Anleitung zur Leiterplatten-Terminologie für Altium Designer

Zachariah Peterson
|  Erstellt: January 9, 2020

Das Verstehen von PCB-Design fängt mit dem Erlernen der Fachbegriffe an.

ALTIUM DESIGNER

Wenn Sie mit einem PCB-Design-Software-Tool umgehen, sollten Sie wissen, womit Sie arbeiten.

Ob Sie gerade erst in der PCB-Design-Branche anfangen oder schon lange dabei sind - Sie werden höchstwahrscheinlich immer mal wieder auf Leiterplatten-Terminologie stoßen, die Sie nicht kennen. In der Branche für Elektrodesign gibt es Fachbegriffe, denen Sie möglicherweise noch nie begegnet sind. Wenn Sie beispielsweise noch nie eine flexible Schaltung entworfen haben, wissen Sie möglicherweise nicht, dass das Basismaterial dieser Konstruktionen eine flexible Polymerfolie ist. Es gibt auch beschreibende Wörter, die es schon so lange gibt, dass Sie deren Herkunft nicht kennen. Warum wird die Hauptleiterplatte in Mikrocomputern beispielsweise als "Motherboard" bezeichnet?

Um Ihnen zu helfen, haben wir eine Liste mit einigen der gebräuchlichsten Wörtern und Begriffen zusammengestellt, die in der PCB-Design-Branche verwendet werden. Diese Liste erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit, sollte Ihnen aber Anhaltspunkte dazu geben, was was ist.

Schaltplan-spezifisches PCB-Glossar

Die PCB-Design-Branche ist mit so vielen Termini beladen, dass eine einzige riesige Liste etwas überwältigend sein könnte. Als kleine Hilfe werden wir diese Listen in allgemeine Bereiche des PCB-Designs unterteilen. Zunächst einige allgemeine Begriffe, die in der gesamten Branche verwendet werden:

ASCII: American Standard Codes for Information Interchange, ein genormter Standard-Zeichensatz

Bestückungsservice: Unternehmen, das Bauteile auf Leiterplatten montiert.

Platine: Leiterplatte.

CAD: Computer Aided Design; CAD-Tools werden für das Design von PCBs für die Fertigung verwendet.

Schaltung: Gruppe elektrischer Bauteile, die, wenn sie zusammengefügt sind, eine spezifische Funktion ausüben.

Bauteile: Geräte oder Teile, die als Symbole auf dem Schaltplan dargestellt sind, deren physischen Profile auf einem PCB-Layout platziert werden.

DFA: Design for Assembly: Design-Spezifikationen, die auf den Bestückungsprozess der PBC abzielen.

DFM: Design for Manufacturability: eine PCB so konstruieren, dass sie in die Produktion gehen kann.

DFT: Design for Testability: eine PCB so konstruieren, dass spezifische Tests ausgeführt werden können.

EDA: Entwurfsautomatisierung elektronischer Systeme.

Elektrische Verbindung: Wenn zwei oder mehr Teile einer Schaltung verbunden werden und elektrische Signale leiten.

Leiterplattenhersteller: Ein Unternehmen, das Leiterplatten baut.

Flexible Schaltung: Eine Leiterplatte, die aus einer flexiblen Polymerfolie besteht, die deren Biegung gestattet, so dass Hindernisse umgangen werden können oder die Leiterplatte an andere Leiterplatten und Geräte angeschlossen werden kann.

High-Speed-Design: Gestaltung einer Leiterplatte, so dass die Hochgeschwindigkeits- oder Hochfrequenzsignale bei Spitzenfunktionalität ohne Signalverschlechterung aufgrund von Übersprechen und anderen Interferenzen übertragen werden.

IC: Integrierter Schaltkreis; ein elektronisches Paket, das mehrere Bauteile enthält.

Herstellungsprozess: Allgemeiner Begriff, der sich sowohl auf die Leiterplattenherstellung als auch auf die Leiterplattenbestückung bezieht.

MCM: Multi-Chip-Modul; ein Paket, das zwei oder mehr ICs enthält, die miteinander verbunden sind.

Multilayer-PCB: PCB, die aus mehr als zwei (oberen und unteren) Schichten besteht.

PCA: Bestückte Leiterplatte

PCB: Leiterplatte

PCB-Bestückung: Der Vorgang des Lötens und Anbringens von Bauteilen auf eine gefertigte PCB, so dass diese zu einer PCA wird.

Leiterplatte Mechanische Struktur aus Schichten dielektrischer Kernmaterialien und Schichten aus Metallverbindungen zur Unterstützung und Verbindung elektrischer Bauteile zu kompletten Schaltungen.

PCB-Design: Prozess des Auslegens einer Leiterplatte aus einem Schaltplan.

Leiterplattenfertigung: Der Prozess der Herstellung einer Leiterplatte aus Basismaterialien.

PCB-Layout: Prozess des Platzierens von Bauteilen und Routing-Spuren zum Erstellen einer Leiterplatte.

Printed Wiring Board (PWB): Gleiche Bedeutung wie Leiterplatte.

Printed Wiring Assembly (PWA): Gleiche Bedeutung wie bestückte Leiterplatte

SMD: Surface Mount Device (oberflächenmontiertes Bauteil).

SMT: Surface Mount Technology (Oberflächenmontagetechnik).

Lötmetall: Niedrigschmelzende Legierung, die zum Verbinden von Metallen wie Bauteilen verwendet wird, führt zu Metallkontaktstellen auf einer Leiterplatte.

Substrat: Eine Substanz oder Schicht, die etwas zugrunde liegt. In einer Leiterplatte besteht sie aus Laminatmaterialien gemäß IPC-2221.

Surface Mount Technology: Oberflächenmontagetechnik. Bauteile, deren Leiter auf Oberflächenpads gelötet werden, die ihr Profil auf der Leiterplatte darstellen.

Durchsteck-Technologie: Bauteile, deren Anschlussdrähte in Bohrungen eingefügt und gelötet werden, die ihr Profil auf der Leiterplatte darstellen.

Verdrahtungsplatine: Eine Leiterplatte, die mit Pins versehen ist, die in einem Prozess, der als "Wire-Wrapping" bezeichnet wird, physisch miteinander verbunden sind.

Um mit dem Entwurf zu beginnen, erstellt ein Schaltungsdesigner das Design und zeichnet den Schaltkreis in einem schematischen Erfassungstool, das Bauteile und deren Verbindungen darstellt. Mit Hilfe des Schaltplans importiert ein PCB-Layout-Designer mit dem Schaltplan Bauteile und Netzverbindungen in ein PCB-Layout-Tool. Nach dem Importieren werden die Profile und Netze der Bauteile zum Entwerfen des PCB-Layouts verwendet. Hier einige Definitionen, die dem schematischen Erfassungsprozess zugeordnet sind:

Aktive Bauteile: Bauteile auf einer Leiterplatte, die den Stromfluss mittels eines externen elektrischen Signals kontrollieren können, wie beispielsweise Transistoren

ASIC: Application-specific Integrated Circuit (Anwendungsspezifische integrierte Schaltung).

Kondensator: Passives elektronisches Bauteil, das aus zwei leitfähigen Platten, getrennt durch ein isolierendes Dielektrikum besteht. Die Platten speichern Spannung bis zur Entladung.

Kapazität: Die Ladungsmenge, die bei einer bestimmten Spannung gespeichert werden kann.

CMOS: Complementary Metal-oxide Semiconductor (Komplementärer Metalloxid-Halbleiter). Dies ist eine gewöhnliche Transistor-Architektur.

Strom: Die Ladungsmenge, die an einem bestimmten Punkt oder durch ein Gerät fließt.

FPGA: Field Programmable Gate Array.

Impedanz: Die Messung des Widerstandes gegen elektrischen Fluss in Wechselstromsystemen in Ohm. Besteht aus Widerstand und Reaktanz.

LED: Leuchtdiode.

Netze: Die Verbindungen in einem Schaltplan, die die Verbindung zwischen Bauteilstiften herstellen.

Passive Bauteile: Leiterplattenteile, die nicht wie ICs aktiv Signale erzeugen oder steuern sondern sich passiv auf die Schaltung auswirken. Widerstände und Kondensatoren sind Beispiele für passive Bauteile.

Widerstand: Maß für den Widerstand gegen elektrischen Strom in Gleichstromsystemen, gemessen in Ohm.

Kaltleiter: Ein Bauteil, das dafür ausgelegt ist, einen Teil der Menge von elektrischem Strom, der durch sie fließt, zu widerstehen.

Halbleiter: Eine elektronische Vorrichtung wie ein Transistor, eine Diode oder ein IC, hergestellt aus Halbleitermaterialien.

SPICE: Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis; Simulationsprogramm für die Analyse von Signalen im einem Schaltplan.

Transistor: Ein grundlegendes aktives Halbleiter-Steuergerät, das Stromfluss zwischen zwei Terminals zulässt oder nicht zulässt, basierend auf der Spannung oder dem Strom, der an ein drittes Terminal geliefert wird.

TTL: Transistor-zu-Transistor-Logik.

Volt: Maßeinheit für das elektrische Potential zwischen zwei Punkten. Bei einem elektrischen Potential von 1 Volt wird ein Strom von 1 Ampere durch eine ohmsche Last von 1 Ohm gedrückt.

Einsetzen schematischer Definitionen

Nun, da wir einige der mit PCB-Entwurf und Schaltungserfassung verbundenen Ausdrücke kennengelernt haben, wollen wir uns einige Details zum Erstellen eines Schaltplans ansehen.

  • Hier finden Sie einige Tipps zum Organisieren Ihres Schaltplans, um den Anforderungen des High-Speed-Designs optimal gerecht zu werden.

Erfahren Sie mehr über die verschiedenen Aspekte beim Erstellen eines Schaltplans.

Nachfolgend finden Sie einige Details zur Arbeit mit Bauteilen und anderen Funktionen im Schaltplaneditor von Altium Designer.Erfahren Sie mehr zur Verwendung des Editors für die Schaltungserfassung in Altium Designer.

Hier finden Sie ein kurzes Tutorial, wie Sie Schaltplaninformationen in Ihr PCB-Layout in Altium Designer übertragen.Erfahren Sie mehr zum Erstellen eines Altium Designer-Layouts aus Ihrem Schaltplan.

Schaltplans in AD18 für eine Anleitung zu PCB-Fachbegriffen

Erstellen des Schaltplans eines PCB-Designs

Glossar für das Layout für PCB-Design

Sobald Ihr Schaltplan fertiggestellt ist, können Sie mit dem physischen Layout Ihres PCB-Designs beginnen. Zunächst möchten Sie mehr über die Teile, Prozesse und Materialien erfahren, mit denen Sie arbeiten werden:

Ring: Der plattierte Ring aus Metall um ein Bohrloch in einer Leiterplatte. Der Außendurchmesser ist die Größe des Metallkissens, während der Innendurchmesser die fertige (plattierte) Lochgröße ist.

BGA: Kugelgitteranordnung; ein Bauteilpaket.

Bauteilanschlüsse: Die Metallstifte eines elektrischen Bauteils, die das Innere der Vorrichtung mit den Lötpads einer PCB verbinden.

Bauteilplatzierung: Der Prozess, bei dem der PCB-Designer Bauteilmodelle auf einem PCB-Design in einem CAD-System anordnet wird.

Leitfähiges Material: Metall, wie Kupfer, das für Leiterbahnen, Durchkontaktierungen und Pads auf einer Leiterplatte verwendet wird, um elektrische Signale zu leiten.

Leiter: Spuren oder feste Metallbereiche auf einer Leiterplatte, die elektrische Signale leiten.

Kupfer: Ein Metall, das bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet wird, da es nur geringe elektrische Widerstände aufweist.

Querschnittsfläche: Ein 2D-Raum; wird verwendet, um die Innenschichten und den Aufbau einer Leiterplatte anzuzeigen.

Dielektrikum: Ein Isoliermaterial, das in Leiterplatten verwendet wird, um die elektrische Interferenz zwischen benachbarten Schichten zu begrenzen. Wird auch zwischen den Platten der Kondensatoren verwendet, um den Stromfluss durch das Gerät zu verhindern.

DIP: Dual In-Line Package, ein Bauteilpaket.

DRC: Design-Regelprüfung; um sicherzustellen, dass der Entwurf keine lichte Weite, Abmessungen oder andere Verstöße aufweist, die die Herstellung verhindern können.

Dual-in-Line-Paket: Ein elektrisches Bauteil mit zwei Reihen von Stiften.

FCC: Federal Communications Commission; eine Organisation, die Regeln und Vorschriften für Leiterplatten festlegt, die Geräte enthalten, die Energie abstrahlen.

Kühlkörper: Eine mechanische Vorrichtung, die mit einem wärmeerzeugenden Bauteil verbunden ist, um Wärme von ihm abzuleiten.

Loch: In einer Leiterplatte wird das Loch entweder gebohrt oder gefräst und kann mit Metall plattiert oder nicht plattiert werden Kann zur Durchleitung wie bei Durchkontaktierungen oder zum Montieren verwendet werden. Siehe Dielektrikum.

Schicht: Die verschiedenen Metallschichten einer Leiterplatte. Dies können Signalschichten (Spuren) oder Ebenenschichten sein. Obwohl jede Metallschicht dielektrische und/oder Prepregschichten zwischen sich aufweist, werden normalerweise nur die Metallschichten in einer PCB als "Schicht" bezeichnet.

Pads: Kleine Metallbereiche auf einer Leiterplatte, auf die die Leiter oder Stifte von Bauteilen gelötet werden, sind abhängig davon, ob es sich bei den Bauteilen um oberflächenmontierte Teile oder um Durchsteckteile handelt.

PLCC: Plastic Leaded Chip Carrier (Kunststoff-bleihaltiger Chipträger); ein Bauteilpaket.

QFP: Quad Flat Pack, ein sehr verbreitetes Bauteilpaket.

Referenzbezeichner: Eindeutige Kennzeichnungen oder Beschriftungen auf einer Leiterplatte, die jedes Bauteil identifizieren.

Slot Hole: Loch in der Leiterplatte, das nicht rund, wie ein Bohrloch, sondern rechteckig ist.

SOIC: Small Outline IC (Kleine Kontur-IC), ein Bauteilpaket.

SOP: Small Outline Package (Kleines Konturpaket), ein Bauteilpaket.

SOT: Small Outline Transistor (Kleiner Konturtransistor), ein Bauteilpaket.

Lötmaske: Eine auf eine Leiterplatte aufgebrachte Schicht, um Lötmaterial aus bestimmten Bereichen zu maskieren. Wird hauptsächlich zum Schutz der Platinenoberfläche und zum Verhindern von Lötbrücken verwendet. Der größte Teil der Leiterplatte wird maskiert, mit Ausnahme der Metallpads, die gelötet werden müssen.

Lötpaste: Lötmaterial in Pastenform, das für den Reflow-Lötprozess auf die Metalloberflächenbefestigungsstifte aufgebracht wird.

Stackup Design der Schichten der Leiterplatte einschließlich Materialart, Abmessungen usw.

TSOP: Thin-Small-Outline-Paket, ein Bauteilpaket.

TSSOP: Thin-Shrink-Small-Paket, ein Bauteilpaket.

ZIF: Zero Insertion Force; IC-Sockel, die die IC-Pins nach dem Einsetzen mit einem kleinen Hebel klemmen, wodurch das Bauteil vor Verschleiß geschützt wird.

Nachdem die Bauteile während des Layouts auf der Leiterplatte platziert wurden, ist es Zeit, die Spuren des Designs zu routen. Hier einige Definitionen, die verschiedene Aspekte des Trace-Routings einer Leiterplatte abdecken:

Backdrilling: Auch als Steuertiefenbohren bekannt, wird dies zum Entfernen des nicht verwendeten Fasses eines Durchgangslochs verwendet, um unerwünschte Stubs bei Hochgeschwindigkeitssignalen zu entfernen.

Übersprechen: Ein Phänomen, bei dem ein Signal auf einer Spur kapazitiv mit einer benachbarten Spur gekoppelt ist.

Daisy Chain: Eine Methode des Trace-Routings zum Verbinden von Geräten in Reihe.

DDR-Routing: Die Methodologien und Topologien für das Trace-Routing von Double-Data-Rate-Speicherschaltungen.

Differentialpaar-Routing: Eine Methode zum Routen eines Paares symmetrischer Spuren, um differentielle (gleiche und entgegengesetzte) Signale über eine Leiterplatte zu übertragen.

Führungen: Wenn die schematische Information zuerst auf die Leiterplatte übertragen wird, werden die Netze durch "Führungen" dargestellt. Diese Führungen werden dann während des Spurführungsabschnitts des PCB-Designs in Metallspuren umgewandelt.

Matched Length Routing: Routing von Spuren, wie z. B. die beiden Spuren eines Differentialpaares, um ihre Gesamtlänge innerhalb bestimmter Toleranzen anzupassen.

Spur: Die Metallverbindungen zwischen Kontaktstellen und Durchkontaktierungen auf einer Leiterplatte, die die elektrischen Signale übertragen.

Trace-Routing: Der Prozess, in dem der PCB-Designer die Leiterbahnen auf einer PCB erstellt.

Trace-Tuning: Ein Serpentinenmuster in eine Spur einführen, um ihre Länge an eine andere anzupassen.

Via: Ein kleines Loch, das in eine Leiterplatte gebohrt und plattiert wurde, sodass sich eine Spur mit einer anderen Spur auf einer anderen Schicht der Platine verbinden kann, die Teil des gleichen Signalpfads sind.

Weitere Informationen zum Leiterplattenlayout

Die folgenden Ressourcen helfen Ihnen, sich besser auf Ihr Leiterplattenlayout vorzubereiten.

Weitere Informationen zu Routing-Techniken, die Sie in Altium Designer verwenden können.

Tools in AD18 und Leiterplatten-Terminologie

Ein PCB-Design-System mit mehreren einfach zu bedienenden Tools ist von großem Vorteil

Altium Designer: höhere Messlatte für ein neues PCB-Glossar

Sobald Ihr PCB-Design fertig ist, ist es Zeit, zur Herstellung überzugehen. Hier einige Definitionen für Begriffe, auf die Sie bei der Fertigung von Leiterplattenherstellern und -montagen stoßen werden:

Umgebungstemperatur: Temperatur der Luft, die ein Bauteil umgibt.

Basismaterial: Das Kernmaterial einer Leiterplatte, beispielsweise FR4.

B-Stufen-Harz: Ein Epoxid-Einzelelement-System, anstatt Elemente zur Herstellung von Epoxid zu kombinieren.

BOM: Stückliste; eine Liste aller Teile auf einer PCA. Die Stückliste enthält die Referenzbezeichnungen, Teilenummern und Mengen jedes Teils sowie andere Informationen, die zum Bau der Platine erforderlich sind.

Bohrdatei: Eine ASCII-Datei mit X- und Y-Koordinaten zum Bohren von Löchern in einer Leiterplatte.

Gebohrtes Loch: Ein Loch in einer Leiterplatte, das entweder mit Metall durchzogen werden kann oder nicht.

Epoxidharz: Zum Beschichten und Einkapseln von Leiterplatten.

Excellon-Datei: ASCII-Dateien, die mit CNC-Bohr-, Fräs- und Fräsmaschinen verwendet werden.

FR4: Ein Basismaterial für das Substrat von PCBs, das aus gewebtem Glasfasertuch mit einem flammfesten Epoxidharzbinder besteht.

Funktionstest: Ein Verfahren zum Testen einer bestückten Platine, um sicherzustellen, dass die Schaltung innerhalb der Spezifikationen funktioniert. Die Karte wird mit einer Kombination aus Steckverbindern und Stiftsonden getestet.

Gerber-Dateien: ASCII-Dateien mit Informationen zum PCB-Design, einschließlich X- und Y-Koordinaten für die Pads, Vias, Leiterbahnen und andere Elemente, die zum Erstellen einer Leiterplatte erforderlich sind.

Gefahrstoffe: Die gefährlichen Nebenprodukte von Chemikalien und Materialien, die bei der Herstellung von Leiterplatten verwendet werden.

In-Circuit-Test: Ein Verfahren zum Testen einer bestückten Leiterplatte auf Herstellungsfehler. Die Platine wird an einem Sondenbett getestet, um auf Kurzschlüsse, Unterbrechungen, Widerstände, Kapazitäten und andere grundlegende Funktionen zu testen.

JTAG: Joint Test Action Group; ein Industriestandard für das Testen von Leiterplatten nach der Herstellung.

Keep-Out Areas (Sperrzonen): Ein Bereich einer Leiterplatte, in dem Trace-Routing, Vias, Bauteile oder andere mechanische Vorrichtungen nicht zulässig sind. Diese können mit Sperrzonen im CAD-System verwaltet werden.

Laminat: Laminat ist das Ergebnis der Laminierung, bei der die Kernmaterialien der Leiterplatte, beispielsweise FR4, mit den Kupferschichten und dem Prepreg durch Hitze und Druck verbunden werden.

Geschmolzenes Lötmaterial: Lötmaterial, das geschmolzen ist und bereit ist, eine Leiterplatte durchlaufen zu lassen, um die Leiter der Bauteile zu löten.

Panel: Eine Platine mit Standardgröße und -form, die mehrere Leiterplatten für die Herstellung enthält. Dadurch können die kleineren Leiterplatten in größerer Anzahl und effizienter hergestellt werden.

Überzug: Der elektrochemische Prozess der Beschichtung der Metallpads und der Innenseite von Bohrungen mit Metall auf einer Leiterplatte

Prepreg: Schichten in einem PCB-Aufbau, die aus ungehärtetem FR4 bestehen, um Kernmaterial und Kupferfolie miteinander zu verkleben und im Fertigungsprozess durch Hitze und Druck gehärtet zu werden.

Bestellung: Eine Methode zur Bestellung von Materialien und Teilen.

Reflow-Löten: Der Prozess, bei dem Lötpaste, die auf oberflächenmontierte Bauteilleitungen aufgebracht wird, durch einen Ofen geführt wird, um sie zu schmelzen und zum Rückfluss zu bringen, um eine gute Lötverbindung herzustellen.

Lötverbindung: Stelle, an der das Lötmittel geschmolzen wird, um die Metallkomponente mit dem Metallpad auf der Leiterplatte zusammenzufügen.

Federbelastete Pins: Pins mit Federn darin. Diese werden häufig für In-Circuit-Testbeds verwendet, so dass der Pin ständig eine gute Verbindung zu dem zu testenden Metall herstellt.

VIPPO: Via-in-Pad, überzogen. Eine Durchkontaktierungsstruktur, die mit Kupfer überzogen ist, damit kein Lötmaterial in die Durchkontaktierung eindringt.

Wellenlot: Ein Bad aus geschmolzenem Lötmaterial, über das eine Leiterplatte gelaufen ist, um die Leiter von Durchgangsbohrungen zu verlöten.

Geben Sie sich nicht mit weniger als dem Besten zufrieden. Altium Designer

Die Welt des PCB-Designs ist nicht immer einfach zu verstehen, und diese Definitionen sind erst ein Anfang. Sehen Sie sich an, wie Sie mit Altium Designer alle Aspekte Ihres Designs unterstützen können.

Das Design einer Leiterplatte ist kein kleines Unterfangen. Sie müssen alle Aspekte Ihrer Arbeit verstehen, und Sie können es sich nicht leisten, weniger als die beste verfügbare PCB-Design-Software zu verwenden. Altium Designer.

Über den Autor / über die Autorin

Über den Autor / über die Autorin

Zachariah Peterson verfügt über einen umfassenden technischen Hintergrund in Wissenschaft und Industrie. Vor seiner Tätigkeit in der Leiterplattenindustrie unterrichtete er an der Portland State University. Er leitete seinen Physik M.S. Forschung zu chemisorptiven Gassensoren und sein Ph.D. Forschung zu Theorie und Stabilität von Zufallslasern. Sein Hintergrund in der wissenschaftlichen Forschung umfasst Themen wie Nanopartikellaser, elektronische und optoelektronische Halbleiterbauelemente, Umweltsysteme und Finanzanalysen. Seine Arbeiten wurden in mehreren Fachzeitschriften und Konferenzberichten veröffentlicht und er hat Hunderte von technischen Blogs zum Thema PCB-Design für eine Reihe von Unternehmen verfasst. Zachariah arbeitet mit anderen Unternehmen der Leiterplattenindustrie zusammen und bietet Design- und Forschungsdienstleistungen an. Er ist Mitglied der IEEE Photonics Society und der American Physical Society.

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