Pad

Ein Pad ist eine kleine, flache Fläche aus Kupfer auf einer Leiterplatte (PCB), die für eine Lötverbindung vorgesehen ist. Es dient als physischer und elektrischer Verbindungspunkt, an dem Bauteileanschlüsse, Drähte oder Leiterbahnen auf die Platte treffen. Pads sind typischerweise rund, rechteckig oder länglich geformt, mit Durchmessern oder Abmessungen von 0,3 mm bis zu mehreren Millimetern, je nach Strombelastung und Fertigungsmethode.

Pads werden nach ihrer Funktion in zwei Hauptkategorien eingeteilt: Durchkontaktierungen (Through-Hole-Pads), die ein durchgängiges verplattetes Loch haben, durch das Bauteileanschlüsse führen und auf beiden Seiten der Platine gelötet werden können; und Oberflächenlöt-Pads (auch Lands genannt), die flach auf einer Seite der Platine sitzen und Anschlüsse oder Kugeln von Oberflächenmontage-Bauteilen (SMD) aufnehmen. Größe und Form eines Pads werden durch Entwurfsregeln bestimmt, die den Durchmesser des Bauteileanschlusses, die für mechanische Festigkeit erforderliche Lotverguss und die Fertigungstoleranzen der Leiterplatte berücksichtigen.

Pad-Verschleiß und Fehler

Typische Ausfallmechanismen sind Pad-Abhebungen, bei denen thermische Wechselbelastung durch Spannungen zum Ablösen des Kupfers vom Untergrund führt, sowie Pad-Kraterbildung, eine Vertiefung, die sich um das Pad herum bildet, wenn beim Ausbau oder der Überarbeitung von Bauteilen übermäßige mechanische Belastung ausgeübt wird. Schlechte Lotnetzung, bei der das Lot nicht richtig auf der Pad-Oberfläche haftet, entsteht häufig durch Oxidation, Verschmutzung oder unzureichende Oberflächenfinish des Pads (wie HASL-, ENIG- oder OSP-Beschichtung).

Der Kupfergehalt und die Plattierungsdicke eines Pads beeinflussen direkt seine Lötbarkeit und Stromtragfähigkeit. Anwendungen mit hoher Strombelastung verwenden möglicherweise dickere Kupferschichten (2 bis 3 Unzen pro Quadratfuß) oder spezielle Stromebenen, die über thermische Entlastungen mit Pads verbunden sind. Diese thermischen Entlastungen sind kleine Kupferbrücken, die eine Wärmeableitung beim Löten ermöglichen, ohne dass die Verbindungsstelle so massiv wird, dass das Lot ungleichmäßig fließt.

Pad-Layout und Abstände werden durch Entwurfsregeln gesteuert, die für den jeweiligen Fertigungsprozess spezifisch sind. Bei Designs mit feinem Rastermaß kann der Abstand zwischen Pads bei Kugel-Gitter-Arrays (BGAs) nur 0,15 mm betragen, was Präzisions-Laser- oder mechanisches Bohren und strenge Prozesskontrolle erfordert. Unzureichende Abstände birgen das Risiko von Lötbrücken, bei denen flüssiges Lot zwischen benachbarte Pads fließt und einen ungewollten Kurzschluss erzeugt.