印制电路板设计规范.docx
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印制电路板设计规范
印制电路板设计规范
目 录
1主题内容与适用范围
本规范规定了印刷电路板（以下简称印制板）设计中的基本原则、技术要求和数据。
2引用标准
GB1360印制电路网格
GB2063印制电路名词术语和定义
GB4722印制电路用覆铜箔层压板试验方法
GB4723印制电路用覆铜箔酚醛纸层压板
GB4724印制电路用覆铜箔环氧纸层压板
GB4725印制电路用覆铜箔环氧玻璃布层压板
GB1238金属镀层及化学处理表示方法
GB4588.2-88有金属化孔单、双面印制板技术条件
GB4588.3-88印制电路设计和使用
美国IPC-A-600E印制板的可接收性
3印制板类型
A.按基材分类
1．纸基印制板：
酚醛纸基印制板、环氧纸基印制板
2．玻璃布基印制板：
环氧玻璃布印制板、聚四氟乙烯玻璃布印制板
3．合成纤维印制板：
环氧合成纤维印制板
4．陶瓷基底印制板
5．金属芯基印制板
B.按结构分类：
刚性印制板、挠性印制板和刚挠结合印制板。
刚性印制板分为：
单面板、双面板（非金属化孔双面板、金属化孔双面板、银（碳）贯孔双面板）、多层板等。
挠性印制板分为：
单面板、双面板、多层板
C.按工艺分类:
沉镍金板:
沉积层含镍金层金属,其中Ni≥2.5μm，Au≥0.1μm,导电性好，易上锡。
多用在贴片较多的产品上，但对BONDING的焊接条件要求较高，难以承受高温高力度焊接，不适宜强腐蚀的环境。
适用范围：
一般通讯产品，计算机及消费类和商务类产品。
镀镍金板:
镀层含铜镍金三层金属，其中Ni≥2.5μm，Au≥0.02μm，特点是镀层内应力较大，耐磨度高，但相对地焊接着锡性欠佳。
适用范围：
BONGDING板及插卡板，一般通讯产品，计算机卡板和消费类与商务类产品。
金手指喷锡板：
包括镍金锡三层，其中Ni≥2.5μm，Au≥0.05μm,Sn≥5.0μm，其明显特点是承受力较大。
适用范围：
工业控制板，通讯设备产品，计算机手插卡及计算机外置产品等。
喷锡板：
包括铜锡两层金属，其中Cu≥25μm,Sn≥5.0μm，其特点是能适应环境较差的条件，且焊锡性能较好。
适宜高温及有腐蚀性的环境。
适用范围：
要求较高的工业控制设备产品，通讯产品和商务设备，仪器及军事装备产品等。
黑氧化喷锡板：
镀铜后深氧化再喷锡，其中Cu≥25μm,Sn≥5.0μm，适应条件较恶劣的酸碱环境。
适用范围：
工业控制设备产品等。
4材料及选用原则
4．1材料
4．1．1制板常用的覆铜箔层压板和基材
层压板标准
覆铜板
基材
树脂
特性
NEMA
JIS
UL-94
GB
电气性能
机械性能
XP
纸
酚醛
一般绝缘性（1000兆欧以上）
加热冲切
XPC
PP-7
94HB
CPFCP-04
低温冲切
XXP
XXPC
较高绝缘性（10000兆欧以上）
加热冲切
低温冲切
XXXP
XXXP
高绝缘性（100000兆欧以上）
加热冲切
XXXPC
XXXPC
低温冲切
FR-1
PP-7F
94-V0
CPFCP-09F
FR-2
FR-2
低温冲切、阻燃
FR-3
FR-3
环氧
低温冲切、阻燃
G-10
CEPGC-31
G-10
玻璃纤维布
环氧
G-11
G-11
耐热
FR-4
CEPGC-32F
FR-4
阻燃
FR-5
FR-5
耐热、阻燃
CEM-1
CEPCP（G）-23F
CEM-1
玻璃纤维布和纸
环氧
阻燃
CEM-3
CEM-3
玻璃纤维布和玻璃纤维纸
阻燃
注：
NEMA为美国电气工程学会标准。
4．1．1．1刚性印制板用覆铜箔层压板
a．覆铜箔酚醛纸质层压板：
该材料是以酚醛树脂为粘合剂，纤维素纤维纸为增强材料的电工绝缘纸层压板作为基材。
其特性是工作温度较低、耐潮湿性差，但成本低、价格便宜，技术要求符合GB4723。
b．覆铜箔环氧纸层压板：
该材料是以环氧树脂为粘合剂，纤维素纤维纸为增强材料的电工绝缘纸层压板作为基材，其电气性能、机械性能比酚醛纸质板有改善，技术要求符合GB4724,应用于环境条件较好的电子仪器中。
c．覆铜箔环氧玻璃布层压板：
该材料是以环氧树脂为粘合剂，玻璃纤维布为增强材料的层压板作为基材，其机械性能、尺寸稳定性、抗冲击性等都比纸质层压板好。
其电气性能优良、工作温度较高，受环境温度影响小，被广泛应用于仪器和电子设备中。
技术要求符合GB4725。
d．覆铜箔聚四氟乙烯玻璃层压板：
该材料是以聚四氟乙烯为粘合剂，玻璃纤维布为增强材料的层压板作为基材。
它的介电性能优良、耐高温、耐潮湿、化学稳定性好，工作温度范围宽，是比较理想的高频、微波电子设备用的印制板材,但成本高，刚性较差。
e．自熄性（阻燃性）覆铜箔层压板：
此种材料除具有上述同类覆铜箔层压板的相应性能外，还具有阻燃性，对单个电子元件偶然过热引起的着火危险和小火蔓延具有有限的抵抗能力。
该材料出厂时都有红色标记。
适用于任何有防火要求的电子设备。
4．1．1．2挠性印制板基材
挠性印制板基材，是将铜箔粘合在薄的塑料基片上而制成。
常用的塑料薄膜基材如下：
a．聚酯薄膜：
它的工作℃温度为80~130℃。
熔点低，在锡焊温度下易软化变形；
b．聚酰亚胺薄膜：
它具有良好的可挠性，只要通过预热处理除去所吸收的潮气，就可以进行安全焊接。
一般粘接型聚酰亚胺薄膜可在150℃下连续工作。
用氟化乙丙烯（FEP）作中间薄膜，并以特殊的熔结型胶粘剂粘接的聚酰亚胺材料，可在250℃下使用；
c．氟化乙丙烯薄膜（FEP）：
通常与聚酰亚胺或玻璃布结合在一起使用。
具有良好的可挠性和较高的耐潮、耐酸和耐溶剂性能。
d．芳香聚酰胺纸：
具有良好的介电性能与耐热性，但有较大的吸湿性，最高可达13％以上，并且尺寸稳定性随湿度的变化而迅速变化。
4．1．1．3多层板用的预浸渍B阶段环氧玻璃布粘接片
此种材料是用于生产多层板时，将各层分离的导电图形的单片印制板（单面或双面）层压粘合在一起的粘接材料。
层压后并起绝缘层作用。
它是用无碱玻璃布预浸渍环氧树脂，固化到B阶段。
当多层板压制成型后，环氧树脂完全固化成为刚性板。
生产工艺和设计对于预浸渍粘接片均有严格的要求。
4．1．2覆铜箔层压板的主要性能指标
4．1．2．1覆铜箔层压板的规格和铜箔厚度
常规覆铜箔层压板的规格为1020mm×1020mm和1020mm×1220mm。
单、双面覆铜箔层压板的标称厚度及其允许偏差见表１。
表１ Unit:
mm
标称厚度
单点偏差
精
粗
0.2
0.5
±0.07
0.7
±0.09
0.8
±0.09
±0.15
1.0
±0.11
±0.17
1.2
±0.12
±0.18
1.5
±0.14
±0.20
1.6
±0.14
±0.20
2.0
±0.15
±0.23
2.4
±0.18
±0.25
3.2
±0.20
±0.30
6.4
±0.30
±0.56
铜箔的单位面积的质量与厚度的允许偏差应符合表２的规定。
表２ Unit:
mm
单位面积质量g/㎡㎡
相应铜箔的厚度μm
标称值
偏差
标称值
偏差
精
粗
精
粗
152
±5
±10
18
±2.5
±5
230
±5
±10
25
±2.5
±5
305
±5
±10
35
±2.5
±5
610
±5
±10
70
±4.0
±8
915
±5
±10
105
±5.0
±10
铜箔的厚度单位换算：
18微米（μm）=0.5盎司（OZ）
35微米（μm）=1.0盎司（OZ）
70微米（μm）=2.0盎司（OZ）
多层板用的薄覆铜箔层压片，其厚度标准只给出尺寸范围，而不是固定值。
其铜箔厚度及覆铜箔方式（单面或双面、有胶板或无胶板）由供需双方共同商定。
4．1．2．2其它性能
除4.1.2.1外，覆铜箔层压板的性能还有：
抗剥强度、翘曲度、抗电强度、绝缘电阻、介电常数、介质损耗角正切值、耐热冲击、吸湿性、阻燃性等。
其技术要求均应符合GB4723－4725的相应规定。
4．2材料的选用原则
设计印制板时，应根据下列因素选择合适的材料。
a.印制板的类型；
b.制造工艺（减成法、加成法、半加成法）；
c.工作及贮存环境；
d.机械性能要求；
e.电气性能要求；
f.特殊性能要求（如阻燃性等）。
4.2.1印制板的经济尺寸
PCB板厂的原材料一般都是1020mm×1020mm和1020mm×1220mm规格，选择合适的PCB尺寸，可提高板材的利用率。
下表列出最合适的PCB板尺寸规格，供设计时参考。
PCB板经济尺寸表
397
（3）
297
（4）
237
（5）
197
（6）
168
（7）
147
（8）
130
（9）
117
（10）
106
（11）
97
（12）
89
（13）
83
（14）
77
（15）
72
（16）
68
（17）
64
（18）
60
（19）
57
（20）
330
（3）
9
12
15
18
21
24
27
30
33
36
39
42
45
48
51
54
57
60
247
（4）
12
16
20
24
28
32
36
40
44
48
52
56
60
64
68
72
76
80
197
（5）
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
70
75
80
85
90
95
100
163
（6）
18
24
30
36
42
48
54
60
66
72
78
84
90
96
102
108
114
120
140
（7）
21
28
35
42
49
56
63
70
77
84
91
98
105
112
119
126
133
140
122
（8）
24
32
40
48
56
64
72
80
88
96
104
112
120
128
136
144
152
160
108
（9）
27
36
45
54
63
72
81
90
99
108
117
126
135
144
153
162
171
180
97
（10）
30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
130
140
150
160
170
180
190
200
87
（11）
33
44
55
66
77
88
99
110
121
132
143
154
165
176
187
198
209
220
80
（12）
36
48
60
72
84
96
108
120
132
144
156
168
180
192
204
216
228
240
74
（13）
39
52
65
78
91
104
117
130
143
156
169
182
195
208
221
234
247
260
68
（14）
42
56
70
84
98
112
126
140
154
168
182
196
210
224
238
252
266
280
63
（15）
45
60
75
90
105
120
135
150
165
180
195
210
225
240
255
270
285
300
60
（16）
48
64
80
96
112
128
144
160
176
192
208
224
240
256
272
288
304
320
56
（17）
51
68
85
102
119
136
153
170
187
204
221
238
255
272
289
306
323
340
53
（18）
54
72
90
108
126
144
162
180
198
216
234
252
270
288
306
324
342
360
5表面涂覆（镀覆）层
表面涂覆层的种类可能影响生产工艺、生产成本和印制板的寿命、可焊性、接触性等性能，所以应根据印制板的用途和使用环境选择一种合适的涂覆层。
5．1金属涂（镀）覆层
所有的外层导电图形（包括金属化孔、连接盘等）都应被焊料或电镀锡－铅合金以及设计文件允许的其它涂覆层涂覆。
在任何两种涂覆层的交界处，不允许有直接露铜底层的现象。
a.锡－铅合金或锡：
该镀层是阳极性镀层，用来提高可焊性和保护印制导线的铜基体。
其厚度取决于所采用的工艺。
当采用电镀锡－铅合金时，其镀层厚度通常为8—15μm。
热熔后，在焊盘和孔壁之间交界处厚度很薄，可小至1μm。
电镀锡铅合金的成份中，锡的含量在60％－70％之间，最好是Sn63％；
b.铜：
电镀铜主要用于图形电镀或金属化孔电镀加厚层。
铜层的纯度最低应为99.5％，平均厚度不小于25μm；喷锡板孔壁铜厚：
0.7-1毫英寸（18-25微米）；闪镀金板孔壁铜厚：
0.2-0.6毫英寸（5-15微米）。
c．金：
在印制板上．金镀层主要用于印制接触点和采用热压焊、超声焊的部位。
闪镀金厚度：
0.4-2微英寸（0.01-0.05微米）；金手指金厚：
10-30微英寸（0.25-0.75微米）。
金镀层一般不用于锡焊部位。
因为金与锡容易合金化形成金锡合金，造成焊点发脆引起干焊和改变焊料槽的成份。
d．镍：
电镀金之前，在铜层上先镀一层低应力镍，以便在铜和金之间形成一阻挡层，防止铜向金层扩散，减小孔隙率，提高防护性和耐磨性。
镍层厚度一般为5—7μm。
主要用于印制开关和印制插头的接触点；
e．银上镀铑：
镍上镀金后再镀铑。
主要用于印制接触点上；
f．锡镍合金：
主要用于印制接触点上。
5．2非金属涂覆层
印制板表面也可以采用非金属涂覆层。
主要有以下几种。
a.可焊性涂覆层：
用作保护导电图形的可焊性，是一种暂时性保护涂层。
它也可以作为助焊剂锡焊后除去。
（如松香基或树脂型助焊剂）
b.阻焊涂覆层：
用作保护导电图形在规定区域焊接和防止导电图形之间桥接的涂层。
该涂层在焊接后一般不去掉，可以作为一种永久性保护层。
阻焊膜与焊盘间尺寸≥0.05mm。
c.保护性涂覆层：
用于提高或保护印制板电性能。
可以在焊接前或焊接后涂覆。
焊接前涂覆常用DJB823固体保护膜；焊接后的印制板组装件涂覆又称为敷形涂覆。
起三防作用。
常用的涂料有：
聚氨酯清漆、聚氨酯有机硅改性清漆和丙烯酸清漆等。
6印制板的结构尺寸
6．1印制板的基本尺寸要素
印制板的基本尺寸要求见图6－1。
图6－1印制板基本尺寸要素
A：
孔中心距d1:
钻孔直径E：
层间间距b:
导线宽度d2：
孔金属化后直径
S:
导线间距c:
层间重合度D1：
表层连接盘直径t:
导体厚度
D2:
内层连接盘直径部h:
印制板厚度
6．2形状及尺寸
印制板的形状原则上可以是任意的，但考虑到整机空间的限制和易于加工，在满足空间布局要求的前提下，力求简单。
一般为长宽比例不太悬殊的长方形。
对于板面较大容易产生翘曲变形的印制板，须采用加强筋或边框等措施进行加固。
6．3厚度
6．3．1印制板的厚度
印制板的厚度应根据印制板的功能及所安装的元器件的质量、与之相匹配的插座的规格，印制板的外形尺寸以及所承受的机械负荷来选择。
6．3．2多层印制板中间绝缘层的厚度
多层印制板中间各导电层之间绝缘层的厚度，应根据其电气性能和结构性能的需要来决定。
在两相邻导电层之间，至少应有0.09mm厚的绝缘材料，且其粘接片不少于两片。
6．4孔的尺寸及公差
6．4．1非金属化孔的尺寸
非金属化孔标称直径按所插入元件引线的标称直径来考虑。
一般优选的标称孔径及公差见表6－1。
表6－1mm
孔标称孔径
0.4，0.5,0.6,0.8,0.9
1.0，1.2，1.6，2.0
公差
±0.05
±0.10
6．4．2金属化孔的尺寸
在同一块印制板上应尽量减少不同尺寸孔的种类。
金属化孔的直径与板厚之比最好不小于1：
3。
过小的比例使加工困难、质量难于保证，且成本较高。
只作贯穿连接的中继孔，其公差，特别是最小孔公差，一般没有严格要求．
用作安装元、器件的金属化孔，对应于孔的标称直径，允许的最小孔径见表6－2。
对应于孔的标称直径，允许的最大孔径应考虑6．4．1的因素来确定。
表6－2mm
孔标称直径
0.4
0.5
0.6
0.8
0.9
1.0
1.2
1.6
2.0
最小孔径
0.35
0.45
0.55
0.75
0.85
0.9
1.1
1.5
1.9
金属化孔壁铜层平均厚度≥25μm，最小厚度≥20μm。
镀层厚度允许偏差0％－80％。
6．4．3异形孔的尺寸
应尽量避免使用异形孔。
特殊情况下可用矩形孔作安装异形孔。
在同一块板上异形孔的种类应尽量少，一般不要求金属化。
矩形孔优选的标称尺寸及允许偏差见表6－3。
表6－3mm
标称尺寸
1×2,1×3,2×3,1×4,2×4,1×5,1×n,2×n
允许偏差
±0.10
注：
n≤10的正整数。
6．4．4元件孔与插入元件引线后的间隙
元件孔插入元件引线后的间隙，可由下式计算
d1－d0＞2δ1＋2δ2＋Δ1＋Δ2
（1）
式中：
d1—钻孔标称直径
d0—元件引线标称直径
δ1—金属化孔壁厚度（非金属化孔可不考虑此项）
δ２—元件引线搪锡层厚度
Δ1—钻孔孔径偏差
Δ2——元件引线直径偏差。
一般取d1－d0取0.2～0.4mm，要金属化的孔取0.3～0.4mm。
对于矩形引线，d0则为矩形横截面的对角线，并且孔径不大于矩形引线厚度方向尺寸的0.7mm，如图6－2所示。
图6－2
A+B≤0.7mm
6．5孔位和图形位置
6．5．1坐标网格
孔位和导电图形位置设计时应优先选用符合GB1360规定的坐标网格系统。
公制网格：
2.50mm
英制网格：
2.54mm
辅助网格为1.25mm和0.625mm。
6．5．2参考基准
为了制造和检查图形定位（包括孔图），建议使用参考基准，包括基准线、基准孔和基准标记。
在同一块板上所有图形都应使用相同的参考基准。
通常是采用两条正交的直线，当在印制板外形线内设置参考基准时，必须标出参考基准到印制板边缘的尺寸及公差，如图6－3所示。
图6－3参考基准
基准孔是圆孔，准基准孔是与基准孔径相同宽度的特有形状构成。
6．5．2．1基准标记和元件位置标记
（1）标记和元件位置标记的形状及尺寸
基准标记和元件位置标记之形状为圆形，直径为1.0mm。
（2）基准标记直径及元件位置标记直径的允许误差
基准标记直径及元件位置标记直径的允许误差在专项标准中规定。
6．5．3孔中心位置及公差
元件孔和安装孔的中心应位于坐标网格的交点上。
当元件孔、安装孔成组作圆形排列时，孔组的共同中心必须在格子的交点上，并且安装孔中至少有一个孔的中心位于上述同一坐标网格的交点上。
如图6－4所示。
图6－4
当元件孔、安装孔成组作非圆形排列时，至少应有一个孔中心位于网格的交点上，并且其它孔至少有一个孔的中心位于上述交点的同一坐标线上。
元件孔、中继孔的中心位置公差，在满足6.5.6和6.6.1要求的前提下，一般不大于0.2mm。
安装孔以及其它相互之间有尺寸要求的孔，其公差建议按表6－4的规定选取。
表6－4mm
精度要求
规定的孔位置和参考基准之间的距离
≤150
＞150
高
±0.05
±0.1
较高
±0.01
±0.2
一般
±0.20
±0.4
6．5．4孔间距
任意两个相邻的机械安装孔的边缘之间的最小距离应大于印制板厚度。
6．5．5孔边缘与印制板边缘的距离
孔边缘与印制板边缘的最小距离应大于印制板厚度。
6．5．6孔和连接盘的错位
孔和连接盘之间容易产生错位。
采用6.5.2的参考基准后，只能减小错位值，但不能消除。
对要求连接盘包围的孔，其错位程度应不使连接盘环宽的减少超过6.6的规定。
为减少加工中造成的错位，有时可在连接盘中心设置钻孔导向点。
导向点应与连接盘同心并小于所需钻孔的孔径，一般导向点直径取0.4mm。
6．6连接盘（焊盘）
6．6．1连接盘尺寸
连接盘尺寸的确定，应考虑钻孔方式、最小环宽、层间允许偏差、孔位允许偏差以及导线宽度允许偏差等因素。
为使焊点连接可靠、加工方便，连接盘的尺寸应尽可能大些。
无支撑孔周围的连接盘最小直径应至少比孔的最大直径大0.8mm。
围绕金属化孔的圆形连接盘最小直径应按下式考虑。
D＝d＋2W＋AP
（2）
式中：
D——连接盘最小直径；
d钻孔最大直径
W——允许最小环宽（金属化孔为0.15mm，非金属化孔为0.3mm）
AP——允许的孔位偏移或多层板有凹蚀要求时最大凹蚀余量的二倍。
一般连接盘的最小直径可参照表6－7选取。
表6－7㎜
钻孔直径
0.4
0.5
0.6
0.8
0.9
1.0
1.2
1.6
2.0
连接盘
最小直径
级
1.0
1.0
1.2
1.5
1.5
1.6
2.0
2.5
3.0
级
1.2
1.2
1
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