Drill Ratio kurz erklärt

Das Drill Ratio beschreibt das Verhältnis von Bohrlochdurchmesser zu Bohrtiefe in der Leiterplattenfertigung. Das Verhältnis von 1:8 gilt als Standard. Man kann höhere Verhältnisse wie 1:10 nach Rücksprache umsetzen, jedoch birgt dies Fertigungsrisiken und verteuert die Fertigung. Das Problem ist dabei nicht die Bohrung selbst, sondern der Aufbau der Verkupferung innerhalb der Bohrung. Dieses Ratio ist entscheidend für die Qualität und Zuverlässigkeit von Durchkontaktierungen auf PCBs.

 

Was bedeutet ein Drill Ratio in der EMS Entwicklung?

In der EMS Entwicklung beschreibt man das Verhältnis zwischen dem Bohrlochdurchmesser und der Bohrtiefe einer Leiterplatte. Sie ist ein wichtiger Parameter in der PCB-Fertigung, insbesondere bei der Planung von Durchkontaktierungen (Vias). Ein zu hohes Verhältnis kann den Fertigungsprozess der Verkupferung negativ beeinflussen und damit auch direkt die Zuverlässigkeit der Leiterplatte.

Wann wird das Bohrdurchmesser-Dicken-Verhältnis in der EMS Entwicklung eingesetzt?

Sie kommt immer dann ins Spiel, wenn Leiterplatten mit 2 oder mehr Lagen (Multilayer-PCBs) entworfen werden und Durchkontaktierungen notwendig sind. Das Verhältnis muss man frühzeitig, insbesondere bei High-Density Designs oder dicken Leiterplatten beachten. Bei HDI-Leiterplatten oder bei Anforderungen an hohe Signalintegrität kommen noch zusätzliche Faktoren hinzu.

Wann wird das Verhältnis Bohrloch zu Materialstärke in der EMS Entwicklung wichtig?

Ein typisches Beispiel: Ein Entwickler plant eine 10-lagige Leiterplatte mit Durchkontaktierungen von ganz oben nach ganz unten. Der verfügbare Platz erlaubt jedoch nur sehr kleine Vias mit 0,2 mm Durchmesser. Bei einer Gesamtdicke der Leiterplatte von 1,6 mm ergibt sich ein günstiges Verhältnis von 1:8. Bei einer dickeren Platine wäre das Verhältnis dagegen schlechter. Es müsste deshalb neu bewertet werden, um die Herstellbarkeit sicherzustellen.

Wie geht Joratec Solutions Engineering beim Drill Ratio vor?

Die EMS Entwickler prüfen die Drill Ratio bereits in der frühen Layoutphase. Das Ziel ist, die Herstellbarkeit und Langlebigkeit der Leiterplatte sicherzustellen. Unsere Entwickler stimmen sich dabei eng mit den Leiterplattenherstellern ab, um das optimale Verhältnis zu garantieren, ohne Einschränkungen in der Funktionalität.

Die Drill Ratio wird numerisch angegeben, z. B. 1:8 oder 1:10. Basis ist immer das Verhältnis von Platinendicke zu Lochdurchmesser. Zusätzlich wird die Art der Via (durchgehend, blind, buried) dokumentiert. Für jedes Bohrloch wird geprüft, ob es im zulässigen Bereich liegt.

Die Dokumentation erfolgt in EDA-Tools wie z.B. OrCad X, Altium Designer, etc. Hier werden Bohrpläne erzeugt, die auch die jeweiligen Verhältnisse enthalten. Für die EMS Fertigung wird daraus ein NC-Drill File exportiert.

Inhalte der Drill Ratio Analyse:

  • Durchmesser und Position aller Bohrlöcher
  • Zuordnung zu den Lagenpaaren
  • Platinendicke (Stackup)
  • Berechnetes Verhältnis (z. B. 1:8)
  • Hinweise auf kritische Verhältnisse

 

Wie genau geht man bei einer Verhältnisanalyse vor?

Ein typisches Vorgehen sieht so aus:

  • Layer Stack definieren: Anzahl und Dicke der Lagen bestimmen.
  • Via-Strategie entwickeln: Festlegen, welche Lagen verbunden werden müssen.
  • Bohrlochdurchmesser wählen: Abhängig von Platz und Stromtragfähigkeit.
  • Drill Ratio berechnen: Verhältnis von Bohrtiefe zu Bohrdurchmesser ermitteln.
  • Grenzwerte prüfen: Verhältnis darf max. 1:8 betragen (nach Abstimmung ggf. 1:10).
  • Anpassung bei Überschreitung: Entweder Durchmesser vergrößern oder via-Strategie ändern (z. B. blind Vias oder burried Vias). Kosten beachten!
  • Fertigung freigeben: Nach technischer Absprache mit dem Leiterplattenhersteller.

FAQs zu Drill Ratio in der EMS-Entwicklung

Es kann problematisch sein, weil sie das Risiko von Kontaktierungsabrissen und fehlerhaften Durchkontaktierungen erhöht. Dies gilt besonders bei thermischer und mechanischer Belastung.

Man kann nur in Ausnahmefällen ein hohes Verhältnis realisieren, wenn der Hersteller mit Spezialprozessen arbeitet. Eine technische Rücksprache ist jedoch zwingend erforderlich.

Ja, viele EDA-Tools bieten DRC-Regeln, die ein zulässiges Drill Ratio überwachen. Dennoch ist eine manuelle Prüfung und Rücksprache mit dem Hersteller ratsam.

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