Montagefreiräume für Bestückung und Nacharbeit berücksichtigen.
Häufig gestellte Fragen#
Soll ein Pad genauso groß wie der Bauteilanschluss sein?
Nein. Das Anschlussbild enthält normalerweise Zuschläge für Bauteil- und Platzierungstoleranzen sowie für die erforderliche Lötkehle.
Was ist ein lötstoppmaskendefiniertes Pad?
Die Maskenöffnung ist kleiner als das Kupferpad; damit legt die Maske die lötbare Fläche fest. Diese Bauform ist bei bestimmten BGA-Designs üblich.
Dürfen Vias in Pads liegen?
Ja, doch offene Vias können Lot aufnehmen. Bei feinen Rastern werden deshalb häufig gefüllte und mit Kupfer verschlossene Via-in-Pad-Strukturen verwendet.