PCB设计规范 2解析.docx
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PCB设计规范2解析
版本号
ZFX0.005.002
目录
1、适用范围---------------------------------------------------------------2
2、引用标准---------------------------------------------------------------2
3、术语-------------------------------------------------------------------3
4、目的-------------------------------------------------------------------3
4.1提供必须遵循的规则和约定-----------------------------------------------3
4.2提高PCB设计质量和设计效率----------------------------------------------3
4.3目前我公司采用的软件---------------------------------------------------3
5、设计任务受理-----------------------------------------------------------4
5.1PCB设计申请流程--------------------------------------------------------4
5.2理解设计要求并制定设计计划---------------------------------------------4
6、设计过程---------------------------------------------------------------4
6.1创建网络表-------------------------------------------------------------4
6.2创建PCB板--------------------------------------------------------------4
6.3布局-------------------------------------------------------------------7
6.4设置布线约束条件-------------------------------------------------------10
6.5布线-------------------------------------------------------------------16
6.6PCB电气检查------------------------------------------------------------16
6.7后仿真及设计优化（待补充）---------------------------------------------16
6.8工艺设计要求-----------------------------------------------------------19
6.9加工数据文件的生成及PCB的说明------------------------------------------20
7、设计评审---------------------------------------------------------------20
7.1评审流程---------------------------------------------------------------20
7.2自检项目---------------------------------------------------------------20
PCB设计规范
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PCB设计规范
1、适用范围
本规范适用于浙江法信科技有限公司CAD设计的所有印制电路板（简称PCB）。
2、规范性引用文件
下列文件中的条款通过本规范的引用而成为本规范的条款。
凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本规范，然而，鼓励根据本规范达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本规范。
GB/T4588.3-2002印制板的设计和使用
GB/T2036-1994印制电路术语
IPC-SM-782表面贴焊盘设计标准
3、术语
3.1印制电路
在绝缘基材上按预定设计形成的印制元件或印制线路以及两者结合的导电图形。
3.2印制线路
在绝缘基材上形成的导电图形用于元器件之间的连接但不包括印制元件。
3.3印制板
印制电路或印制线路成品板的通称。
它包括刚性挠性和刚挠结合的单面双面和多层印制板等。
3.4原理图
借助图解符号示出特定电路安排的电气连接、各个元件和所完成功能的图。
3.5印制板组装图
说明刚性或挠性印制板上要装联的单独制造的各种元件以及结合这些元件实现特定功能所需资料的一种文件。
3.6网表
以计算机能够处理的格式，表示印制板内元件之间连接关系的设计数据。
在印制板计算机辅助设计中，一般根据输入的电路图自动生成网表。
3.7镀覆孔
孔壁镀覆金属的孔。
用于内层或外层导电图形之间或内外层导电图形之间的连接。
同义词金属化孔。
3.8导通孔
用于印制板不同层中导线之间电气互连的一种镀覆孔。
3.9盲孔
仅延伸到印制板一个表面的导通孔。
3.10埋孔
未延伸到印制板表面的导通孔。
3.11无连接盘孔
没有连接盘的镀覆孔。
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3.12元件孔
将元件接线端包括元件引线和引脚固定于印制板并实现电气连接的孔。
3.13安装孔
机械安装印制板或机械固定元件于印制板上所使用的孔。
3.14定位孔
指放置在板边缘上的用于电路板生产的非金属化孔。
3.15异性孔
指形状不为圆形,如为椭圆形,正方形的孔。
3.16热风整平
用过量熔融焊料涂覆印制板的全部可焊区域，然后用灼热的强力空气整平焊料的一种技术。
3.17光学定位点
指为了满足电路板自动化生产需要,而在板上放置的用于元件贴装和板测试定位的特殊焊盘。
3.18负片（Negative）
指一块区域,在计算机和胶片中看来是透明的地方代表有物质（如铜箔,阻焊….）。
负片主要用于内层,当有大面积的敷铜时,使用正片将产生非常大的输出数据,导致无法光绘,因此采用负片。
3.19正片（Positive）
与负片定义相反。
3.20回流焊（ReflowSoldering）
一种焊接工艺,既熔化已放在焊点上的焊料,形成焊点。
主要用于表面贴装元件的焊接。
3.21波峰焊（WaveSolder）
一种能焊接大量焊点的工艺,即在熔化焊料形成的波峰上,通过印制板,形成焊点.主要用于插脚元件的焊接。
3.22PBA（PrintBoardAssembly）
指装配元器件后的电路板。
3.23布局
PCB设计过程中，按照设计要求，把元器件放置到板上的过程。
3.24仿真
在器件的IBISMODEL或SPICEMODEL支持下，利用EDA设计工具对PCB的布局、布线效果进行仿真分析，从而在单板的物理实现之前发现设计中存在的EMC问题、时序问题和信号完整性问题，并找出适当的解决方案。
4、目的
4.1本规范归定了本公司PCB设计的流程和设计原则，主要目的是为PCB设计者提供必须遵循的规则和约定。
4.2提高PCB设计质量和设计效率。
提高PCB的可生产性、可测试、可维护性。
4.3目前采用的软件
根据公司目前的实际情况需要,现采用POWERPCB50（含POWERLOGIC）和PROTEL99SE两种软件,将来根据情
况再采用别的软件。
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5、设计任务受理
5.1PCB设计申请流程
当项目硬件人员需要进行PCB设计时，须在《PCB设计投板申请表》中提出投板申请，经项目经理和
研发部经理批准后，按流程送达指定的PCB设计部门审批，此时项目硬件人员须准备好以下资料：
a）经过评审的、正确的原理图，包括纸质文件和电子文件；
b）带有MRPII元件编码的正式BOM表；
c）PCB结构图，应标明其外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布线区等相关尺寸；
d）对于新器件，即无MRPII编码的器件，需要提供封装资料。
以上资料经指定的PCB设计部门审批通过，并指定PCB设计者后方可开始PCB设计。
5.2理解设计要求并制定设计计划
a）仔细审阅原理图，理解电路的工作条件。
如模拟电路的工作频率，数字电路的工作速度等与布
线要求相关的要素。
理解电路的基本功能、在系统中的作用等相关问题。
b）在与原理图设计者充分交流的基础上，确认板上的关键网络，如电源、时钟、高速总线等，了
解其布线要求。
c）根据《硬件原理图设计规范》的要求，对原理图进行规范性审查。
对于原理图中不符合硬件原
理图设计规范的地方，要明确指出，并积极协助原理图设计者进行修改。
d）在与原理图设计者交流的基础上制定出单板的PCB设计计划，填写设计记录表，计划要包含设计
过程中原理图输入、布局完成、布线完成、信号完整性分析、光绘完成等关键检查点的时间要求。
设计计划应由PCB设计者和原理图设计者双方签字认可。
必要时，设计计划应征得上级主管的批准。
6、设计过程
6.1创建网络表
a）网络表是原理图与PCB的接口文件，PCB设计人员应根据所用的原理图和PCB设计工具的特性，
选用正确的网络表格式，创建符合要求的网络表。
b）创建网络表的过程中，应根据原理图设计工具的特性，积极协助原理图设计者排除错误。
保证
网络表的正确性和完整性。
c）确定器件的封装（PCBFOOTPRINT）。
d）相关规则设置应根据不同软件而进行不同的设置。
6.2创建PCB板
a）根据单板结构图或对应的标准板框,创建PCB设计文件；
b）注意正确选定单板坐标原点的位置，原点的设置原则：
（1）单板左边和下边的延长线交汇点；
（2）单板左下角的第一个焊盘；
（3）板框四周倒圆角，倒角半径5mm。
特殊情况参考结构设计要求。
6.3布局
6.3.1根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予
不可移动属性,按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。
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6.3.2根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。
根据某些元件
的特殊要求，设置禁止布线区。
6.3.3综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。
加工工艺的优选顺序为：
元件面单面贴装元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰
成型）双面贴装元件面贴、插混装、焊接面贴装。
6.3.4布局操作的基本原则
a）遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局,距板边距离大于5mm,PCB的板框通常用10mil的线绘制；
b）布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件；
c）布局应尽量满足以下要求:
（1）总的连线尽可能短，关键信号线最短；
（2）高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开；
（3）模拟信号与数字信号分开；
（4）高频信号与低频信号分开；
（5）高频元器件的间隔要充分；
（6）高速的元件（和外界接口的）应尽量靠近连接器，见图1。
图1
d）相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；
e）按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；
f）器件布局栅格的设置，一般IC器件布局时，栅格应为50mil～100mil,小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不少于25mil；
g）如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。
6.3.5同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。
同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或
Y方向上保持一致，便于生产和检验。
6.3.6发热元件一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度敏感器件应远
离发热量大的元器件。
6.3.7元器件的排列要便于调试和维修，即小元件周围不能放置大元件、需调试的元器件周围要有足够
的空间。
6.3.8需用波峰焊工艺生产的单板，其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。
当安装孔需要接地时,
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应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。
6.3.9焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直，阻排及SOP
（PIN间距大于等于1.27mm）元器件轴向与传送方向平行；PIN间距小于1.27mm（50mil）的IC、SOJ、PLCC、
QFP等有源元件避免用波峰焊焊接（特殊情况由工艺和结构相关人员确认）。
6.3.10BGA与相邻元件的距离>5mm。
其它贴片元件相互间的距离>0.7mm；贴装元件焊盘的外侧与相邻插
装元件的外侧距离大于2mm；有压接件的PCB，压接的接插件周围5mm内不能有插装元、器件，在焊接面其
周围5mm内也不能有贴装元、器件（特殊情况由工艺和结构相关人员确认）。
6.3.11IC去偶电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短。
6.3.12元件布局时,应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起,以便于电源分隔。
6.3.13用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根据其属性合理布置。
串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端，距离一般不超过500mil。
匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端与终端，对于多负载的终端匹配一定要在信号的最远端匹配。
6.3.14质量较大的元器件应避免放在板的中心,应靠近板在机箱中的固定边放置。
6.3.15带高压的元器件应尽量放在调试时手不易触及的地方。
6.3.16光学定位点（Mark点）布局规范,为了满足SMC的自动化生产处理的需要,必须在PCB的表面和底层
上添加光学定位点，设计要求见表1。
表1
CHECK项目
设计要求
备注及附图
形状
要求Mark点标记为实心圆。
组成
一个完整的MARK点包括：
标记点（或特征点）和空旷区域。
位置
1）Mark点位于电路板或组合板上的对角线相对位置且尽可能地距离分开，最好分布在最长对角线位置。
2）为保证贴装精度的要求，SMT要求：
Jan-01-06起在SMT试跑的所有机种（包括衍生机种），每1pcsPCB板内必须至少有一对符合设计要求的可供SMT机器识别的MARK点，即必须有单板MARK（单板和拼板时，板内MARK位置如右图所示）。
拼板MARK或组合MARK只起辅助定位的作用。
3）拼板时，每一单板的MARK点相对位置必须一样。
不能因为任何原因而挪动拼板中任一单板上MARK点的位置，而导致各单板MARK点位置不对称。
4）PCB板上所有MARK点只有满足：
在同一对角线上且成对出现的两个MARK，方才有效。
因此MARK点都必须成对出现，才能使用。
尺寸
1）Mark点标记最小的直径为1.0mm[0.040"]，最大直径是3.0mm[0.120"]。
Mark点标记在同一块印制板上尺寸变化不能超过25微米[0.001"]。
2）特别强调：
同一板号PCB上所有Mark点的大小必须一致（包括不同厂家生产的同一板号的PCB）。
3）建议RD-layout将所有图档的Mark点标记直径统一为1.0mm。
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表1（续）
CHECK
项目
设计要求
备注及附图
边缘
距离
Mark点（边缘）距离印制板边缘（有工艺边时含工艺边）必须≥5.0mm[0.200"]（机器夹持PCB最小间距要求），且必须在PCB板内而非在板边，并满足最小的Mark点空旷度要求。
强调：
所指为MARK点边缘距板边距离≥5.0mm[0.200"]，而非MARK点中心。
空旷度
要求
在Mark点标记周围，必须有一块没有其它电路特征或标记的空旷面积。
空旷区圆半径r≥2R,R为MARK点半径,r达到3R时，机器识别效果更好。
常有发现MARK点空旷区为字符层所遮挡或为V-CUT所切割，造成SMT机器无法识别。
材料
Mark点标记可以是裸铜、清澈的防氧化涂层保护的裸铜、镀镍或镀锡、或焊锡涂层。
如果使用阻焊（soldermask），不应该覆盖Mark点或其空旷区域。
6.3.17PCB板上表面贴装元件的参考点
QFP、CSP、BGA等重要元件引脚中心距小于0.6mm时,在其对角线上增加2～3个参考点,见图2。
图2
6.3.18布局完成后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性，并且确认单板、背板和接插件
的信号对应关系，经确认无误后方可开始布线。
6.4设置布线约束条件
6.4.1报告设计参数
布局基本确定后，应用PCB设计工具的统计功能，报告网络数量，网络密度，平均管脚密度等基本参
数，以便确定所需要的信号布线层数。
信号层数的确定可参考表2的经验数据。
表2
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注：
PIN密度的定义为板面积（平方英寸）/（板上管脚总数/14）。
布线层数的具体确定还要考虑单板的可靠性要求，信号的工作速度，制造成本和交货期等因素。
6.4.2布线层设置
在高速数字电路设计中，电源与地层应尽量靠在一起，中间不安排布线。
所有布线层都尽量靠近一平面层，优选地平面为走线隔离层。
为了减少层间信号的电磁干扰，相邻布线层的信号线走向应取垂直方向。
可以根据需要设计1～2个阻抗控制层，如果需要更多的阻抗控制层需要与PCB厂家协商。
阻抗控制层要按要求标注清楚。
将单板上有阻抗控制要求的网络布线分布在阻抗控制层上。
6.4.3线宽和线间距的设置
线宽和线间距的设置要考虑相关因素。
6.4.3.1单板的密度。
板的密度越高，倾向于使用更细的线宽和更窄的间隙。
6.4.3.2信号的电流强度。
当信号的平均电流较大时，应考虑布线宽度所能承载的的电流，线宽可参考
表3的数据。
PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系不同厚度，不同宽度的铜箔的载流量。
表3
注：
1.用铜皮作导线通过大电流时，铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。
2.在PCB设计加工中，常用OZ（盎司）作为铜皮厚度的单位，1OZ铜厚的定义为1平方英尺面积内铜箔的重量为一盎，对应的物理厚度为35μm；2OZ铜厚为70μm。
6.4.4电路工作电压
线间距的设置应考虑其介电强度。
6.4.5输入150V-300V电源最小空气间隙及爬电距离见表4。
表4
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6.4.5输入300V-600V电源最小空气间隙及爬电距离见表5
表5
6.4.6可靠性要求
可靠性要求高时，倾向于使用较宽的布线和较大的间距。
6.4.7PCB加工技术限制,国内国际先进水平推荐使用
最小线宽/间距6mil/6mil4mil/4mil；
极限最小线宽/间距4mil/6mil2mil/2mil；
6.4.8孔的设置
过线孔制成板的最小孔径定义取决于板厚度，板厚孔径比应小于5～8。
孔径优选系列如下：
a）孔径：
24mil20mil16mil12mil8
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