PCB Gemeinsame Terminologie

Ausführliche Erläuterung der gängigen PCB-Terminologie

1. Grundbegriffe der PCB-Struktur

Ringförmiger Ring bezieht sich auf den Kupferring, der eine durchkontaktierte Bohrung (PTH) auf einer Leiterplatte umgibt. Diese Struktur ist für die Montage von Komponenten und die Signalübertragung von entscheidender Bedeutung, und ihre Breite wirkt sich direkt auf die Zuverlässigkeit der Verbindungen und die Strombelastbarkeit aus. Die Konstrukteure müssen eine ausreichende Ringbreite sicherstellen, um Verbindungsfehler aufgrund von Bohrungsfehlern zu vermeiden.

Pad ist ein freiliegender Metallbereich auf der Leiterplattenoberfläche, der zum Löten von Bauteilen verwendet wird.Je nach Komponententyp können Pads als Durchsteck- oder Oberflächenmontage-Pads kategorisiert werden.Bei der Gestaltung der Pads müssen Faktoren wie die Größe der Bauteile, der Lötprozess und die Stromanforderungen berücksichtigt werden.

Flugzeug bezieht sich auf große Kupferflächen auf einer Leiterplatte, die in der Regel für die Strom- oder Masseverteilung verwendet werden. Im Gegensatz zu Signalbahnen sind Ebenen durch Grenzen und nicht durch Pfade definiert und bieten eine geringere Impedanz und eine bessere Wärmeableitung. Die richtige Verwendung von Flächen kann die elektromagnetische Verträglichkeit (EMV) einer Leiterplatte erheblich verbessern.

2. PCB-Entwurf und Überprüfungsbedingungen

DRC (Design Rule Check) ist eine automatische Überprüfungsfunktion in der PCB-Designsoftware, die die Einhaltung von Fertigungsanforderungen sicherstellt. Sie erkennt häufige Probleme wie unzureichende Leiterbahnabstände, unterdimensionierte Löcher oder unzureichende ringförmige Ringe und gewährleistet so die Herstellbarkeit.

Gerber-Dateien sind das Standarddateiformat für die Leiterplattenherstellung und enthalten grafische Daten für jede Lage. Moderne Gerber-Dateien verwenden in der Regel das RS-274X-Format, das eingebettete Blendentabellen und Lagenattribute unterstützt. Die genaue Erzeugung von Gerber-Dateien ist für den Übergang vom Design zur Produktion entscheidend.

ODB++ Dateien sind ein alternatives Fertigungsdatenformat, das eine Datenbankstruktur anstelle von separaten Dateien verwendet und eine vollständigere Darstellung der Entwurfsabsicht bietet. Im Vergleich zu Gerber enthält ODB++ zusätzliche Informationen wie Netzlisten und Materialspezifikationen, was Kommunikationsfehler reduziert.

3.PCB-Loch-bezogene Begriffe

Durchkontaktierte Löcher (PTH) is a hole drilled through the entire PCB and plated with conductive metal, used for interlayer connections or mounting through-hole components. PTH reliability depends on plating quality and thickness, typically requiring an average copper thickness of at least 20μm.

Via ist ein plattiertes Loch speziell für Zwischenschichtverbindungen, das in drei Haupttypen eingeteilt wird:

• Über Via: Geht durch alle Schichten hindurch, ist einfach herzustellen, benötigt aber mehr Platz.
• Blind Via: Verbindet eine äußere Schicht mit einer inneren Schicht und erhöht die Routingdichte.
• Begraben über: Verbindet nur die inneren Schichten und spart so weitere Fläche.

Microvia is a small via (typically less than 150μm in diameter) created using laser drilling, widely used in HDI (High-Density Interconnect) boards. Microvias enable higher connection density, supporting modern high-pin-count components.

4. PCB-Herstellungsprozess Bedingungen

Lötmaske ist eine Schutzschicht, die auf die Leiterplattenoberfläche aufgetragen wird und in der Regel grün ist (obwohl auch rote, blaue, schwarze und andere Farben verwendet werden). Sie verhindert Kurzschlüsse und Oxidation, wobei die Öffnungen die Lötstellen freigeben. Die Genauigkeit der Ausrichtung wirkt sich direkt auf die Qualität des Lötens aus.

Lötpaste ist eine Mischung aus Lotpulver und Flussmittel, die bei der Oberflächenmontage verwendet wird. Es wird mit Hilfe einer Schablone präzise auf Pads aufgebracht und schmilzt beim Reflow-Löten, um elektrische Verbindungen herzustellen. Die Metallzusammensetzung, die Partikelgröße und der Aktivitätsgrad müssen entsprechend den Anforderungen der Anwendung ausgewählt werden.

Reflow-Löten ist ein kritischer Schritt bei der SMT-Bestückung, bei dem die Lötpaste durch kontrolliertes Erhitzen geschmolzen wird, um zuverlässige Verbindungen herzustellen.Ein typisches Reflow-Profil umfasst Vorheiz-, Einweich-, Reflow- und Abkühlphasen, die jeweils eine präzise Temperaturregelung erfordern.

5.Spezielle PCB-Strukturen und -Materialien

Goldfinger bezieht sich auf vergoldete Kontaktzungen an der Kante einer Leiterplatte, bei denen in der Regel eine Hartvergoldung (mit einer Nickelunterschicht) für die Verschleißfestigkeit verwendet wird. Zu den Designüberlegungen gehören Einsteckkraft, Kontaktwiderstand und Steckzyklen. Häufig in Speichermodulen und Erweiterungskarten zu finden.

Starr-Flex-Leiterplatte kombiniert die Vorteile starrer und flexibler Schaltungen, indem es sowohl starre als auch flexible Abschnitte aufweist. Dieses Design reduziert die Anforderungen an die Steckverbinder und verbessert die Zuverlässigkeit, ist aber teurer und komplexer in der Konstruktion. Sie wird häufig in der Luft- und Raumfahrt und in medizinischen Geräten verwendet.

Prepreg (vorimprägniertes Material) ist ein Klebematerial in mehrlagigen Leiterplatten, das aus harzbeschichteten Glasfasern besteht. Während der Laminierung fließt das Harz und härtet aus, wodurch die Kernlagen miteinander verbunden werden. Die verschiedenen Prepreg-Typen unterscheiden sich in Harzgehalt und Fließeigenschaften.

6.Begriffe der Leiterplattenmontage und -prüfung

Auswählen und platzieren is an automated component placement process in SMT assembly lines. Modern machines achieve placement speeds of tens of thousands of components per hour with ±25μm accuracy. Programming considerations include component recognition, feeder arrangement, and placement sequence.

Wellenlöten wird für durchkontaktierte Bauteile verwendet, bei denen die Leiterplatte über eine geschmolzene Lötwelle läuft und durch Kapillarwirkung Verbindungen bildet. Zu den wichtigsten Prozesskontrollen gehören der Flussmittelauftrag, die Vorwärmtemperatur und die Kontaktzeit der Welle.

Flying Probe Test ist ein spannungsfreies elektrisches Prüfverfahren, bei dem programmierbare Prüfspitzen Testpunkte kontaktieren, um Durchgang und Isolierung zu überprüfen. Verglichen mit der Nagelbettprüfung benötigen Flying-Probe-Tests weniger Zeit für die Einrichtung und sind ideal für die Kleinserienfertigung.

7.Fortgeschrittene PCB-Design-Konzepte

Ätzen von Kupfer removes excess copper to form circuit patterns. To reduce etching time and chemical consumption, unused copper areas are often designed as grids or hatched patterns—a technique known as copper thieving or balancing.

Thermische Entlastung ist ein spezielles Leiterbahndesign, das Pads mit Ebenen verbindet und dünne Speichen anstelle von massiven Verbindungen verwendet, um die Wärmeableitung beim Löten zu kontrollieren. Eine angemessene thermische Entlastung gewährleistet die elektrische Leistung und erleichtert das Löten.

Signalintegrität (SI) untersucht die Qualität der Signalübertragung auf Leiterplatten und befasst sich mit Impedanzkontrolle, Unterdrückung von Übersprechen und Timing-Analyse. Bei Hochgeschwindigkeitsdesigns müssen Skin-Effekt, dielektrische Verluste und Impedanzunterbrechungen berücksichtigt werden.

Durch die Beherrschung dieser PCB-Begriffe können Ingenieure ihre Designabsichten genauer kommunizieren, Fertigungsprobleme effektiver beheben und innerhalb der Lieferkette besser zusammenarbeiten.Da sich die Elektroniktechnologie weiterentwickelt, erweitert sich auch die PCB-Terminologie ständig, so dass kontinuierliches Lernen für die Aufrechterhaltung der Fachkenntnisse unerlässlich ist.