項(xiàng)目管理5PCB設(shè)計(jì)規(guī)范

1、P C B 設(shè)計(jì)規(guī)范（討論稿）目錄一 PCB 設(shè)計(jì)的布局規(guī)范- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3布局設(shè)計(jì)原則- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 3對(duì)布局設(shè)計(jì)的工藝要求- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 4二 PCB 設(shè)計(jì)的布線規(guī)范- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15布線設(shè)計(jì)原則- - - - - - - - -

2、- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 15對(duì)布線設(shè)計(jì)的工藝要求- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 16三 PCB 設(shè)計(jì)的后處理規(guī)范- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 24測(cè)試點(diǎn)的添加- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 24 PCB 板的標(biāo)注- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

3、 - - 25加工數(shù)據(jù)文件的生成- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 29四名詞解釋- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31孔化孔、非孔化孔、導(dǎo)通孔、異形孔、裝配孔- - - - - - - - - - - 31定位孔和光學(xué)定位點(diǎn)- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 31負(fù)片（Negative）和正片（Positive） - - - - - - - - - - - -

4、- - - - 31回流焊（Reflow Soldering）和波峰焊（Wave Solder）- - - - - 31 PCB 和PBA - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 32規(guī)定： 1、PCB改版時(shí)，測(cè)試點(diǎn)應(yīng)該設(shè)計(jì)成已經(jīng)有夾具的PCB板的測(cè)試點(diǎn)布局。 2、PCB改版設(shè)計(jì)，必須IO設(shè)計(jì)上保持不變。一PCB 設(shè)計(jì)的布局規(guī)范（一）布局設(shè)計(jì)原則1距板邊距離應(yīng)大于5mm。2先放置與結(jié)構(gòu)關(guān)系密切的元件，如接插件、開關(guān)、電源插座等。3優(yōu)先擺放電路功能塊的核心元件及體積較大的元器件，再以核心元件為中心擺放周圍電路元器件。

5、4功率大的元件擺放在利于散熱的位置上，如采用風(fēng)扇散熱，放在空氣的主流通道上；若采用傳導(dǎo)散熱，應(yīng)放在靠近機(jī)箱導(dǎo)槽的位置。5質(zhì)量較大的元器件應(yīng)避免放在板的中心，應(yīng)靠近板在機(jī)箱中的固定邊放置。6有高頻連線的元件盡可能靠近，以減少高頻信號(hào)的分布參數(shù)和電磁干擾。7輸入、輸出元件盡量遠(yuǎn)離。8帶高電壓的元器件應(yīng)盡量放在調(diào)試時(shí)手不易觸及的地方。9熱敏元件應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱元件。10可調(diào)元件的布局應(yīng)便于調(diào)節(jié)。如跳線、可變電容、電位器等。11考慮信號(hào)流向，合理安排布局，使信號(hào)流向盡可能保持一致。12布局應(yīng)均勻、整齊、緊湊。13表貼元件布局時(shí)應(yīng)注意焊盤方向盡量取一致，以利于裝焊，減少橋連的可能。14去耦電容應(yīng)在電源輸入端就

6、近放置。（二）對(duì)布局設(shè)計(jì)的工藝要求當(dāng)開始一個(gè)新的PCB 設(shè)計(jì)時(shí)，按照設(shè)計(jì)的流程我們必須考慮以下的規(guī)則：建立一個(gè)基本的PCB 的繪制要求與規(guī)則建立基本的PCB 應(yīng)包含以下信息：1）PCB 的尺寸、邊框和布線區(qū)APCB 的尺寸應(yīng)嚴(yán)格遵守結(jié)構(gòu)的要求。BPCB 的板邊框（Board Outline）通常用10mil 的線繪制。C布線區(qū)距離板邊緣應(yīng)大于5mm。2） PCB 板的層疊排列緣在多層板的設(shè)計(jì)中，應(yīng)盡量使用地層和電源層將信號(hào)層隔開，不能隔開的相鄰信號(hào)層的走線應(yīng)采用正交方向。下圖為一四層板的排列:3）PCB 的機(jī)械定位孔和用于SMC 的光學(xué)定位點(diǎn)。A對(duì)于PCB 的機(jī)械定位孔應(yīng)遵循以下規(guī)則：要求機(jī)械

7、定位孔的尺寸要求PCB 板機(jī)械定位孔的尺寸必須是標(biāo)準(zhǔn)的（見下表和圖），如有特殊必須通知生產(chǎn)經(jīng)理，以下單位為mm。B機(jī)械定位孔的定位機(jī)械定位孔的定位在PCB 對(duì)角線位置如圖：對(duì)于普通的PCB，推薦：機(jī)械定位孔直徑為3mm，機(jī)械定位孔圓心與板邊緣距離為5.08mm。對(duì)于邊緣有元件（物體、連接器等），機(jī)械定位孔將在X 方向做移動(dòng)，機(jī)械定位孔的直徑推薦為3mm。機(jī)械定位孔為非孔化孔。C對(duì)于PCB 板的SMC 的光學(xué)定位點(diǎn)應(yīng)遵循以下規(guī)則： PCB 板的光學(xué)定位點(diǎn)為了滿足SMC 的自動(dòng)化生產(chǎn)處理的需要，必須在PCB 的表層和底層上添加光學(xué)定位點(diǎn)：注：1）距離板邊緣和機(jī)械定位孔的距離7.5mm。2）它們必須

8、有相同的X 或Y 坐標(biāo)。3）光學(xué)定位點(diǎn)必須要加上阻焊。4）光學(xué)定位點(diǎn)至少有2 個(gè)，并成對(duì)角放置。5）光學(xué)定位點(diǎn)的尺寸見下圖。6）它們是在頂層和底層放置的表面焊盤。通常光學(xué)定位點(diǎn)焊盤直徑（PD）1.6mm（63mil），阻焊直徑（D(SR)）3.2mm（126mil）；當(dāng)PB 的密度和精度要求非常高時(shí)，光學(xué)定位點(diǎn)焊盤可以為1.0mm，并且焊盤要加上阻焊。 PCB 板上表面貼裝元件的參考點(diǎn)1）當(dāng)元件（SMC）的引腳中心距（Lead Pitch）<0.6mm 時(shí)，必須增加參考點(diǎn)，放在元件的拐角處。參考點(diǎn)可以只放2 個(gè)，參考點(diǎn)應(yīng)放在對(duì)角位置上，在放置完元件后，參考點(diǎn)必須可見。2）元件的參考點(diǎn)與P

9、CB 板的光學(xué)定位點(diǎn)的類型是一樣的，為一無(wú)孔的焊盤尺寸見（PCB 板的光學(xué)定位點(diǎn)）。 PCB 元件布局放置的要求。PCB 元件的布局規(guī)則應(yīng)嚴(yán)格參照（一）的內(nèi)容，具體的要求如下：1）元件放置的方向性（orientation）A元器件放置方向考慮布線，裝配，焊接和維修的要求后，盡量統(tǒng)一。在PBA 上的元件盡量要求有統(tǒng)一的方向，有正負(fù)極型的元件也要有統(tǒng)一的方向。B由于波峰焊的陰影效應(yīng)，因此元件方向與焊接方向成90°，波峰焊面的元件高度限制為4mm。C對(duì)于熱風(fēng)回流焊工藝，元件的放置方向?qū)τ诤附佑绊懖淮?。D對(duì)于雙面都有元件的PCB，較大較密的IC，如QFP,BGA 等封裝的元件放在板子的頂層，

10、插件元件也只能放在頂層，插裝元件的另一面（底層）只能放置較小的元件和管腳數(shù)較少且排列松散的貼片元件，柱狀表面貼器件應(yīng)放在底層。E為了真空夾具的結(jié)構(gòu)，板子背面的元件最高高度不能超過5.5mm；如果使用標(biāo)準(zhǔn)的針壓測(cè)試夾具，板子背面的元件最高不能超過10mm。F考慮實(shí)際工作環(huán)境及本身發(fā)熱等，元器件放置應(yīng)考慮散熱方面的因素。注：1）元件的排列應(yīng)有利于散熱，必要的情況下使用風(fēng)扇和散熱器，對(duì)于小尺寸高熱量的元件加散熱器尤為重要。2）大功率MOSFET 等元件下面可以通過敷銅來(lái)散熱，而且在這些元件的周圍盡量不要放熱敏感元件。如果功率特別大，熱量特別高，可以加散熱片進(jìn)行散熱。2） PCB 布局對(duì)于電信號(hào)的考慮

11、。對(duì)于一個(gè)設(shè)計(jì)者在考慮PCB 元件的分布時(shí)要考慮如下圖的問題。A高速的元件（和外界接口的）應(yīng)盡量靠近連接器。B數(shù)字電路與模擬電路應(yīng)盡量分開，最好是用地隔開。3）元件與定位孔的間距A定位孔到附近通腳焊盤的距離不小于7.62 mm（300mil）。B定位孔到表貼器件邊緣的距離不小于5.08mm（200mil）。對(duì)于SMD 元件，從定位孔圓心SMD 元件外框的最小半徑距離為5.08mm（200mil）4） DIP 自動(dòng)插件機(jī)的要求。在同時(shí)有SMD 和DIP 元件的PCB 上，為了避免DIP 元件在自動(dòng)插入時(shí)損壞SMD 元件，必須在布局時(shí)考慮SMD 和DIP 元件的布局要求。二PCB 設(shè)計(jì)的布線規(guī)范（

12、一）布線設(shè)計(jì)原則線應(yīng)避免銳角、直角。采用°走線。相鄰層信號(hào)線為正交方向。高頻信號(hào)盡可能短。輸入、輸出信號(hào)盡量避免相鄰平行走線，最好在線間加地線，以防反饋耦合。雙面板電源線、地線的走向最好與數(shù)據(jù)流向一致，以增強(qiáng)抗噪聲能力。數(shù)字地、模擬地要分開，對(duì)低頻電路，地應(yīng)盡量采用單點(diǎn)并聯(lián)接地；高頻電路宜采用多點(diǎn)串聯(lián)接地。對(duì)于數(shù)字電路，地線應(yīng)閉合成環(huán)路，以提高抗噪聲能力。對(duì)于時(shí)鐘線和高頻信號(hào)線要根據(jù)其特性阻抗要求考慮線寬，做到阻抗匹配。整塊線路板布線、打孔要均勻，避免出現(xiàn)明顯的疏密不均的情況。當(dāng)印制板的外層信號(hào)有大片空白區(qū)域時(shí)，應(yīng)加輔助線使板面金屬線分布基本平衡。（二）對(duì)布線設(shè)計(jì)的工藝要求通常我們布

13、線時(shí)最常用的走線寬度、過孔尺寸：孔的設(shè)置，過線孔制成板的最小孔徑定義取決于板厚度，板厚孔徑比應(yīng)小于5-8?？讖絻?yōu)選系列如下：孔徑：24mil 20mil 16mil 12mil 8mil焊盤直徑：40mil 35mil 28mil 25mil 20mil內(nèi)層熱焊盤尺寸： 50mil 45mil 40mil 35mil 30mil板厚度與最小孔徑的關(guān)系：板厚：3.0mm 2.5mm 2.0mm 1.6mm 1.0mm最小孔徑： 24mil 20mil 16mil 12mil 8mil注意：BGA 封裝元件下方的過孔，根據(jù)加工工藝的要求，需要在其正、反兩面用阻焊層覆蓋。1） 當(dāng)走線寬度為0.3mm

14、 時(shí)2） 當(dāng)走線寬度為0.2mm 時(shí)：3）當(dāng)走線寬度為0.15mm 時(shí)具體的布線原則：1）電源和地的布線電源線和地線間隔，其分隔寬度要考慮不同電源之間的電位差，電位差大于12V時(shí)，分隔寬度為50mil，反之，可選20-25mil 。盡量給出單獨(dú)的電源層和地層；即使要在表層拉線，電源線和地線也要盡量的短且要足夠的粗。對(duì)于多層板，一般都有電源層和地層。需要注意的只是模擬部分和數(shù)字部分的地和電源即使電壓相同也要分割開來(lái)。對(duì)于單雙層板電源線應(yīng)盡量粗而短。電源線和地線的寬度要求可以根據(jù)1mm的線寬最大對(duì)應(yīng)1A 的電流來(lái)計(jì)算，電源和地構(gòu)成的環(huán)路盡量小。如下圖：為了防止電源線較長(zhǎng)時(shí)，電源線上的耦合雜訊直接進(jìn)

15、入負(fù)載器件，應(yīng)在進(jìn)入每個(gè)器件之前，先對(duì)電源去耦。且為了防止它們彼此間的相互干擾，對(duì)每個(gè)負(fù)載的電源獨(dú)立去耦，并做到先濾波再進(jìn)入負(fù)載。如下圖：在布線中應(yīng)保持接地良好。如下圖。2）特殊信號(hào)線布線A時(shí)鐘的布線：時(shí)鐘線作為對(duì)EMC 影響最大的因素之一。在時(shí)鐘線應(yīng)少打過孔，盡量避免和其它信號(hào)線并行走線，且應(yīng)遠(yuǎn)離一般信號(hào)線，避免對(duì)信號(hào)線的干擾。同時(shí)應(yīng)避開板上的電源部分，以防止電源和時(shí)鐘互相干擾。當(dāng)一塊電路板上用到多個(gè)不同頻率的時(shí)鐘時(shí)，兩根不同頻率的時(shí)鐘線不可并行走線。時(shí)鐘線還應(yīng)盡量避免靠近輸出接口，防止高頻時(shí)鐘耦合到輸出的cable 線上并沿線發(fā)射出去。如果板上有專門的時(shí)鐘發(fā)生芯片，其下方不可走線，應(yīng)在其下

16、方鋪銅，必要時(shí)還可以對(duì)其專門割地。對(duì)于很多芯片都有參考的晶體振蕩器，這些晶振下方也不應(yīng)走線，要鋪銅隔離。同時(shí)可將晶振外殼接地，對(duì)于簡(jiǎn)單的單雙層板沒有電源層和地層，時(shí)鐘走線可以參看下圖B成對(duì)差分信號(hào)線走線成對(duì)出現(xiàn)的差分信號(hào)線，一般平行走線，盡量少打過孔，必須打孔時(shí)，應(yīng)兩線一同打孔，以做到阻抗匹配。C相同屬性的一組總線，應(yīng)盡量并排走線，做到盡量等長(zhǎng)。D一些基本的走線原則?？紤]到散熱，避免連焊等因素，盡量采用下圖所示的Good lay-out,避免Badlay-out。兩焊點(diǎn)間距很小（如貼片器件相鄰的焊盤）時(shí), 焊點(diǎn)間不得直接相連。從貼片焊盤引出的過孔盡量離焊盤遠(yuǎn)些。3）敷銅的添加多層板內(nèi)層敷銅，要

17、用負(fù)片（Negative）。外層敷銅如要完全添實(shí)，不應(yīng)有一絲空隙，最好用網(wǎng)格形式敷銅，其網(wǎng)格最小不得小于0.6mm X 0.6mm，建議使用30mil X 30mil 的網(wǎng)格敷銅。如圖4）3W原則為了減少線間串?dāng)_，應(yīng)保證線間距足夠大，當(dāng)線中心間距不少于3倍線寬時(shí)，則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾，稱為3W規(guī)則。如要達(dá)到98%的電場(chǎng)不互相干擾，可使用10W的間距。5） 20H規(guī)則：由于電源層與地層之間的電場(chǎng)是變化的，在板的邊緣會(huì)向外輻射電磁干擾。稱為邊沿效應(yīng)。解決的辦法是將電源層內(nèi)縮，使得電場(chǎng)只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)。以一個(gè)H（電源和地之間的介質(zhì)厚度）為單位，若內(nèi)縮20H則可以將70%的電場(chǎng)限制在接

18、地層邊沿內(nèi)；內(nèi)縮100H則可以將98%的電場(chǎng)限制在內(nèi)。6）五-五規(guī)則：印制板層數(shù)選擇規(guī)則，即時(shí)鐘頻率到5MHz或脈沖上升時(shí)間小于5ns，則PCB板須采用多層板，這是一般的規(guī)則，有的時(shí)候出于成本等因素的考慮，采用雙層板結(jié)構(gòu)時(shí)，這種情況下，最好將印制板的一面做為一個(gè)完整的地平面層。三 PCB 設(shè)計(jì)的后處理規(guī)范（一）測(cè)試點(diǎn)的添加原則測(cè)試點(diǎn)的選擇：1）測(cè)試點(diǎn)均勻分布于整個(gè)PBA 板上。2）器件的引出管腳，測(cè)試焊盤，連接器的引出腳及過孔均可作為測(cè)試點(diǎn)，但是過孔是最不良的測(cè)試點(diǎn)。3）貼片元件最好采用測(cè)試焊盤作為測(cè)試點(diǎn)。4）布線時(shí)每一條網(wǎng)絡(luò)線都要加上測(cè)試點(diǎn)，測(cè)試點(diǎn)離器件盡量遠(yuǎn)，兩個(gè)測(cè)試點(diǎn)的間距不能太近，中心

19、間距應(yīng)有2.54mm；如果在一條網(wǎng)絡(luò)線上已經(jīng)有PAD 或Via 時(shí)，則可以不用另加測(cè)試焊盤。5）不可選用bottom layer 上的貼片元件的焊盤作為測(cè)試點(diǎn)使用。6）對(duì)主要電源放2個(gè)以上，對(duì)地放5個(gè)以上的測(cè)試點(diǎn)，且均勻分布于整個(gè)PBA 板上，用以減少測(cè)試時(shí)反向驅(qū)動(dòng)電流對(duì)整個(gè)PBA 板上電位的影響，要確保整個(gè)PBA 板上等電位。7）對(duì)帶有電池的PBA 板進(jìn)行測(cè)試時(shí)，應(yīng)使用跨接線，以防止電池周圍的短路無(wú)法檢測(cè)。8）測(cè)試點(diǎn)的添加時(shí)，附加線應(yīng)該盡量短，如下圖：測(cè)試點(diǎn)的尺寸選擇。測(cè)試點(diǎn)有三種尺寸：如圖其中：A=1.0mm , B=0.40mm注：1）測(cè)試點(diǎn)可以是通孔焊盤、表面焊盤、過孔，但過孔必須有可

20、以接觸的銅。2）當(dāng)使用表面焊盤作為測(cè)試點(diǎn)時(shí)，應(yīng)當(dāng)將測(cè)試點(diǎn)盡量放在焊接面。（二） PCB 板的標(biāo)注元件和焊接面應(yīng)有該P(yáng)CB 或PBA 的版本號(hào)和日期。標(biāo)注時(shí)，頂層(第一層)應(yīng)該是元件面，且是正圖形，焊接面則為反圖形(水平鏡像)，比如字符b, 元件面中顯示為b，焊接面顯示為d。如要做絲印，絲印字符要有1.52.0mm 的高度和0.20.254 的線寬。 PCB 層的標(biāo)識(shí)為了多層板生產(chǎn)檢查（如在層壓中）的需要，要對(duì)PCB 的不同層加上層的命名。為了滿足PB 生產(chǎn)的工藝要求，增加PB 的可讀性，在多層板上要加上層的編號(hào)如圖：A多層板層的編號(hào)原則：對(duì)于頂層和底層分別有固定的編號(hào)為：Top Layer 為

21、KK；Bottom Layer為KA。而中間層的編號(hào)從底層到頂層為：KA、KB、KC、KD KK（其中KI 不用）。最大可以表示10 層板，如下所示：（表示方法有二種，推薦使用第二種）1對(duì)于2 層板：頂層（Top Layer）KK 1底層（Bottom）KA 22對(duì)于4 層板：頂層（Top Layer）KK 1中間1層KC 2中間2層KB 3底層（Bottom）KA 43對(duì)于6 層板：頂層（Top Layer）KK 1中間1層KE 2中間2層KD 3中間3層KC 4中間4層KB 5底層（Bottom）KA 6（三）加工數(shù)據(jù)文件的生成及PCB 的說明 PCB 的板厚度、銅箔厚度說明1）當(dāng)需要對(duì)P

22、CB 板進(jìn)行特性阻抗控制時(shí)，可說明各層材料的厚度，或要求生產(chǎn)廠商對(duì)特性阻抗進(jìn)行控制。2） PCB 的厚度種類有1.0mm，1.5mm，1.6mm，2.4mm，3.2mm，4.4mm 等。A對(duì)于普通PCB 厚度通常為1.6mmB對(duì)于背板厚度通常為3.2mm（特殊為2.4mm 或4.4mm）3） PCB 的銅箔厚度種類有5m（m 以下簡(jiǎn)稱），9，12，17.5，35，70，105。A對(duì)于普通PCB 內(nèi)層銅箔厚度通常為35；外層為17.5，對(duì)于特殊的PCB 可以用35、70（如電源板）。B對(duì)于背板PCB 銅箔厚度通常為17.5或35。加工數(shù)據(jù)文件的生成當(dāng)設(shè)計(jì)師完成PCB 的設(shè)計(jì)后，必須生成生產(chǎn)和裝配所需的文件，分別為： PCB 生產(chǎn)需要的文件：GERBER 文件(光繪文件)和DRILL 文件（鉆孔文件）1） Gerber 文件，要包含D 碼，即擴(kuò)展Gerber 格式文件。除了各層的Gerber 文件，還根據(jù)情況分別提供正、反面的阻焊、助焊、絲網(wǎng)Gerber數(shù)據(jù)，并分別注明