PCB设计规范系列之一.docx

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PCB设计规范系列之一

PCB设计规范系列之一（摘）

1.概述

建立PCB板设计。

制作规范，可以统一设计风格，提高工作效率，避免出现不必要的重复工时浪费。

PCB设计的总则如下：

l外观大方：

器件选择合适，布局布线合理，尺寸比例协调，文字说明清晰。

l电路可靠：

良好的连线方式，合适的封装与焊盘尺寸，较强的电磁兼容能力。

l接口友好：

符合通常的操作习惯，向操作者提供意义明确的提示。

l工艺良好：

能为批量化生产提供良好的加工条件。

2.说明

2．1使用软件

此文档所涉及的软件为Protel99seSP6版。

该软件主要包含4个模块：

SCH.PCB.PLD.SIM模块，文档中的操作以PCB模块为准。

2．2尺寸标准

此文档所涉及的尺寸均采用英制，以mil为单位。

英制与公制的转换公式如下：

100mil＝2.54mm即4mil≈0.1mm

3.电路元素

3．1电路板（CircuitBoard）

电路板是安装电路元件的载体。

按功能区分，可分为单面板。

双面板。

多层板等。

按材质区分，可分为纸基板。

环氧聚脂板。

除上述说明外，电路板的厚度也是制作时的主要选择参数，其厚度有0.5mm～2.0mm。

一般情况下，邦定板。

单面板选择较薄的尺寸，双面板。

大面积板选择较厚的尺寸。

设计时，电路板需划分为不同的层。

以双面板为例，可分为：

lTopLayer（元件面层）:

电路板正面，可布信号线。

lBottomLayer（焊接面层）:

电路板背面，可布信号线。

lTopOverlayer（元件面丝印层）:

电路板正面的丝网印刷，可布元件标识符。

说明文字。

lBottomOverlay（焊接面丝印层）:

电路板背面的丝网印刷，当仅单面放置元件时，此层可不用。

lMechanical1Layer（机械尺寸层）:

标注尺寸，或设定电路板外观，或设置板上的安装孔。

lKeepoutLayer（禁止布线层）:

设置自动布线算法中不允许放置信号线的区域。

lMultiLayer（钻孔层）:

设置焊盘。

过孔的钻孔尺寸。

对于电路板的外形，应根据应用场合。

安装尺寸作具体的分析与考虑。

一般应用时，可将电路板设计成具有黄金分割比的长方形，四角应具有按一定比例的圆唬

3．2导线（Track）

导线位于为信号层，即为信号线。

电源线；导线位于其它层，即为设置线，用于设置布线范围。

电路板外观等。

导线宽通常≥8mil;极限值≥5mil。

线间距通常≥8mil;极限值≥5mil。

若布线条件允许，电源线。

地线可在一定范围内（≤80mil）增加宽度。

设置线的宽度为8mil。

3．3焊盘（Pad）

焊盘用于承载元件管脚，用焊锡将元件与电路板连接在一起。

按常规应用区分，焊盘分为通孔（Multilayer）焊盘。

表面（SMD）焊盘两种。

对于通孔焊盘，需要设置焊盘形状。

尺寸。

孔径。

形状主要有圆形（Round）.方形（Rectangle）.八角形（Octagonal）三种，应根据实际元件的引脚形状选择。

尺寸应保证留有足够的焊接空间，一般比孔径大20-40mil。

孔径需比元件管脚的实际尺寸大4-8mil。

部分元件管脚尺寸参考：

瓷片电容为16mil;双列DIP集成电路为28mil;直插排针为32mil;电解电容为32-36mil;二极管IN4001为36mil。

注意：

部分焊盘的孔并不能设置为圆形（例如：

电源插座的管脚一般为长方形）,需在图纸上加以标注，并在工艺文件中加以说明。

对于表面焊盘，需要设置焊盘形状。

尺寸。

形状应根据实际元件的管脚形状选择。

尺寸应比实际焊盘尺寸大4-12mil。

此类焊盘的孔径为0mil（即无孔）。

注意：

在表面焊盘的附近区域（<12mil）内，不允许放置通孔焊盘或过孔，以防止在生产中进行回流焊时焊锡流失。

所有焊盘上不放置阻焊油墨。

3．4过孔（Via）

过孔用于连接不同信号层之间的导线。

过孔不能与焊盘混为一谈。

过孔需要设置过孔孔径。

孔盘尺寸。

通常的设置是：

孔径≥12mil,孔盘尺寸≥孔径+16mil。

过孔的载流量越大，所需的孔径尺寸越大，如与电源线和地线相连接所用的过孔就要大一些。

但过孔不宜设置过大，这将影响电路的外观。

过孔上允许放置阻焊油墨。

3．5标注（Designator.Comment）

标注用于说明元件的型号。

器件标号。

一般情况下，元件仅标注标号，而不标注型号。

需特别标识的元件例外。

标注需要设置尺寸。

通常的设置是：

标注字符高度40-60mil,字符宽度6-10mil。

标注的放置应排列整齐，便于查找。

标注不得放置于焊盘上。

标注也不能放置于无法视及的区域。

标注字符布置原则：

不出歧义，见缝插针，美观大方。

3．6文字（String）

文字标注于电路板上，提供给操作者一些辅助提示信息。

文字需要设置尺寸。

字体。

通常的设置是：

标注字符高度40-100mil,字符宽度6-15mil。

在同一电路板上，所有的文字均具有统一的风格。

文字的放置规则同标注。

3．7覆铜（Polygon）

覆铜位于信号层，在电气特性上有较强的抑制高频干扰的作用，也可改善加工工艺。

覆铜可分为网格式覆铜（GridSize>TrackWidth）或实心式覆铜（GridSize=TrackWidth）,应根据实际电路类型进行选择。

通常选用实心式覆铜，高频电路选用网格式覆铜。

通常，设置覆铜的电气网格尺寸≥20mil,覆铜与导线。

焊盘。

过孔的电气间距≥20mil。

覆铜与同一网络内的过孔按直连方式（DirectConnect）连接，与焊盘按十字花盘方式（ReliefConnect）连接。

覆铜可设置为特定的形状。

3．8安装孔

安装孔设定电路板的安装位置。

方式。

安装孔由绘制于机械尺寸层的圆所决定。

安装孔的直径与机械尺寸应能匹配。

一般可设置为128mil（安装螺丝3.0mm）.148mil（一般推荐）.168mil（安装螺丝4.0mm）。

安装孔距离电路板的边距保持一致。

一般可设置：

安装孔圆心距电路板边距为200mil.240mil。

安装孔不需作搪锡处理（非金属化）。

3．9其他（Others）

针对具体的电路设计，可采用内电层分割。

补泪滴（Teardrops）等功能，提高电路的整体性能。

特殊应用的场合，可在阻焊层（TopSolderLayer.BottomSolderLayer）.阻焊层（TopPasteLayer.BottomPasteLayer）放置实心的图形区域（导线Track.填充Fill.圆弧Arc等）,建立助焊区与阻焊区。

根据要求，可在电路板上增加中文文字。

公司徴记。

4.设计规范

4．1关于原理图

原理图应整齐。

紧湊。

美观，原理正确，连线清晰，层次分明。

原理图可绘制为单张图纸或层次式图纸。

4．2电路板设计前的准备

确定所使用的各种元件封装。

有必要的话，制作特殊元件的封装库。

确认电路的功能，对单元电路可在实验板上用模拟运行方式验证。

确定电路板的合理尺寸。

电路板设计直接影响着应用系统的抗干扰能力。

在设计电路板前，应认真考虑控制噪声源。

减小噪声传播与耦合。

减小噪声吸收等方面的思路。

4．3布局

将电路板合理分区，通常可按以下分区：

电源区。

模拟电路区。

数字电路区。

功率驱动区。

用户接口区。

各个区按各自的电气特性放置元件，不可交叉放置元件。

布局原则：

元件排列美观，并使各元件之间的导线尽可能短。

对于特殊的元件，放置规则如下：

l连接件应放置于电路板的四周。

l时钟器件应尽量靠近使用该时钟器件的元件。

l噪声元件与非噪声元件的间隔要远。

lI／O驱动器件。

功率放大器件尽量靠近电路板的四周，并靠近其所引出的接插件。

l每个集成电路旁应放置一个104pF去耦电容，去耦电容尽可能靠近集成电路，引线应短而粗。

l合理放置电源的去耦电容。

当电路板尺寸较大时，可在适当位置增加电源的去耦电容。

4．4布线

采用手工布线的方法，部分电路辅以自动布线。

信号线宽度合理，排列匀称，并尽可能减少过孔。

信号线越短。

越粗，信号传输就越好。

特别注意电源线。

地线的放置。

电源线。

地线要尽量粗。

若电路板上具有模拟电路区。

数字电路区。

功率驱动区，应使用单点接电源。

单点接地原则。

注意：

模拟电路的地线不能布成环路。

l时钟振荡电路。

特殊高速逻辑电路部分用地线包围。

l石英晶体振荡器外壳接地线，时钟线要尽量短。

l石英晶体振荡器。

噪声敏感器件下要布大面积覆铜，不应穿过其它信号线。

l时钟线垂直于信号线比平行于信号线，所受干扰小；允许时，时钟线要远离信号线。

l使用45°的折线布线，不要使用90°折线，这可以减小高频信号的发射。

4．5元件封装

所有元件的封装，均需经过验证，才能放置于电路板上。

选取元件时，优先考虑采用表面安装元件。

分立元件的封装形式应采用公司现有的标准封装库；表面安装元件的封装形式应采用生产厂家提供的封装库。

当新增元件时，应及时加入公司的元件封装库中，并在修改记录中说明。

4．6连接件

选择合理的连接件，将有助于改善电路板的布局，使电路整体更美观。

采用国际标准的连接件，注意选择合适的外观尺寸。

引脚间距（100mil.80mil.50mil）。

连接件附近标注清晰的文字，说明该连接件的功能。

连接件的放置应参考人们的使用习惯。

连接件可统一安放于电路板的四周，方便操作。

4．7用户接口

用户接口应放置于指定的区域，并符合通常的操作习惯。

用户接口的设置同连接件。

4．8EMI

注意各类元件的分布，元件电源线。

地线。

信号线的排列方式，尽可能降低所设计电路的EMI,提高应用系统抗干扰的能力。

5.应用技巧

5.1焊盘与覆铜的连接

在大面积覆铜时，对应网络的元件管脚与该覆铜相连接，其管脚连接方式的处理需要综合考虑。

从电气性能方面考虑，管脚与覆铜直接连接（DirectConnect）为好，但对元件的焊接就会存在一些不良隐患，如：

焊接功率加大。

容易造成虚焊等。

因此，需兼顾电气性能与工艺需要，做成十字花焊盘（ReliefConnect）连接。

这样，可提高工艺处理的可靠性。

多层板中，管脚与覆铜。

内电层的连接与此处理方法相同。

5．2覆铜的设置

设置覆铜时，注意电气网格（GridSize）与线宽（TrackWidth）的尺寸设置。

覆铜布线是依据该参数决定的。

尺寸过小，通路虽然有所增加，但造成图形的数据量过大，文件的存贮空间也相应增加，对计算机造成的负担也重；尺寸过大，通路则会减少，对覆铜的外观会有影响。

所以，需要设置一个合理的尺寸。

标准元器件两腿之间的距离为100mil,所以，该尺寸一般设置为10mil的整数倍，如：

10mil.20mil.50mil等。

另外，长度（Length）的设置也可参考以上参数。

5．3多块电路板绘制于同一文件中

当多块不同的板绘制在一个文件中，并希望分割交货时，需要在机械尺寸层（Mechanical1Layer）为每块电路板画一个边框，各电路板间留100mil的间距。

6.设计检查

电路设计完成后，需认真检查电路板的设计是否符合规则。

是否符合生产工艺的需求。

一般来说，检查有如下几个方面：

l原理图。

PCB图是否完全一致？

l导线。

焊盘。

过孔的尺寸是否合理，是否满足生产要求？

l导线。

焊盘。

过孔。

覆铜。

填充之间的距离是否合理，是否满足生产要求？

l电源线。

地线的宽度是否合适，是否具有较低的的阻抗？

地线是否具有加宽的可能？

l信号线是否采取了最佳措施，如长度最短。

加保护线等，输入线及输出线是否经过处理？

l导线形状是否理想，有没有需要修改的导线？

l模拟电路和数字电路部分是否有各自独立的地线？

l文字。

标注是否大小合适，排列合理？

l工艺标注。

阻焊标注。

助焊标注是否合理，符合工艺要求和使用习惯？

l多层板中的电源层。

地线层设置是否合理？