Základní seznam terminologie PCB, který byste měli znát

Úvod do základní terminologie DPS

Pochopení terminologie spojené s deskami s plošnými spoji (PCB) je nezbytné pro každého, kdo se zabývá návrhem, výrobou nebo montáží elektroniky. Ať už jste inženýr, technik nebo nadšenec, dobrá znalost terminologie PCB umožňuje efektivní komunikaci a porozumění v oboru. Tento základní seznam terminologie PCB slouží jako základní reference, abyste se seznámili se základními pojmy a koncepty, které se běžně vyskytují v diskusích a dokumentaci souvisejících s PCB. Získáním pracovních znalostí těchto termínů budete lépe vybaveni pro orientaci ve světě PCB a zapojíte se do smysluplných diskusí o návrhu, výrobě, montáži, testování a procesech odstraňování problémů. Pojďme prozkoumat klíčové terminologie PCB, které tvoří stavební kameny tohoto vzrušujícího a dynamického oboru.

 Základní materiály PCB

• Podklad: Základní izolační materiál, často sklolaminát FR-4.
• Prepreg: Sklolaminátová deska s pryskyřicí, používaná ve vícevrstvých deskách.
• Měděná fólie: Obvody tvořící tenkou měděnou vrstvu.
• Core: Centrální podkladová vrstva ve vícevrstvé desce.
• Pryskyřice: Vrstvy spojující epoxidové polymery.
• Vazba: Vzor vyztužení ze skelných vláken.
• Dielektrické: Izolační materiál mezi vodiči; Dielektrická konstanta FR-4 je ~4.
• Laminace: Proces lepení fólie a prepregových vrstev pomocí tepla a tlaku.
• Vysokofrekvenční lamináty: Materiály jako Rogers nebo teflon pro RF/mikrovlnné aplikace.
• Tepelná vodivost: Schopnost materiálu vést teplo.
• CTE (koeficient tepelné roztažnosti): Expanze/kontrakce materiálu s teplotou.

Výroba PCB

• CAM (Computer Aided Manufacturing): Použití počítačového softwaru pro pomoc při převodu souborů návrhu pro nástroje a výrobní procesy.
• Leptání: Chemický proces odstraňování nežádoucí mědi z desky plošných spojů, přičemž zůstávají pouze požadované stopy mědi a podložky.
• Fotorezist: Materiál citlivý na světlo nanesený na PCB. Při vystavení světlu a vyvolání vytváří ochrannou bariéru nad oblastmi mědi, které by neměly být leptány.
• Stanovení: Proces pokrytí prokovů (děr) fotorezistem, aby byly chráněny během leptání.
• Pájecí maska: Ochranná vrstva, často zelená, ale dostupná v různých barvách, která se nanáší na desku plošných spojů, aby se zabránilo pájecím můstkům a chránila měď před vlivy prostředí.
• Sítotisk: Vrstva inkoustových značek nanesená na PCB k označení umístění součástí, referenčních označení, log, testovacích bodů a dalších informací.
• Pokovování: Elektrochemický proces přidávání vrstvy kovu (obvykle mědi) na PCB, konkrétně do vyvrtaných otvorů za účelem vytvoření prokovů.
• Panel: Větší deska obsahující více jednotlivých návrhů PCB. Tento přístup se používá pro efektivitu výroby. Po vyrobení se panel rozebere, aby se oddělily jednotlivé desky plošných spojů.
• Laminace: Proces spojování více vrstev materiálu dohromady pomocí tepla a tlaku, často používaný ve vícevrstvých PCB.
• PTH (pokovený průchozí otvor): Otvor v PCB, který byl galvanicky pokoven, aby umožnil elektrické propojení mezi různými vrstvami desky.
• OSP (Organic Solderability Conservative): Typ povrchové úpravy aplikovaný na PCB pro zvýšení její pájitelnosti a ochranu mědi před oxidací.
• HDI (High Density Interconnect): Typ návrhu a výroby desek plošných spojů, který využívá malé geometrie a úzké tolerance, které umožňují více součástek na menším prostoru.
• Mikrovia: Velmi malý průchod, často používaný v návrzích HDI, který spojuje vrstvy ve vícevrstvé desce plošných spojů.
• Ovládání impedance: Proces při výrobě desek plošných spojů, který zajišťuje, že určité stopy mají specifickou impedanci, což je důležité pro vysokofrekvenční návrhy.
• HASL (vyrovnání horkého vzduchu): Způsob nanášení tenké vrstvy pájky na měděné podložky na desce plošných spojů pro zlepšení pájitelnosti.
• Hmotnost/tloušťka mědi: Tloušťka měděné vrstvy na PCB, typicky měřená v uncích na čtvereční stopu.
• Povrchová úprava: Finální ochranná a pájitelná vrstva nanesená na odkryté měděné podložky na PCB. Příklady zahrnují OSP, HASL, ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) a další.
• Pohřben přes: Průchod, který spojuje vnitřní vrstvy vícevrstvé desky plošných spojů a nedosahuje vnější vrstvy.
• Slepý přes: Průchod, který začíná na vnější vrstvě, ale končí na vnitřní vrstvě, neprochází celou deskou.
• Gerber soubor: Standardní formát souboru, který obsahuje informace o návrhu PCB, používaný výrobci k výrobě desky.
• Prstencový prsten: Oblast měděné podložky, která obklopuje vyvrtaný otvor v DPS.
• Backdrilling: Proces odstranění nepoužité části pokoveného průchozího otvoru pro snížení parazitní kapacity.
• Holá deska: PCB, která byla vyrobena, ale nejsou na ní namontovány žádné součástky.
• Karta Breakaway: Malé jazýčky, které drží jednotlivé PCB pohromadě v rámci většího panelu, které se později odlomí.
• Zlodějina mědi: Měděné vzory přidané do vnějších vrstev PCB, které pomáhají zajistit rovnoměrnou desku po celé desce během výroby.
• Bezproudová měď: Tenká vrstva mědi nanesená chemicky bez elektřiny, často používaná jako prekurzor pro galvanické pokovování další mědi.
• ENIG (bezelektroniklové imerzní zlato): Typ povrchové úpravy používaný na DPS, sestávající ze spodní vrstvy niklu s tenkým zlatým povlakem nahoře.
• Epoxidová pryskyřice: Typ polymeru používaný k lepení vrstev vícevrstvé desky plošných spojů.
• Flash Gold: Velmi tenká vrstva zlata pokovená niklem, používaná především pro ochranu a ne pro pájení.
• Vnitřní vrstva: Vrstvy uvnitř vícevrstvé desky plošných spojů, které nejsou zvenčí viditelné.
• Legenda: Jiný termín pro sítotisk, tištěné štítky a označení na desce plošných spojů.
• NPTH (nepokovený průchozí otvor): Otvory v DPS, které nejsou pokovené mědí, často používané pro montáž nebo mechanické účely.
• Podložka: Kousek vodivého materiálu na desce plošných spojů, kde je součástka připevněna pájkou.
• Slupovací maska: Dočasná pájecí maska, kterou lze po pájení sloupnout.
• Referenční značka: Značka na desce plošných spojů, často znaménko „+“, používaná pro zarovnání během procesu montáže.
• Bodování: Metoda vytváření slabých čar na panelu desek plošných spojů, která umožňuje jejich snadné rozlomení po vyrobení.
• SMOBC (pájecí maska ​​přes holou měď): Proces, kdy se pájecí maska ​​nanáší přímo na holou měď a poté se obnažené měděné podložky pokovují.
• Krok a opakování: Proces, kdy je jeden návrh desky plošných spojů vícekrát duplikován na větším panelu pro optimalizaci výroby.
• Testovací kupón: Malá část přidaná k panelu PCB obsahující testovací struktury, sloužící k ověření výrobního procesu.

Montáž desek plošných spojů

• Konformní povlak:Ochranný povlak nanesený na desku s plošnými spoji, aby se zabránilo poškození vlhkostí, prachem, chemikáliemi a extrémními teplotami.
• SMT (technologie povrchové montáže): Komponenty jsou připájeny přímo k povrchu destiček PCB spíše než skrz otvory. Tato technika zlepšuje hustotu součástek a umožňuje kompaktnější rozložení PCB.
• Přetavovací pájení: Proces pájení SMT součástek ohřevem celé sestavy DPS v konvekční peci. Tím se roztaví pájecí pasta a zpevní se spojení mezi součástkami a PCB.
• Pájení vlnou: Metoda pájení součástek s průchozími otvory průchodem desky plošných spojů přes vlnu roztavené pájky.
• Ruční montáž: Ruční technika zahrnující pájení a montáž součástí. Primárně se používá pro malé série, přepracování a opravy.
• Vybrat a umístit: Automatizovaný stroj, který sbírá součástky a přesně je umísťuje na desky plošných spojů před pájením.
• Sítotisk: Proces využívající šablonu k nanášení pájecí pasty na PCB, což umožňuje umístit pájku přesně tam, kde budou namontovány součásti.
• AOI (automatická optická kontrola): Vizuální metoda kontroly, která využívá automatizované stroje ke skenování sestavené desky plošných spojů na vady.
• J-STD-001: Společný průmyslový standard, který popisuje materiály, metody a ověřovací kritéria pro výrobu vysoce kvalitních pájených propojení.
• BGA (Ball Grid Array): Typ balíčku pro povrchovou montáž pro integrované obvody. Jako konektory používá kuličky pájky na spodní straně.
• QFN (Quad Flat No-Leads): Další typ pouzdra pro povrchovou montáž pro integrované obvody, vyznačující se tím, že má svorky na spodní straně, ale žádné vyčnívající vodiče.
• Nedostatečná náplň: Ochranný epoxid aplikovaný mezi BGA nebo jiné čipy a PCB. Pomáhá zpevňovat pájené spoje a chránit před mechanickým namáháním.
• Rentgenová kontrola: Nedestruktivní testovací metoda využívající rentgenové zobrazování ke kontrole vnitřních pájených spojů, zvláště užitečná pro BGA a další skryté spoje.
• Součásti průchozího otvoru: Součásti dodávané s vývody navrženými k připájení do pokovených průchozích otvorů v desce plošných spojů.
• ECO (Engineering Change Order): Oficiální dokument označující úpravu návrhu DPS nebo kusovníku. Používá se, když jsou potřeba změny po počáteční fázi návrhu.
• Depanelování: Proces oddělování jednotlivých DPS od větších panelů po procesu montáže. To se obvykle provádí, když je na jednom panelu vyrobeno více desek plošných spojů pro efektivitu výroby.

Parametry PCB

• Vrstvy: Počet vrstev mědi.
• Tloušťka: Celková tloušťka desky.
• Poměr stran: Poměr tloušťky k minimální šířce stopy/prostoru.
• Pitch: Mezery mezi kolíky nebo stopami.
• Sledovat/sledovat: Vodivý měděný obvod.
• Prostor: Mezera mezi sousedními stopami.
• Šířka čáry: Šířka stopy.
• Prstencový prsten: Oblast měděné podložky kolem otvoru.
• Velikost hotového otvoru: Průměr vyvrtaného otvoru po oplechování.
• Tolerance: Přípustná variace parametrů.
• Odbavení: Vzdálenost mezi měděnými prvky na stejné vrstvě.
• Rozšíření masky: Stažení pájecí masky z měděného okraje.
• Skládání: Uspořádání vrstev ve vícevrstvé DPS.
• Posyp: Připojení izolovaných oblastí k zemi pro snížení EMI.
• Strážní stopa: Uzemněná stopa mezi dvěma stopami signálu, aby se zabránilo přeslechům.

Testování a kvalita PCB

• ICT (In-Circuit Test): Metoda testování, při které stroj kontroluje osazenou desku plošných spojů, hledá zkraty, přerušení, odpory, kapacity a další základní veličiny, aby byla zajištěna správná montáž.
• Test létající sondy: Typ ICT, který nevyžaduje testovací zařízení. Pohyblivé sondy se používají k rychlému testování desek plošných spojů bez potřeby speciálního zkušebního přípravku na nehtech.
• Funkční test: Po ICT se PCB podrobuje funkčnímu testu, který napodobuje konečné elektrické prostředí a zajišťuje, že plní zamýšlenou funkci.
• AOI (automatická optická kontrola): Vizuální metoda kontroly, kdy stroj skenuje sestavenou desku plošných spojů na vady součástek a pájení.
• Rentgenová kontrola: Nedestruktivní testování pro kontrolu pájených spojů pod BGA nebo jinými součástmi, kde pájení není viditelné pouhým okem.
• Boundary Scan (JTAG): Testovací metoda, která kontroluje pájené spoje a ověřuje funkčnost některých součástek.
• Test zapálení: Desky jsou napájeny a vystaveny tepelnému namáhání k identifikaci časných poruch.
• Environmentální zátěžový test: Vystavení desky plošných spojů řadě podmínek okolního prostředí, aby byla zajištěna funkčnost napříč teplotami, vlhkostí a dalšími faktory prostředí.
• Termální cyklistika: Testování reakce desky plošných spojů na změny teploty k identifikaci potenciálních poruch pájených spojů.
• Test vibrací a rázů: Simuluje mechanické namáhání, kterému může PCB čelit během své životnosti, aby byla zajištěna spolehlivost.
• Zlatá deska: Referenční deska, o které je známo, že je bezvadná, se kterou se porovnávají vyrobené PCB.
• DFT (Design for Testability): Návrh desky plošných spojů způsobem, který usnadňuje testování, zajišťuje přesnější výsledky a efektivní odstraňování problémů.
• FCT (test funkčního obvodu): Test, který kontroluje, zda deska plošných spojů funguje tak, jak má, často včetně interakcí s firmwarem a softwarem.
• Analýza pokrytí: Vyhodnocení toho, jak velká část obvodů PCB je testována současnými testovacími metodami.
• FA (analýza poruch): V případě selhání testu se provádí FA, aby se pochopila hlavní příčina selhání.
• Analýza výtěžku: Měří poměr dobrých vyrobených desek k celkovému počtu vyrobených desek. Klíčová metrika pro hodnocení efektivity a kvality výroby.
• Schopnost procesu (Cpk): Statistická míra k posouzení, zda proces může produkovat výstup v mezích specifikace.
• DPPM (vady na milion): Metrika, která kvantifikuje míru vad ve výrobním procesu.
• Testování souladu s RoHS: Zajišťuje, že sestava PCB vyhovuje směrnici o omezení nebezpečných látek, která omezuje použití specifických nebezpečných materiálů.
• Testování kontinuity a izolace: Zajišťuje, že elektrická připojení jsou kompletní a že nedochází k neúmyslným připojením.

Opravy a úpravy desek plošných spojů

• Znovu točit: Proces aktualizace a vytvoření nové verze rozvržení PCB k opravě problémů identifikovaných v předchozí verzi.
• Errata: Zdokumentované známé problémy nebo chyby na desce plošných spojů. Poskytuje řešení nebo opravy pro uživatele a výrobce.
• Propojky: Dočasná řešení využívající vodiče ke spojení dvou bodů na desce plošných spojů, často používaná k obejití přerušené stopy nebo k opravě konstrukční chyby.
• Přepracovat: Proces opravy vad na již osazených DPS. To může zahrnovat výměnu součástek, pájení a další úkoly.
• Přepracování horkým vzduchem: Použití horkovzdušné pistole k odpájení a výměně vadných součástí SMT bez poškození sousedních součástí.
• BGA Rework Station: Specializované zařízení pro odstraňování a výměnu balíčků Ball Grid Array (BGA), které vyžadují přesné vyrovnání a řízení tepla.
• Ruční pájení: Technika ručního pájení používaná pro výměnu součástek, přidání propojek nebo upevnění pájecích můstků.
• Odpájení: Proces odstraňování pájky ze spoje, často pomocí nástrojů, jako je pájecí knot, odpájecí čerpadla nebo horký vzduch.
• Oprava podložky: Upevnění zvednutých nebo poškozených podložek na PCB, často pomocí epoxidové a měděné fólie.
• Oprava stopy: Obnovení poškozené nebo zlomené stopy pomocí vodivého inkoustu, měděné pásky nebo propojovacích drátů.
• Přepracování konformního povlaku: Odstranění a opětovné nanesení ochranného povlaku z části PCB pro usnadnění oprav.
• Úpravy: Úpravy desky plošných spojů oříznutím stop, přidáním propojovacích vodičů nebo provedením jiných fyzických změn za účelem opravy chyb návrhu nebo vylepšení funkčnosti.
• Odstranění nedostatečného plnění: Odstranění epoxidu zespodu součásti (jako je BGA), aby se usnadnilo její odstranění a výměna.
• Přebalování: Proces výměny pájecích kuliček na spodní straně BGA nebo jiného kulového mřížkového obalu.
• Tepelné profilování: Úprava tepelného profilu pájecího zařízení tak, aby odpovídal specifickým požadavkům PCB, zajištění správného toku pájky a přilnavosti součástek během přepracování.
• Zaostřené IR (infračervené): Použití infračervených ohřívačů k lokalizaci tepla do konkrétní oblasti PCB, což umožňuje cílené odstranění součástek bez ovlivnění celé desky.
• Vytvrzování epoxidem: Použití tepla nebo UV světla k vytvrzení naneseného epoxidu, často používaného při opravách polštářků nebo stop.
• Sklizeň komponent: Odstranění použitelných součástí z vadné desky pro opětovné použití nebo testování.
• Čištění PCB: Odstranění zbytků tavidla, kontaminantů nebo úlomků po opravách pomocí rozpouštědel nebo ultrazvukových čističů.
• Inspekce: Použití zvětšovacích, AOI nebo rentgenových technik k zajištění kvality oprav a úprav.

Závěr

Celkově vzato, terminologie týkající se desek plošných spojů zahrnuje různé aspekty elektrotechnického návrhu, výroby, montáže, testování, kontroly kvality a spolehlivosti. S hlubším ponořením se do oblasti inženýrství desek plošných spojů se s těmito pojmy seznámíte. Tento glosář vám může sloužit jako cenný zdroj pro osvěžení paměti a posílení vašich znalostí klíčové slovní zásoby týkající se desek plošných spojů. Rozšířením znalostí terminologie desek plošných spojů budete lépe vybaveni pro orientaci ve složitostech inženýrství desek plošných spojů a pro přispění k vývoji inovativních elektronických systémů.

Související příspěvky

1. In-Circuit Testing (ICT): Pomůže vám vyrábět vysoce kvalitní PCB
2. Proces konformního povlakování v PCBA
3. Váš kompletní průvodce montáží PCB