Vokabeln zu PCB und elektronischen Komponenten, die man kennen muss

Für die Produktgestaltung zu wissen: Die von Elektronikingenieuren beherrschten Grundbegriffe zu elektronischen Bauteilen, Leiterplattentechnologien und den am häufigsten verwendeten Bauteilgrundrissen sind auch für Produktdesigner, Mechanikdesigner, Projektmanager und Regulierungsingenieure ein Muss, um eine effiziente Projektentwicklung zu gewährleisten.

Grundtypen elektronischer Komponenten

• Widerstände: ein passives elektrisches Bauteil mit zwei Anschlüssen, das dem Stromfluss Widerstand entgegensetzt.
• Kondensatoren: ein passives elektrisches Bauteil mit zwei Anschlüssen, das elektrische Energie in einem elektrischen Feld speichert.
• Induktivitäten: ein passives elektrisches Bauteil mit zwei Anschlüssen, das Energie in einem Magnetfeld speichert.
• Dioden: eine Zweiklemme elektronisches Bauteil die den Strom nur in eine Richtung fließen lässt.
• Transistoren: ein elektronisches Bauteil mit drei Anschlüssen, das zum Verstärken oder Schalten elektrischer Signale verwendet werden kann. In Milliardenfacher Ausführung sind Transistoren die Basis aller modernen Computerlogik.
• Relais: ein elektrisch betriebener Schalter, der zur Steuerung einer Vielzahl von Stromkreisen verwendet werden kann.
  

  

• Optoelektronik: elektronische Bauteile, die Licht in elektrische Signale umwandeln oder umgekehrt. LED (Light Emitting Diode) ist eine von ihnen.
• Oszillatoren: elektronische Bauteile, die einen Wechselstrom mit einer bestimmten Frequenz erzeugen.
• Spannungsregler: eine elektronische Gruppe von Bauteilen, die eine konstante Ausgangsspannung aufrechterhalten.
• Transformers: elektronische Bauteile, mit denen sich die Spannung oder der Strom eines elektrischen Signals ändern lässt.
• Kristalle: elektronische Bauteile, die zur Steuerung der Frequenz einer Oszillatorschaltung verwendet werden.
• Filter: eine elektronische Gruppe von Bauteilen, die dazu dienen, unerwünschte Frequenzen aus einem elektrischen Signal zu entfernen.
• Integrierte Schaltungen (ICs): eine Reihe miteinander verbundener elektronischer Komponenten, wie die oben beschriebenen, in der Regel auf einem einzigen Halbleiterchip, die eine Vielzahl von Funktionen ausführen können.

Das PCB-Vokabular

• PCB: (Printed Circuit Board, gedruckte Schaltung) ist der Grundträger für elektronische Schaltungen. Es handelt sich um eine Platte aus isolierendem Material, z. B. Glasfaser, in die Leiterbahnen geätzt sind.
• PCBA: steht für Printed Circuit Board Assembly (Leiterplattenbestückung), d. h. den Prozess des Lötens von Komponenten auf die Leiterplatte, um eine funktionierende elektronische Schaltung zu erstellen. Dazu gehört die Montage von Bauteilen wie integrierten Schaltkreisen, Widerständen und Kondensatoren auf der Leiterplatte und das Einlöten dieser Bauteile.
• Lötmaske: die dünne Polymerschicht, die auf die Oberfläche einer Leiterplatte (PCB) aufgetragen wird, um die Kupferbahnen vor Oxidation und Kurzschlüssen zu schützen.
• Platin: Verfahren zur Beschichtung einer Metalloberfläche mit einer dünnen Schicht eines anderen Metalls, z. B. Zinn oder Gold.
• Radierung: wie oben beschrieben, das Verfahren zur Entfernung unerwünschten Materials von einer Leiterplatte mit Hilfe einer chemischen Lösung.
• Kaschierung: das Verfahren, bei dem zwei oder mehr Materialschichten zu einer einzigen Einheit verbunden werden.
• Kupferbeschichtetes Laminat: das Material, aus dem eine Leiterplatte besteht, die aus einer dünnen Schicht Kupferfolie besteht, die mit einem Substrat verbunden ist.
• Siebdruck: wie in der Druckerei, das A-Verfahren, mit dem Text und Grafiken auf eine Leiterplatte gedruckt werden.

• Stromkreisverfolgung: die dünne Kupferleitung auf einer Leiterplatte, die zum Anschluss elektrischer Komponenten dient.
• Über: ein kleines Loch in einer Leiterplatte, das mit Lötzinn gefüllt wird, um zwei oder mehr Lagen durch die Platte hindurch zu verbinden.
• SMT (Oberflächenmontagetechnik): das Verfahren zur Montage von elektronischen Bauteilen auf einer Leiterplatte mit Hilfe von Lötpaste und einem Reflow-Ofen ohne Bohren der Leiterplatte. Nachfolgend werden die einzelnen Bauteile beschrieben.
• Durchgangsbohrung: Im Gegensatz zur SMT-Bestückung ist die Durchsteckmontage ein Montageverfahren, bei dem die Bauteile auf die Leiterplatte montiert und verlötet werden, indem ihre Leitungen oder Stifte durch Löcher in der Leiterplatte geführt und dann auf der gegenüberliegenden Seite verlötet werden. Diese Art der Montage ist auch als Durchsteckmontage, Pin-in-Loch-Montage oder Durchsteckmontage bekannt.
• BGA (Ball Grid Array): eine Anordnung von Lötkugeln, die zur Verbindung eines Bauteils mit einer Leiterplatte verwendet wird
• Wellenlöten: das Verfahren zum Löten von Bauteilen auf einer Leiterplatte mit Hilfe einer Welle aus geschmolzenem Lot.
• Reflow-Ofen: ein Ofen, der zum Erhitzen einer Leiterplatte und zum Schmelzen der Lötpaste verwendet wird, so dass die Bauteile auf die Platte gelötet werden können.
• Verkleidung: der Prozess der Anordnung mehrerer Leiterplatten auf einer einzigen Platte zur effizienten Herstellung.
• Weiterleitung: der Prozess des Ausschneidens von überschüssigem Material von einer Leiterplatte mit einer Oberfräse
• Prüfvorrichtung oder Prüfgerät: das Gerät, mit dem die Funktionalität einer Leiterplatte geprüft wird.
• Gerber File: die file format used to describe the layout of components, traces, and layers of the PCB.
• Wählen und platzieren: eine automatische, computergesteuerte Maschine, mit der Bauteile mit hoher Geschwindigkeit auf einer Leiterplatte angebracht werden.
• Automatisierte optische Inspektion (AOI): eine Maschine, mit der eine Leiterplatte auf Fehler untersucht wird.

Elektronische Komponenten Formen & Footprints

Elektronische Komponenten mit Durchgangslöchern

• Axiales Blei: Dies ist die gebräuchlichste Art der Durchgangsbohrung, die aus zwei Anschlüssen besteht, die von den Seiten des Bauteilkörpers ausgehen.
• Radiales Blei: Diese Art von Fußabdruck besteht aus zwei oder mehr Anschlüssen, die sich kreisförmig von den Seiten des Bauteilkörpers erstrecken.
• DIP (Dual In-line Package): das Gehäuse dieser integrierten Schaltung hat eine rechteckige Form und zwei Reihen von Stiften, die sich auf jeder Seite erstrecken
• SIP (Single In-line Package): ähnlich wie der oben beschriebene DIP, aber mit nur einer Linie: Diese Art von Grundfläche besteht aus einer Reihe von Anschlüssen, die sich von den Seiten des Gehäuses des elektronischen Bauteils erstrecken.

Standardisierte Formen für Durchgangslöcher

Neben vielen anderen Formen sind diese für einige Transistoren bestimmt:

Fußabdruck oder Formname	Oberflächenmontage Standardisierte Form	Beispiele
TO-126, TO-92, TO-39, TO-18, TO-5 ...	ein dreipoliges Gehäuse mit oder ohne Metallgehäuse, das für Kleinsignaltransistoren verwendet werden kann.
TO-3, TO-3P, TO-220, TO-220F, TO-247 ...	ein dreipoliges Gehäuse mit einer Metalllasche für den Kühlkörper und einer zusätzlichen Halterung, die für Leistungstransistoren verwendet wird.

Oberflächenmontierte elektronische Komponenten

• SOIC (Small Outline Integrated Circuit): Es handelt sich dabei um ein Gehäuse für integrierte Schaltungen mit einer rechteckigen Form und einer Reihe von Stiften auf jeder Seite.
• QFP (Quad Flat Package): Diese Art der Grundfläche besteht aus vier Reihen von Anschlüssen, die sich von jeder Seite des Bauteilkörpers in einem rechteckigen Muster erstrecken.
• PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier): Diese Art von Fußabdruck besteht aus zwei Reihen von Anschlüssen, die sich von den Seiten des Bauteilkörpers in einem rechteckigen Muster erstrecken.
• PGA (Pin Grid Array): Diese Art der Grundfläche besteht aus einem Gitter von Stiften auf der Unterseite des Bauteilkörpers. Im Gegensatz zum nachfolgend beschriebenen BGA ist für die Montage ein Sockel erforderlich, so dass es sich hier nicht um ein oberflächenmontierbares Bauteil handelt.
• QFN (Quad Flat No-Lead): Diese Art von Fußabdruck besteht aus vier Reihen von Anschlüssen, die sich von den Seiten des elektronischen Bauteilkörpers in einem rechteckigen Muster erstrecken, jedoch ohne jegliche Anschlüsse, die sich von der Unterseite des Bauteilkörpers erstrecken.

• PLCC (Plastic Leaded Chip Carrier): Es handelt sich um ein Gehäuse für integrierte Schaltungen mit einer quadratischen Form und einer Reihe von Stiften auf jeder Seite.

• BGA (Ball Grid Array): Diese Art des Footprints besteht aus einem Gitter aus Lötkugeln auf der Unterseite des Bauteilkörpers.

• SOT (Small Outline Transistor): Dies ist eine Art Transistorgehäuse mit einer rechteckigen Form und einer Reihe von Stiften auf jeder Seite.

Standardisierte Grundflächen für die Oberflächenmontage Größen

Einige der meistgenutzten:

Fußabdruck Name	Aufbaumontage Standardisierte Grundflächengröße	Typische Anwendung
“0201”	0,6 mm x 0,3 mm	Diese werden für kleine passive Bauteile wie Widerstände und Kondensatoren verwendet. Aufgrund der geringen Größe ist hier nur eine automatische Pick-and-Place-Montage möglich.
“0402”	0,6 mm x 0,4 mm
“0603”	0,6 mm x 0,5 mm
“0805”	0,8 mm x 0,5 mm
“1206”	1,2 mm x 0,6 mm
SOT-23	2,9 mm x 1,3 mm	Diese werden in der Regel für große aktive Bauteile wie Transistoren und Dioden verwendet.
SOT-223	4,9 mm x 3,1 mm
SOT-89	6,1 mm x 3,1 mm
SOT-553	7,9 mm x 5,3 mm

 

Lesen Sie mehr über elektronische Bauteile und ihre Anwendungen auf der Wikipedia-Seite Elektronisches Portal oder bei der Institut der Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE).

Ergänzende Lesungen und Techniken

• Grundlagen der Schaltungsentwicklung: Verstehen von Schaltplänen und Layout-Design.
• Herstellung von gedruckten Schaltungen (PCB): Techniken und Prozesse bei der Leiterplattenherstellung.
• Löttechniken: Methoden zum effektiven Löten von elektronischen Bauteilen.
• Programmierung von Mikrocontrollern: Einführung in die Programmierung von Mikrocontrollern wie Arduino oder Raspberry Pi.
• Analoge und digitale Signale: Unterschiede und Anwendungen von analogen und digitalen Signalen.
• Entwicklung eingebetteter Systeme: Grundlagen der Entwicklung von Hardware und Software für eingebettete Systeme.
• Signalverarbeitung: Techniken zur Verarbeitung und Analyse von elektronischen Signalen.
• Elektronische Prüfung und Fehlersuche: Werkzeuge und Methoden zur Diagnose von Problemen mit elektronischen Schaltungen.
• Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV): Verstehen und Sicherstellen, dass elektronische Komponenten und Systeme den EMV-Normen entsprechen.