Eine Toleranztabelle für Leiterplatten nennt jeden Wert einzeln: Bohrungsposition, Kontur, Dicke. In der Montage wirken sie zusammen. Ein Steckverbinder muss zwei Bohrungen gleichzeitig treffen, eine Gehäuseschnappverbindung muss Bohrung und Kante freigeben, eine Kartenführung klemmt die Plattendicke. Steht in der Zeichnung nur „Allgemeintoleranzen“, kann jedes Einzelmaß in Ordnung sein und das kombinierte Maß trotzdem das mechanische Spiel überschreiten.
Dieser Beitrag behandelt zwei Punkte: welche Bezüge die Fertigungszeichnung verwenden sollte und wie sich Bohrungs-, Kontur- und Dickentoleranzen aufaddieren. Die Werte selbst stehen in der SKPCB-Toleranztabelle. Nennmaß gegenüber Abnahmewert und welche Maße ohne Angabe nach Tabelle abgenommen werden, erklärt Fertigungstoleranzen in der Zeichnung: Nennmaß und Abnahme.
1. Jede Toleranz hat einen anderen Bezug
| Merkmal | Entsteht in | Gemessen gegenüber |
|---|---|---|
| Bohrungsposition | Bohrprogramm und Bohrregistrierung | Nullpunkt des Bohrprogramms bzw. Aufnahmebohrungen |
| Kontur | Fräsen oder Stanzen, eigene Aufspannung | der Kontur selbst |
| Dicke | Verpressen, Galvanik, Oberfläche | zwischen beiden Oberflächen, an vereinbarter Stelle |
Bohrungen und Kontur entstehen in getrennten Arbeitsgängen. Bohrungen aus demselben Programm tragen zueinander nur den Bohrfehler. Der Abstand Bohrung–Kante enthält zusätzlich den Registrierfehler der Fräsaufspannung. Wer Bohrungen von der Plattenkante bemaßt, legt beide Prozesse in ein Maß.
2. Bezüge wählen
Bezüge nach der Einbausituation festlegen, nicht nach der bequemsten Zeichnungsecke:
- Bezug A: Auflagefläche, meist die Unterseite. Dicke und Bauhöhe beziehen sich darauf.
- Bezug B: eine Befestigungs- oder Aufnahmebohrung, legt die Lage fest.
- Bezug C: zweite Befestigungsbohrung, legt die Verdrehung fest.
Funktionsbohrungen (Steckverbinder, Einpresszonen, Passbohrungen) von B und C bemaßen. Dient die Kante nicht zur Lagebestimmung, bleibt sie bei Allgemeintoleranz. Dient sie dazu (Kartenführung, Schnapphaken), diesen Kantenabschnitt als Funktionsmaß mit Bezugsangabe eintragen.
3. Toleranzkette: ein Rechenbeispiel
Die Rechnung nutzt die Standardwerte der SKPCB-Toleranztabelle, Zollwerte maßgebend: Bohrungsposition ±0,003" (≈0,076 mm), Kontur ±0,005" (≈0,13 mm).
| Kette | Worst Case (linear) | Statistisch (quadratisch) |
|---|---|---|
| Bohrung–Bohrung (gleiches Programm, je Bohrung zum Bezug) | ±0,006" (≈0,15 mm) | ≈ ±0,0042" (≈0,11 mm) |
| Bohrung–Plattenkante | ±0,008" (≈0,20 mm) | ≈ ±0,0058" (≈0,15 mm) |
Wann welche Methode:
- Worst Case für kleine Lose, nicht nacharbeitbare Passungen oder Baugruppen, die bei Fehlpassung verschrottet werden.
- Quadratische Addition setzt unabhängige, zentrierte Abweichungen voraus und passt zu Großserien, in denen Sortieren akzeptabel ist.
Das Ergebnis mit dem mechanischen Spiel vergleichen: Stift-Bohrungs-Spiel am Steckverbinder, Freigang am Schnapphaken, Spiel zwischen Schraube und Durchgangsbohrung. Ist das Spiel kleiner als die Kette, entweder die Mechanik anpassen oder ein Merkmal einengen und in die Zeichnung schreiben.
4. Dicke in der Kette: wo gemessen wird
Die Dickentoleranz laut Tabelle beträgt ±10 % oder ±0,005", der größere Wert gilt. In die Montagekette geht sie an Direktsteckern, Kartenführungen und Einpressverbindern ein. Die Zeichnung sollte festlegen:
- Was gemessen wird: Basismaterial oder Gesamtdicke inklusive Kupfer, Lötstopplack und Oberfläche.
- Wo gemessen wird: Kontaktfingerbereich, Führungskante oder Plattenmitte.
Ohne diese Angabe messen Hersteller und Wareneingang womöglich an verschiedenen Stellen. Prozesseinflüsse auf die Dicke beschreibt Leiterplattendicke und Toleranz.
5. Was in die Zeichnung gehört
- Definition und Lage der Bezüge A, B, C.
- Funktionsmaße mit eigener Toleranz und Bezugsangabe.
- Vermerk, dass alle übrigen Maße nach Fertigungstoleranztabelle gelten.
- Art und Ort der Dickenmessung.
- Eingeengte Merkmale einzeln, z. B. „Bohrung B zu Bohrung C ±0,002"“, nicht pauschal „hohe Genauigkeit“. Einengen kann Prozessroute und Prüfmethode ändern und wird im Projekt-Review bestätigt.
Wie das Fräsverfahren die Konturgenauigkeit beeinflusst, steht in Konturtoleranz beim Fräsen. Prüfpunkte vor der Freigabe mit dem Lagenaufbau enthält die Checkliste zur Lagenaufbau-Freigabe.
6. Prüfung passend zur Zeichnung
Bohrungsposition und Kontur lassen sich auf einem 2D-Bildmessgerät vom Bezug aus messen. Sind Bezüge definiert, liefert der Prüfbericht Daten im selben Koordinatensystem, und der Wareneingang kann dieselben Maße nachmessen. Messdaten zu Funktionsmaßen mit der Lieferung bitte bei der Anfrage angeben, über die Angebotsseite.
FAQ
F: Welche Toleranz gilt für ein Maß ohne Toleranzangabe?
A: Der Standardwert der Fertigungstoleranztabelle. Keine Angabe heißt nicht keine Grenze.
F: Warum Bohrungen nicht von der Plattenecke bemaßen?
A: Die Ecke entsteht beim Fräsen, die Bohrung beim Bohren. Die Bemaßung von der Ecke vereint beide Fehler in einem Maß.
F: Worst Case oder quadratische Addition?
A: Worst Case für kleine Lose, nicht nacharbeitbare Passungen oder Verschrottung bei Fehlpassung; quadratisch für Großserien mit unabhängigen Abweichungen.
F: Kann die Toleranz Bohrung–Bohrung enger als die Tabelle sein?
A: Ja, einzeln in der Zeichnung angefordert. Machbarkeit und Auswirkung auf Prozess und Prüfung klärt das Projekt-Review.
F: Braucht die Dickentoleranz einen Messort?
A: Ja. Gesamtdicke und Basismaterialdicke unterscheiden sich um Kupfer, Lötstopplack und Oberfläche. Passbereiche wie Kontaktfinger gesondert angeben.