PCB线路设计及制前作业.docx

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PCB线路设计及制前作业

PCB线路设计及制前作业

1、AnnularRing孔环

指绕接通孔壁外平贴在板面上的铜环而言。

在内层板上此孔环常以十字桥与外面大地相连,且更常当成线路的端点或过站。

在外层板上除了当成线路的过站之外,也可当成零件脚插焊用的焊垫。

与此字同义的尚有Pad(配圈)、Land(独立点)等。

2、Artwork底片

在电路板工业中,此字常指的是黑白底片而言。

至于棕色的“偶氮片”(DiazoFilm)则另用Phototool以名之。

PCB所用的底片可分为“原始底片”MasterArtwork以及翻照后的“工作底片”WorkingArtwork等。

3、BasicGrid基本方格

指电路板在设计时,其导体布局定位所着落的纵横格子。

早期的格距为100mil,目前由于细线密线的盛行,基本格距已再缩小到50mil。

4、BlindViaHole盲导孔

指复杂的多层板中,部份导通孔因只需某几层之互连,故刻意不完全钻透,若其中有一孔口是连接在外层板的孔环上,这种如杯状死胡同的特殊孔,称之为“盲孔”(BlindHole)。

5、BlockDiagram电路系统块图

将组装板及所需的各种零组件,在设计图上以正方或长方形的空框加以框出,且用各种电性符号,对其各框的关系逐一联络,使组成有系统的架构图。

6、BombSight弹标

原指轰炸机投弹的瞄准幕。

PCB在底片制作时,为对准起见也在各角落设置这种上下两层对准用的靶标,其更精确之正式名称应叫做Photographers' Target。

7、Break-awaypanel可断开板

指许多面积较小的电路板,为了在下游装配线上的插件、放件、焊接等作业的方便起见,在PCB制程中,特将之并合在一个大板上,以进行各种加工。

完工时再以跳刀方式,在各独立小板之间进行局部切外形(Routing)断开,但却保留足够强度的数枚“连片”(TieBar或Break-awayTab),且在连片与板边间再连钻几个小孔;或上下各切V形槽口,以利组装制程完毕后,还能将各板折断分开。

这种小板子联合组装方式,将来会愈来愈多,IC卡即是一例。

8、BuriedViaHole埋导孔

指多层板之局部导通孔,当其埋在多层板内部层间成为“内通孔”,且未与外层板“连通”者,称为埋导孔或简称埋孔。

9、BusBar汇电杆

多指电镀槽上的阴极或阳极杆本身,或其连接之电缆而言。

另在“制程中”的电路板,其金手指外缘接近板边处,原有一条连通用的导线(镀金操作时须被遮盖),再另以一小窄片(皆为节省金量故需尽量减小其面积)与各手指相连,此种导电用的连线亦称BusBar。

而在各单独手指与BusBar相连之小片则称ShootingBar。

在板子完成切外形时,二者都会一并切掉。

10、CAD电脑辅助设计

ComputerAidedDesign,是利用特殊软体及硬体,对电路板以数位化进行布局(Layout),并以光学绘图机将数位资料转制成原始底片。

此种CAD对电路板的制前工程,远比人工方式更为精确及方便。

11、Center-to-CenterSpacing中心间距

指板面上任何两导体其中心到中心的标示距离(NominalDistance)而言。

若连续排列的各导体,而各自宽度及间距又都相同时(如金手指的排列),则此“中心到中心的间距”又称为节距(Pitch)。

12、Clearance余地、余隙、空环

指多层板之各内层上,若不欲其导体面与通孔之孔壁连通时,则可将通孔周围的铜箔蚀掉而形成空环,特称为“空环”。

又外层板面上所印的绿漆与各孔环之间的距离也称为Clearance。

不过由于目前板面线路密度愈渐提高,使得这种绿漆原有的余地也被紧逼到几近于无了。

13、ComponentHole零件孔

指板子上零件脚插装的通孔,这种脚孔的孔径平均在40mil左右。

现在SMT盛行之后,大孔径的插孔已逐渐减少,只剩下少数连接器的金针孔还需要插焊,其余多数SMD零件都已改采表面粘装了。

14、ComponentSide组件面

早期在电路板全采通孔插装的时代,零件一定是要装在板子的正面,故又称其正面为“组件面”。

板子的反面因只供波焊的锡波通过,故又称为“焊锡面”(SolderingSide)。

目前SMT的板类两面都要粘装零件,故已无所谓“组件面“或“焊锡面”了,只能称为正面或反面。

通常正面会印有该电子机器的制造厂商名称,而电路板制造厂的UL代字与生产日期,则可加在板子的反面。

15、ConductorSpacing导体间距

指电路板面的某一导体,自其边缘到另一最近导体的边缘,其间所涵盖绝缘底材面的跨距,即谓之导体间距,或俗称为间距。

又,Conductor是电路板上各种形式金属导体的泛称。

16、ContactArea接触电阻

在电路板上是专指金手指与连接器之接触点,当电流通过时所呈现的电阻之谓。

为了减少金属表面氧化物的生成,通常阳性的金手指部份,及连接器的阴性卡夹子皆需镀以金属,以抑抵其“接载电阻”的发生。

其他电器品的插头挤入插座中,或导针与其接座间也都有接触电阻存在。

17、CornerMark板角标记

电路板底片上,常在四个角落处留下特殊的标记做为板子的实际边界。

若将此等标记的内缘连线,即为完工板轮廓外围(Contour)的界线。

18、Counterboring定深扩孔,埋头孔

电路板可用螺丝锁紧固定在机器中,这种匹配的非导通孔(NPTH),其孔口须做可容纳螺帽的“扩孔”,使整个螺丝能沉入埋入板面内,以减少在外表所造成的妨碍。

19、Crosshatching十字交叉区

电路板面上某些大面积导体区,为了与板面及绿漆之间都得到更好的附着力起见,常将感部份铜面转掉,而留下多条纵横交叉的十字线,如网球拍的结构一样,如此将可化解掉大面积铜箔,因热膨胀而存在的浮离危机。

其蚀刻所得十字图形称为Crosshatch,而这种改善的做法则称为Crosshatching。

20、Countersinking锥型扩孔,喇叭孔

是另一种锁紧用的螺丝孔,多用在木工家俱上,较少出现精密电子工业中。

21、CrossectionArea截面积

电路板上线路截面积的大小,会直接影响其载流能力,故设计时即应首先列入见,常将感部份铜面转掉,而留下多条纵横交叉的十字线,如网球拍的结构一样,如此将可化解掉大面积铜箔,因热膨胀而存在的浮离危机。

其蚀刻所得十字图形称为Crosshatch,而这种改善的做法则称为Crosshatching。

22、Current-CarryingCapability载流能力

指板子上的导线,在指定的情况下能够连续通过最大的电流强度(安培),而尚不致引起电路板在电性及机械性质上的劣化(Degradation),此最大电流的安培数,即为该线路的“载流能力”。

23、DatumReference基准参考

在PCB制造及检验的过程中,为了能将底片图形在板面上得以正确定位起见,特选定某一点、线,或孔面做为其图形的基准参考,称为DatumPoint,DatumLine,或称DatumLevel(Plane),亦称DatumHole。

24、DummyLand假焊垫

组装时为了牵就既有零件的高度,某些零件肚子下的板面需加以垫高,使点胶能拥有更好的接着力,一般可利用电路板的蚀刻技术,刻意在该处留下不接脚不通电而只做垫高用的“假铜垫”,谓之DummyLand。

不过有时板面上因设计不良,会出现大面积无铜层的底材面,分布着少许的通孔或线路。

为了避免该等独立导体在镀铜时过度的电流集中,而发生各种缺失起见,也可增加一些无功能的假垫或假线,在电镀时分摊掉一些电流,让少许独立导体的电流密度不至太高,这些铜面亦称为DummyConductors。

25、EdgeSpacing板边空地

指由板边到距其“最近导体线路”之间的空地,此段空地的目的是在避免因导体太靠近板边,而可能与机器其他部份发生短路的问题,美国UL之安全认证,对此项目特别讲究。

一般板材之白边分层等缺点不可渗入此“边地”宽度的一半。

26、Edge-Boardcontact板边金手指

是整片板子对外联络的出口,通常多设板边上下对称的两面上,可插接于所匹配的板边连接器中。

27、FanOutWiring/FaninWiring扇出布线/扇入布线

指QFP四周焊垫所引出的线路与通孔等导体,使焊妥零件能与电路板完成互连的工作。

由于矩形焊垫排列非常紧密,故其对外联络必须利用矩垫方圈内或矩垫方圈外的空地,以扇形方式布线,谓之“扇出”或“扇入”。

更轻薄短小的密集PCB,可在外层多安置一些焊垫以承接较多零件,而将互连所需的布线藏到下一层去。

其不同层次间焊垫与引线的衔接,是以垫内的盲孔直接连通,无须再做扇出扇入式布线,目前许多高功能小型无线电话的手机板,即采此种新式的叠层与布线法。

28、FiducialMark光学靶标,基准讯号

在板面上为了下游组装,方便其视觉辅助系统作业起见,常大型IC于板面组装位置各焊垫外缘的空地上,在其右上及左下各加一个三角的“光学靶标”,以协助放置机进行光学定位,便是一例。

而PCB制程为了底片与板面在方位上的对准,也常加有两枚以上的基准记号。

29、Fillet内圆填角

指两平面或两直线,在其垂直交点处所补填的弧形物而言。

在电路板中常指零件引脚之焊点,或板面T形或L形线路其交点等之内圆填补,以增强该处的机械强及电流流通的方便。

30、Film底片

指已有线路图形的软片而言。

通常厚度有7mil及4mil两种,其感光的药膜有黑白的卤化银,及棕色或其他颜色的偶氮化合物,此词亦称为Artwork。

31、FineLine细线

按目前的技术水准,孔间四条线或平均线宽在5~6mil以下者,称为细线。

32、FinePitch密脚距,密线距,密垫距

凡脚距(LeadPitch)等于或小于0.635mm(25mil)者,称为密距。

33、Finger手指(板边连续排列接点)

在电路板上为能使整片组装板的功能得以对外联络起见,可采用板边“阳式“的镀金连续接点,以插夹在另一系统”阴式“连续的承接器上,使能达到系统间相互连通的目的。

Finger的正式名称是“Edge-BoardContact"。

34、Finishing终饰、终修

指各种制成品在外观上的最后修饰或修整工作,使产品更具美观、保护,及质感的目的。

MetalFinishing特指金属零件或制品,其外表上为加强防蚀功能及观而特别加做的处理层而言,如各种电镀层、阳极处理皮膜、有机物或无机物之涂装等,皆属之。

35、Form-to-List布线说明清单

是一种指示各种布线体系的书面说明清单。

36、GerberDate,GerberFile格博档案

是美商Gerber公司专为电路板面线路图形与孔位,所发展一系列完整的软体档案。

设计者或买板子的公司,可将某一料号的全部图形资料转变成GerberFile(正式学名是“RS274格式”),经由Modem直接传送到PCB制造者手中,然后从其自备的CAM中输出,再配合雷射绘图机(LaserPlotter)的运作下,而得到钻孔、测试、线路底片、绿漆底片…甚至下游组装等具体作业资料,使得PCB制造者可立即从事打样或生产,节省许多沟通及等待的时间。

此种电路板“制前工程”各种资料的电脑软体,目前全球业界中皆以GerberFile为标准作业。

此外尚有IPC-D-350D另一套软体的开发,但目前仍未见广用。

37、Grid标准格

指电路板布线图形时的基本经纬方格而言,早期长宽格距各为100mil,那是以“积体电路”(IC)引脚的脚距为参考而定的,目前密集组装已使得此种Grid再逼近到50mil甚至25mil。

座落在格子交点上则称为OnGrid。

38、GroundPlaneClearance接地空环

“积体电路器”不管是传统IC或是VLSI,其接地脚或电压脚,与其接地层(GND)或接电压层(Vcc)的脚孔接通后,再以“一字桥”或“十字桥”与外面的大铜面进行互连。

至于穿层而过完全不接大铜面的通孔,则必须取消任何桥梁而与外地隔绝。

又为了避免因受热而变形起见,通孔与大铜面之间必须留出膨胀所需的伸缩空环(ClearanceRing,即图中之白环)。

因而可从已知引脚所接连的层次,即可判断出到底是GND或Vcc了。

一般通孔制作若各站管理不善的话,将会发生“粉红圈”,但此种粉红圈只应出现在空环(ClearanceRing)以内的孔环(AnnularRing)上,而不应该越过空环任凭其渗透到大地上,那样就太过份了。

39、Groundplane(orEarthPlane)接地层

是属于多层板内层的一种板面,通常多层板的一层线路层,需要搭配一层大铜面的接地层,以当成众多零件公共回路的接地、遮蔽(Shielding)、以及散热(Heatsinking)之用。

以传统TTL逻辑双排脚的IC为例,从其正面(背面)观看时,以其一端之缺口记号朝上,其左边即为第一只脚(通常在第一脚旁的本体也会打上一个小凹陷或白点作为识别),按顺序数到该排的最后一脚即为“接地脚”。

再按反时针方向数到另一排最后一脚,就是要接电压层(PowerPlane)的引脚。

40、HoleDensity孔数密度

指板子在单位面积中所钻的孔数而言。

41、IndexingHole基准孔、参考孔

指电路板于制造中在板角或板边先行钻出某些工具孔,以当成其他影像转移、钻孔、或切外形,以及压合制程的基本参考点,称为IndexingHole。

其他尚有IndexingEdge、Slot、Notch等类似术语。

42、InspectionOverlay套检底片

是采用半透明的线路阴片或阳片(如Diazo之棕片、绿片或蓝片等),可用以套准在板面上做为对照目检的工具,此法可用于“首批试产品”(FirstArticle)之目检用途。

43、Key钥槽,电键

前者在电路板上是指金手指区某一位置的开槽缺口,目的是为了与另一具阴性连接器得以匹配,在插接时不致弄反的一种防呆设计,称为KeyingSlot。

后者是指有弹簧接点的密封触控式按键,可做为电讯的快速接通及跳开之用。

44、Land孔环焊垫、表面(方型)焊垫

早期尚未推出SMT之前,传统零件以其脚插孔焊接时,其外层板面的孔环,除须做为导电互连之中继站(Terminal)外,尚可与引脚形成强固的锥形焊点。

后来表面粘装盛行,所改采的板面方型焊垫亦称为Land。

此字似可译为“焊环”或“配圈”或“焊垫”,但若译成“兰岛”或“鸡眼”则未免太离谱了。

45、LandlessHole无环通孔

指某些密集组装的板子,由于板面需布置许多线路及粘装零件的方型焊垫,所剩的空地已经很少。

有时对已不再用于外层接线或插焊,如仅做为层间导电用的导孔(ViaHole)时,则可将其孔环去掉,而挪出更多的空间用以布线,此种只有内层孔环而无外层孔环的通孔,特称为LandlessHole。

46、LaserPhotogenerator(LPG),LaserPhotoplotter雷射曝光机

直接用雷射的单束平行光再配合电脑的操控,用以曝制生产PCB的原始底片(MasterArtwork),以代替早期用手工制作的原始大型贴片(Tape-up),及再缩制而成的原始底片。

此种原始底片的运送非常麻烦,一旦因温湿度发生变化,则会导致成品板尺寸的差异,精密板子的品质必将大受影响。

如今已可自客户处直接取得磁碟资料,配合雷射之扫瞄曝光即可得到精良的底片,对电路板的生产及品质都大有助益。

47、LayOut布线、布局

指电路板在设计时,各层次中各零件的安排,以及导线的走向、通孔的位置等整体的布局称为LayOut。

48、LayertoLayerSpacing层间距离

是指多层板两铜箔导体层之间的距离,或指绝缘介质的厚度而言。

通常为了消除板面相邻线路所产生的杂讯起见,其层次间距中的介质要愈薄愈好,使所感应产生的杂讯得以导入接地层之中。

但如何避免因介质太薄而引发的漏电,及保持必须的平坦度,则又是另两项不易克服的难题。

49、MasterDrawing主图

是指电路板制造上各种规格的主要参考,也记载板子各部尺寸及特殊的要求,即俗称的“蓝图”,是品检的重要依据。

所谓一切都要“照图施工”,除非在授权者签字认可的进一步资料(或电报或传真等)中可更改主图外,主图的权威规定是不容回避的。

其优先度(Priority)虽比订单及特别资料要低,但却比各种成文的“规范”(Specs)及习惯做法都要重要。

50、MetalHalideLamp金属卤素灯

碘是卤素中的一种,碘在高温下容易由固体直接“升华”成为气体。

在以钨丝发光体的白炽灯泡内,若将碘充入其中,则在高温中会形成碘气。

此种碘气能够捕捉已蒸发的钨原子而起化学反应,将令钨原子再重行沉落回聚到钨丝上,如此将可大幅减少钨丝的消耗,而增加灯泡的寿命。

并且还可加强其电流效率而增强亮度。

一般多用于汽车的前灯、摄影、制片与晒版感光等所需之光源。

这种碘气白炽灯也是一种不连续光谱的光源,其能量多集中在紫外区的410~430nm的光谱带中,如同汞气灯一样,也不能随意加以开关。

但却可在不工作时改用较低的能量,维持暂时不灭的休工状态,以备下次再使用时,将可得到瞬间的立即反应。

51、Mil英丝

是一种微小的长度单位,即千分之一英吋【0.001in】之谓。

电路板工业中常用以表达“厚度”。

此字在机械业界原译为“英丝”或简称为“丝”,且亦行之有年,系最基本的行话。

不过一些早期美商“安培电子”的PCB从业人员,不明就里也未加深究,竟将之与另一公制微长度单位的“条”(即10微米)混为一谈。

流传至今已使得大部份业界甚至下游组装业界,在二十年的以讹传讹下,早已根深蒂固积非成是即使想改正也很不容易了。

最让人不解的是,连金手指镀金层厚度的微吋(m-in),也不分青红皂白一律称之为“条”,实乃莫名其妙之极。

反而大陆的PCB界都还用法正确。

此外若三个字母全大写成MIL时,则为“美军”Military的简写,常用于美军规范(如MIL-P-13949H,或MIL-P-55110D)与美军标准(如MIL-STD-202等)之书面或口语中。

52、MinimumElectricalSpacing电性间距下限,最窄电性间距

指两导体之间,在某一规定电压下,欲避免其间介质发生崩溃(Breakdown),或欲防止发生电晕(Corona)起见,其最起码应具有的距离谓之“下限间距”。

53、MountingHole安装孔

为电路板上一种无导电功能的独立大孔,系将组装板锁牢在机体架构上而用的。

这种做为机械用途的孔,称为“安装孔”。

此词也指将较重的零件以螺丝锁在板子上用的机械孔而言。

54、MountingHole组装孔,机装孔

是用螺丝或其他金属扣件,将组装板锁牢固定在机器底座或外壳的工具孔,为直径160mil左右的大孔。

此种组装孔早期均采两面大型孔环与孔铜壁之PTH,后为防止孔壁在波焊中沾锡而影响螺丝穿过起见,新式设计特将大孔改成“非镀通孔”(在PTH之前予以遮盖或镀铜之后再钻二次孔),而于周围环宽上另做数个小型通孔以强化孔环在板面的固着强度。

由于NPTH十分麻烦,近来SMT板上也有将大孔只改回PTH者,其两面孔环多半不相同,常将焊接面的大环取消而改成几个独立的小环,或改成马蹄形不完整的大环,或扩充面积成异形大铜面,兼做为接地之用。

55、Negative负片,钻尖第一面外缘变窄

是指各种底片上(如黑白软片、棕色软片及玻璃底片等),导体线路的图案是以透明区呈现,而无导体之基材部份则呈现为暗区(即软片上的黑色或棕色部份),以阻止紫外光的透过。

此种底片谓之负片。

又,此字亦指钻头之钻尖,其两个第一面外缘因不当重磨而变窄的情形。

56、Non-CircularLand非圆形孔环焊垫

早期电路板上的零件皆以通孔插装为主,在填孔焊锡后完成互连(Interconnection)的功能。

某些体积较大或重量较重的零件,为使在板面上的焊接强度更好起见,刻意将其孔外之环形焊垫变大,以强化焊环的附着力,及形成较大的锥状焊点。

此种大号的焊垫在单面板上尤为常见。

57、PadMaster圆垫底片

是早期客户供应的各原始底片之一种,指仅有“孔位”的黑白“正片”。

其中每一个黑色圆垫中心都有小点留白,是做为“程式打带机”寻找准确孔位之用。

该PadMaster完成孔位程式带制作之后,还要将每一圆垫中心的留白点,以人工方式予以涂黑再翻成负片,即成为绿漆底片。

如今设计者已将板子上各种所需的“诸元与尺度”都做成GerberFile的磁片,直接输入到CAM及雷射绘图机中,即可得到所需的底片,不但节省人力而且品质也大幅提升。

附图即为新式PadMaster底片的一角,是两枚大型IC所接插座的孔位。

58、Pad焊垫,圆垫

此字在电路板最原始的意思,是指零件引脚在板子上的焊接基地。

早期通孔插装时代,系表示外层板面上的孔环。

1985年后的SMT时代,此字亦指板面上的方形焊垫。

不过此字亦常被引伸到其他相关的方面,如内层板面上尚未钻孔成为孔环的各圆点或小圆盘,业界也通常叫做Pad;此字可与Land通用。

59、Panel制程板

是指在各站制程中所流通的待制板。

其一片Panel中可能含有好几片“成品板“(Board)。

此等”制程板“的大小,在每站中也不一定相同,如压合站之Panel板面可能很,大但为了适应钻孔机的每一钻轴作业起见,只好裁成一半或四分之一的PanelSize。

当成品板的面积很小时,其每一Panel中则可排入多片的Board。

通常PanelSize愈大则生产愈经济。

60、Pattern板面图形

常指电路板面的导体图形或非导体图形而言,当然对底片或蓝图上的线路图案,也可称为Pattern。

61、PhotographicFilm感光成像之底片

是指电路板上线路图案的原始载体,也就是俗称的“底片”(ArtWork)。

常用的有Mylar式软片及玻璃板之硬片。

其遮光图案的薄膜材质,有黑色的卤化银(Silverhalid)及棕色的偶氮化合物(Diazo)。

前者几乎可挡住各种光线,后者只能挡住550nm以下的紫外光。

而波长在550nm以上的可见光,对干膜已经不会发生感光作用,故其工作区可采用黄光照明,比起卤化银黑白底片只能在暗红光下作业,的确要方便得多了。

62、Photoplotter,Plotter光学绘图机

是以移动性多股单束光之曝光法,代替传统固定点状光源之瞬间全面性曝光法。

在数位化及电脑辅助之设计下,PCB设计者可将原始之孔环、焊垫、布线及尺寸等精密资料,输入电脑在GerberFile系统下,收纳于一片磁片之内。

电路板生产者得到磁片后,即可利用CAM及光学绘图机的运作而得到尺寸精准的底片,免于运送中造成底片的变形。

由于普通光源式的Photoplotter缺点甚多,故已遭淘汰。

现在业界已一律使用雷射光源做为绘图机。

已成

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