硬件設(shè)計規(guī)范

1、1目的：保證印刷電路板設(shè)計規(guī)范化1.1 規(guī)范PCB的設(shè)計工藝。 1.2 保證PCB設(shè)計質(zhì)量和提高設(shè)計效率。 1.3 提高PCB設(shè)計的可生產(chǎn)性、可測試性、可維護性。2適用范圍：*3職責(zé)：*4.內(nèi)容4.1總則4.1.1印刷電路板設(shè)計工具為PROTEL軟件的PROTEL99se或以上版本。（在本文中以此軟件為例，暫不作要求）。4.1.2電路板設(shè)計流程1）原理圖設(shè)計2）原理圖審查3）建立網(wǎng)絡(luò)表4）板面布局設(shè)計5）板面布局審查6）網(wǎng)絡(luò)布線7）電路板審核8）電路板確認9）電路板制造4.2原理圖的設(shè)計規(guī)范4.2.1 新增原理圖元件庫的編寫規(guī)范新增原理圖元件的大小以安排元件所有I/O腳為基礎(chǔ)，并對每一個I/O

2、腳標注其編號和功能，I/O腳的順序可以與元件一樣，也可以按功能區(qū)分成不同的區(qū)域進行排列。在編寫元件時要填寫“元件描述”中的相關(guān)項目。不要設(shè)置隱含I/O腳。(如下圖AT89C2051)4.2.2新增電路板元件庫的編寫規(guī)范電路板元件庫主要編寫元件的I/O腳分布和元件的絲印圖，同時定義元件的名稱。當元件的體積小于管腳時，絲印圖可以標在管腳的內(nèi)部；當元件的體積大于管腳時，絲印圖要按元件實際大小標識；在管腳和絲印圖上表示出第一管腳的位置；絲印圖上表示元件的缺口位置；接插件的絲印圖要標出元件的大概外形；有方向性的元件要標出元件的正負極。4.2.3元件的標識符號的使用方法元件的標識符號最多用四個大寫英文字母

3、表示，并且焊接好元件后，元件的標識符應(yīng)該清晰可見。如果下表沒有列出的新元件，使用前請先報備部門經(jīng)理，定義標識符后再使用。推鑒定義的元件如下表：元件標識符元件標識符元件標識符元件標識符集成電路U電阻排RN拔碼開關(guān)SW保險絲FUS三極管Q石英晶體Y電池BAT短路線J二極管D晶體振蕩器OSC蜂鳴器BUZ繼電器REL電阻R發(fā)光二極管LED變壓器TRNDB連接頭DB電容C接插件CON光偶合ISO點陣模塊MAT電感L短路針JP整流橋堆BR測試點TP電位器VR按鍵開關(guān)K喇叭SPK4.3 布線通用規(guī)范4.3.1 電路板設(shè)計準備4.3.1.1 需提供的資料1）準確無誤的原理圖包括書面文件和電子檔以及無誤的網(wǎng)絡(luò)表

4、。2）封裝庫中沒有的元件，硬件工程師應(yīng)提供DATASHEET或?qū)嵨铮ㄗ詈脿顩r是DATASHEET與實物均有）， 并指定引腳的定義順序。3）提供PCB結(jié)構(gòu)圖（為1：1的dxf文件），應(yīng)標明PCB外框、安裝孔、須定位安裝的元件位置、禁止布線區(qū)、禁止放置元件區(qū)、以及元件高度受限區(qū)等相關(guān)信息（PCB的TOP層與BOTTOM層均須標注）。4）特殊元件的禁止布線區(qū)、錫膏偏移、阻焊開窗（例如有邦定元件的需要將封膠的位置標示出來）以及其它特殊要求。4.3.1.2 仔細閱讀原理圖，了解電路架構(gòu)，理解電路工作條件，以及在走線上需要特殊注意的地方。例如，有振蕩的電路、需要區(qū)分高頻和低頻的電路、有小信號放大的線路等。

5、4.3.2 電路板設(shè)計流程4.3.2.1 確定元件封裝1） 確保所有元件的封裝都正確無誤且元件庫中包含所有元件的封裝。2） 標準元件應(yīng)采用統(tǒng)一元件庫中的封裝3） 元件庫中不存在的封裝，應(yīng)按元件DATASHEET所標尺寸建立封裝，并與實物核對。4.3.2.2 建立PCB版框根據(jù)PCB結(jié)構(gòu)圖，或相應(yīng)的模板建立PCB文件，包括安裝孔、禁布區(qū)等相關(guān)信息。4.3.2.3 載入網(wǎng)絡(luò)表 載入網(wǎng)表并排除所有載入問題。4.3.2.4 布局1 首先確定參考點，一般參考點設(shè)定在PCB板左邊和底邊的邊框的交點（或延長線的交點）2 確定參考點后，元件布局布線均以此參考點為準。布局推薦使用0.1mm的元件布放設(shè)計柵格。3

6、 根據(jù)要求先將所有有定位要求的元件固定并鎖定4依據(jù)生產(chǎn)工藝確定PCB設(shè)計以及布局要求APCB工藝技術(shù)參數(shù)項目極限參數(shù)一般使用值最小線寬(mm)0.120.15最小間距(mm)0.120.15最小過孔孔徑(mm)0.30.4焊盤(mm)0.50.6孔徑公差 (機械鉆)±0.075mm-孔位公差 (機械鉆)±0.075mm-外形公差（銑邊）±0.15mm最大板厚單、雙面板3.2mm1.6多層板6.0mm-最小板厚單、雙面板0.2mm0.8多層板4層:0.4mm；6層:0.8mm；8層:1.0mm；10層:1.2mm-線到板邊最小距離銑外形0.20mm與PCB厚度值相同

7、V-CUT0.4mm與PCB厚度值相同孔邊到板邊最小距離銑外形-與PCB厚度值相同V-CUT-與PCB厚度值相同最大層數(shù)6-阻焊綠油窗(Mil)2/4指單邊。綠油橋(Mil)6指IC管腳之間。顏色白色、黑色、藍色、綠色、黃色、紅色等。一般使用綠色字符大小字高0.8mm 字體線寬0.08mm1*0.1顏色白色、黃色、黑色等。一般使用綠色BSMT工藝對PCB設(shè)計的要求 詳細要求參考 附件1：SMT工藝設(shè)計規(guī)范C 邦定工藝技術(shù)參數(shù)邦定工藝參數(shù)表1.元件高度限制參數(shù)元件與邦定IC白色絲印圈距離元件高度限制0-0.5mm不能放置元件0.5-2.0mm1.0mm2.0-4.0mm1.5mm4.0-8.5m

8、m3.0mm8.5-58.5mm8.0mm大于58.5mm4mm2.邦線長度設(shè)計 24mm3.金手指線寬線距大于或等于0.15mm4.邦定IC以及白色絲印線圈內(nèi)不要有綠油層5.在邦定IC下的PCB另一側(cè)不要放置元件如在設(shè)計時無法避免超過上術(shù)要求，應(yīng)在PCB做板前與供應(yīng)商溝通，并在回板后驗證。在設(shè)計時一般不推薦使用波峰焊工藝。5. 布局的一般基本原則A 遵循先難后易，先大后小的原則B 根據(jù)信號流向規(guī)律放置主要元器件C 關(guān)鍵信號線的走線盡可能短。D 強信號線與弱信號線、高電壓信號與弱電壓信號要完全分開。E 高頻元件間的間隔要充分。F 模擬信號與數(shù)字信號要分開。6相同結(jié)構(gòu)電路部分應(yīng)盡可能采取對稱布局

9、。7. 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準來優(yōu)化布局。8. 同類型的元件應(yīng)該在X或Y方向上一致。同一類行的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上一致，以便于生產(chǎn)和調(diào)試。9. 元件的放置要便于調(diào)試和維修，大元件邊上不能放置小元件，需要調(diào)試的元件周圍應(yīng)有足夠的空間。發(fā)熱元件應(yīng)有足夠的空間以利于散熱。熱敏元件應(yīng)遠離發(fā)熱元件。10. 雙列直插元件相互的距離要大于2毫米。阻容等貼片小元件元件相互距離大于0.7毫米。11. 集成電路的去偶電容應(yīng)盡量靠近芯片的電源腳，高頻最靠近為原則。使之與電源和地之間形成回路最短。12. 旁路電容應(yīng)均勻分布在集成電路周圍。13. 元件布局時候，使用同一種電源的元件應(yīng)考慮

10、盡量放在一起，以便于將來的電源分割。14. 調(diào)整字符。所有字符不可以上盤，要保證裝配以后還可以清晰看到字符信息。所有字符在X或Y方向上應(yīng)一致。字符、絲印大小要統(tǒng)一清楚，字符線條寬度應(yīng)不小于0.08mm。15. 應(yīng)放置PCB的MARK點。4.3.2.5 布局審核 布局完成后打印裝配圖用于檢查元器件封裝的正確性，并確定頂層及底層對應(yīng)關(guān)系，以及接插件的信號對應(yīng)關(guān)系。并由結(jié)構(gòu)設(shè)計人員確定元件是否有裝配干涉等。4.3.2.6 設(shè)置規(guī)則1 根據(jù)我司產(chǎn)品特點，基本設(shè)定為雙面板。2 線寬和線間距的設(shè)置A， 當信號平均電流較大時，需要考慮線寬與電流的關(guān)系，具體情況可以參考下表 銅箔厚度 線寬（MM） 銅箔厚度7

11、UM銅箔T=10銅箔厚度35UM 銅箔T=10 銅箔厚度50UM 銅箔T=10 0.15 0.040.20 0.50 0.20 0.110.55 0.70 0.30 0.160.80 1.10 0.40 0.221.10 1.35 0.50 0.271.35 1.70 0.60 0.321.60 1.90 0.80 0.42.00 2.40 1.00 0.462.30 2.60 1.20 0.542.70 3.00 1.50 0.643.20 3.50 2.00 0.84.00 4.30 2.50 0.94.50 5.10 注：當銅皮作導(dǎo)線通過較大電流時，銅鉑寬度與載流量的關(guān)系應(yīng)參考表中的 數(shù)

12、據(jù)降額50%去選擇使用，且必須經(jīng)過實際測試來確認。B， 信號線設(shè)定。在方便走線的前提下應(yīng)提盡量加寬線寬線距，以提高產(chǎn)品可靠性。 結(jié)合我司供應(yīng)商的工藝情況推薦使用的最小線寬線距為0.15mm。C， 電路工作電壓。線間距的設(shè)置應(yīng)考慮其介電強度。必要時可以在PCB上開槽增加介電強度。3 過孔設(shè)置。印制板的板厚決定了該板的最小過孔，最小過孔直徑約等于1/3板厚。 注：一般不推薦使用埋孔和盲孔，如確實須要，請與供應(yīng)商聯(lián)系了解其工藝要求。4. 測試點測試孔可以兼做導(dǎo)通孔使用，焊盤直徑應(yīng)不小于1.0mm，測試孔的孔徑不小于0.7mm,測試孔中心距應(yīng)不小于2.54mm。測試孔避免放置在芯片底下。電路板的設(shè)計，

13、在關(guān)鍵信號點設(shè)計相應(yīng)的測試點，方便生產(chǎn)部門生產(chǎn)測試（一般依照原理圖設(shè)計要求）。檢測點通常用一個圓形焊盤來設(shè)計，焊盤外用圓圈包圍表示“”。檢測點表示為“TP1、TP2、”。如在設(shè)計，測試孔不能滿足要求時，應(yīng)與夾具組溝通，請其做好特殊工藝要求的準備。5.特殊布線規(guī)則設(shè)定特殊布線規(guī)則設(shè)定主要是指某些特殊區(qū)域需要用到不同于一般設(shè)置的布線參數(shù)。如某些高密度元件需要用到較細的線寬、較小的線間距和較小的過孔。某些網(wǎng)絡(luò)的布線參數(shù)需要調(diào)整等。在布線前需要將所有規(guī)則加以設(shè)置和確認。6.平面的定義與分割 A 平面層一般用于電路的電源和地層（參考層），由于電路中可能用到不同的電源和地層，需要對電源層和地層進行分隔，其

14、分隔寬度要考慮不同電源之間的電位差，電位差大于12V時，分隔寬度大于50mil，反之，可選2025mil，小板，如內(nèi)存條等，可以使用小到15mil寬分割線。條件允許的情況下，分隔線應(yīng)盡量的寬。 B 平面分隔要考慮高速信號回流路徑的完整性。 C 當由于高速信號的回流路徑遭到破壞時，應(yīng)當在其它布線層給予補償。例如可用接地的銅箔將該信號網(wǎng)絡(luò)包圍，以提供信號的地回路。 D 平面分割后，要確認沒有形成孤立的分割區(qū)域，實際有效區(qū)域足夠?qū)挕?7.印刷電路板板材的選擇 考慮電路板的制造成本以及性能，一般考慮使用FR4 。4.3.2.7 電路板布線1. 布線優(yōu)先次序 A 密度疏松原則：從印制板上連接關(guān)系簡單的器

15、件著手布線，從連線最疏松的區(qū)域開始布線，以調(diào)節(jié)個人狀態(tài)。 B 核心優(yōu)先原則：例如DDR、RAM等核心部分應(yīng)優(yōu)先布線，類似信號傳輸線應(yīng)提供專層、電源、地回路。其他次要信號要顧全整體，不可以和關(guān)鍵信號想抵觸。 C關(guān)鍵信號線優(yōu)先：電源、模擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關(guān)鍵信號優(yōu)先布線。 2.盡量為時鐘信號、高頻信號、敏感信號等關(guān)鍵信號專門布線層，并保證其最小的回路面積。應(yīng)采取手工優(yōu)先布線、屏蔽和加大安全間距等方法，保證信號質(zhì)量。4.3.2.8PCB設(shè)計遵循的規(guī)則(供設(shè)計時參考，具體設(shè)計以項目的技術(shù)要求為準)1.地線設(shè)計接地是抑制干擾的重要方法, 如能將接地和屏蔽正確結(jié)合起來使用可解決大部分

16、干擾問題。A 單點接地與多點接地選擇在低頻電路中,信號的工作頻率小于1Mhz時,它的布線和元器件間的電感影響較小,而接地電路形成的環(huán)流對干擾影響較大, 因而屏蔽線采用一點接地；當信號工作頻率大于10Mhz時,地線阻抗變得很大,此時應(yīng)盡量降低地線阻抗,應(yīng)采用多點接地法；當工作頻率在110MHz之間時,如果用一點接地,其地線長度不應(yīng)超過波長的1/20,否則宜采用多點接地法。B數(shù)字、模擬電路分開。電路板上既有高速邏輯電路,又有線性電路,應(yīng)使它們盡量分開,而兩者的地線不要相混,分別與電源端地線相連。要盡量加大線性電路的接地面積。C接地線應(yīng)盡量加粗。若接地用線條很細,接地電位則隨電流的變化而變化,致使電

17、路信號電平不穩(wěn),抗噪聲性能變壞。因此應(yīng)將接地線加粗，如有可能,接地用線應(yīng)在2mm以上。D接地線構(gòu)成閉環(huán)路。只用數(shù)字電路組成的印刷電路板接地時,根據(jù)經(jīng)驗,將接地電路做成閉環(huán)路大多都明顯地提高抗噪聲能力。其原因是：一塊印刷電路板上有很多集成電路,尤其遇有耗電多的元件時,因受到線條粗細限制,地線產(chǎn)生電位差,引起抗噪聲能力下降,若成環(huán)路,則其差值縮小。2.電源線的布線方法除了要根據(jù)電流的大小,盡量加粗導(dǎo)體寬度外,采取使電源線、地線的走向與數(shù)據(jù)傳遞的方向一致,將有助于增強抗噪聲能力。去耦電容配置在印刷電路板的各個關(guān)鍵部位配置去耦電容應(yīng)視為印刷電路板設(shè)計的一項常規(guī)做法。A 電源輸入端跨接10100F的電解

18、電容器。B原則上每個集成電路芯片都應(yīng)安置一個0.1F的陶瓷電容器, 如遇印刷電路板空隙小裝不下時, 可每410個芯片安置一個110F的限噪聲用的鉭電容器. C對于抗噪聲能力弱、關(guān)斷時電流變化大的器件應(yīng)在芯片的電源線(Vcc)和地線(GND)間直接接入去耦電容。 D電容引線不能太長,特別是高頻旁路電容不能帶引線。4.竄擾控制A加大平行布線的間距，遵循3W規(guī)則。B在平行線間插入接地的隔離線。C減少布線層與地平面的距離。5.屏蔽保護一些比較重要的信號，如時鐘信號，同步信號, 將所布的線上下左右用地線隔離。6.相鄰層的走線方向成正交結(jié)構(gòu)，避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向，以減少不必要的層間竄擾；

19、當由于板結(jié)構(gòu)限制難以避免出現(xiàn)該情況，特別是信號速率較高時，應(yīng)考慮用地平面隔離各布線層，用地信號線隔離各信號線。7.一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線，主要是為了避免產(chǎn)生“天線效應(yīng)”，減少不必要的干擾輻射和接受，否則可能帶來不可預(yù)知的結(jié)果。8.PCB設(shè)計中應(yīng)避免產(chǎn)生銳角和直角，產(chǎn)生不必要的輻射，同時工藝性能也不好。所有線與線的夾角應(yīng)135°。9.孤立銅區(qū)也叫銅島，將帶來一些不可預(yù)知的問題，因此將孤立銅區(qū)與別的信號相連，有助于改善信號質(zhì)量。通常是將孤立銅區(qū)接地或刪除。在實際的制作中，PCB廠家將一些板的空置部分增加了一些銅箔，這主要是為了方便印制板加工，同時對防止印制板翹曲也有一定的作用。10.電路板上的標記字符A應(yīng)有電路板的名稱、物料編碼、日期版本號。B應(yīng)有與原理圖相對應(yīng)的端口名稱及字符。C電路板上所有的元件必須有唯一的標識符號和編碼，元件有極性的要標出極性，多