电源PCB布局和走线设计规范标准.docx
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电源PCB布局和走线设计规范标准
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A/0
第二次下发
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2012.9.21
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___________日期:
__________日期:
______
1.目的
规范电源产品的PCB布局设计、PCB工艺设计、PCB安规及EMC设计,规定PCB设计的相关参数,使得PCB的设计满足可生产性、可测试性、符合安规、EMC等的技术规范要求,在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势。
体现DFM(DesignForManufacture)的原则,提高生产效率和改善产品的质量
2.适用范围
本规范适用于本公司的电源产品的PCB设计
3.说明
本规范之前的相关标准、规范的内容如与本规范的规定相抵触的,以本规范为准。
若客户有特殊要求则以客户要求为准!
二合一电源中非电源部分按非电源产品规范执行
4.引用/参考标准或资料
TS—S0902010001<<信息技术设备PCB安规设计规范>>
TS—SOE0199001<<电子设备的强迫风冷热设计规范>>
TS—SOE0199002<<电子设备的自然冷却热设计规范>>
IEC60194<<印制板设计、制造与组装术语与定义>>(PrintedCircuitBoarddesignmanufactureandassembly-termsanddefinitions)
IPC—A—600F<<印制板的验收条件>>(Acceptablyofprintedboard)IEC60950
5.规范内容
5.1.创建PCB文件
5.1.1.结构工程师将客户提供的结构图转为PCB设计所需的dxf文件格式,PCB设计人员根据结构图(pdf文件和dxf文件)创建PCB文件:
首先确定板的属性,如:
单面板、双面板等等
5.1.2.PCB设计工程师将初始PCB图(由原理图设计人员提供的已导入元器件封装的PCB文件)转入到已创建的PCB文件中,并确认转入前后的一致性
5.1.3.PCB设计工程师根据要求设定PCB的各层定义,Top层,Bottom层按照结构图的正、反面定义
5.1.4.PCB设计工程师对PCB文件进行相关规则属性设置
5.2.PCB布局
5.2.1.根据结构图设置板框尺寸;布置安装孔、接插件等需要定位的器件,赋予这些安装孔和器件不可移动属性
5.2.2.根据结构和生产工艺要求设置印制板的禁止布线区、禁止布局区。
如:
安装孔周围,工艺边附近(工艺边的宽度为3mm)等
5.2.3.贴片元器件距板边的距离(拼板时考虑)为:
垂直方向摆放时﹥120mil;平行方向摆放时﹥80mil
5.2.4.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,单面插装→一面贴、一面插装,一次波峰成型→双面贴装。
根据加工工艺的要求确定拼板方式,如果采用过波峰焊的加工工艺,还应确定过波峰焊时PCBA的走动方向
5.2.5.布局操作:
一、要依照各模块电路的特性,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。
.二、参考原理图,根据电路的特性安排主要元器件布局。
三、要考虑各元件立体空间协调与安规距离的符合
5.2.6.过锡方向分析,散热分析,风向及风流量考虑(如:
散热片应怎样放、多厚、散热牙(翼)方向、散热面积多大最利于散热、散热片材质要求、辅助散热、风道方向、PIN脚稳固性、可靠度等)
5.2.7.布局应尽量满足以下要求:
初级电路与次级电路分开布局;交流回路,PFC、PWM回路,整流回路,滤波回路这四大回路包围的面积尽量小,各回路中功率元件引脚彼此尽量靠近,控制IC要尽量靠近被控制的MOS管,控制IC周边的元件尽量靠近IC布置
5.2.8.电解电容不可触及高发热元件,如大功率电阻,变压器,散热片
5.2.9所有金属管脚不能紧靠在相邻元件本体上,以防过锡时高温使元件管脚烫伤其它元件外壳而短路或爆裂
5.2.10.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
5.2.11.跳线不要放在IC及其它大体积塑胶外壳的元件下,避免短路或烫伤别的元器件。
5.2.12.SMD封装的IC摆放的方向必需与过锡炉的方向成平行,不可垂直,如下图
5.2.13.SMD封装的IC两端尽可能要预留2.0mm的空间不能摆元件,为了预防两端SMD元件吃锡不良。
如果布局上有困难,可允许预留1.0mm的空间
5.2.14.多脚元件应有第1脚及规律性的脚位标识(双列16PIN以上和单排10PIN以上均应进行脚位标识)PFCMOS和PWMMOS散热片必须接地,以减少共模干扰
5.2.15.对热敏感元件(如电解电容、IC、功率管等)应远离热源,变压器、电感、整流器等;发热量大的元件应放在出风口或边缘;散热片要顺着风的流向摆放;发热器件不能过于集中
5.2.16.功率电阻要选用立插封装摆放,以便散热或避免烧坏板子;如果是卧插封装,作业时一定要用打KIN元器件
5.2.17.考虑管子使用压条时,压条与周边元件不能相碰或出现加工抵触
5.2.18.贴片元件间的间距:
a.单面板:
PAD与PAD之间要求不小于0.75mm
b.双面板:
PAD于PAD之间要求不小于0.50mm
c.单面板/双面板:
PAD于板边间距要求不小于1.0mm;避免折板边损坏元件(机器分板);
d.贴片元件与A/I或R/I元件间的距离如图:
5.2.19.按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准布局
5.2.20.器件布局栅格的设置,一般IC器件布局时,栅格应为10、20mil,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10mil
5.2.21.如有特殊布局要求,应同原理图设计人员沟通后确定,需用波峰焊工艺生产的PCB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,应将该安装孔作成梅花孔
5.2.22.布局完成后要求原理图设计者检查器件封装的正确性及布局合理性,并且确认接插件的引脚与信号对应关系(比如:
FUSE所接的输入端为L端等),经确认无误后方可开始布线
5.3.PCB铜箔走线距离
5.3.1依照IEC60950-1/GB4943-2001(IT类)标准要求:
最小(空气间隙)爬电距离为:
初、次级间:
(4.0)5.0mm(≥150Vin),(1.6)3.2mm(≤150Vin)
初级对大地:
(2.0)2.5mm(≥150Vin),(1.0)1.6mm(≤150Vin)
初级对功能地:
(4.0)5.0mm(≥150Vin),(1.6)3.2mm(≤150Vin)
次级对大地或功能地:
(0.4)0.8mm(≥150Vin);(0.4)0.8mm(≤150Vin)
L对N:
(2.0)2.5mm(保险之前);(1.0)1.5mm(保险之后至大电解处)(≥150Vin)
(1.0)1.6mm(保险之前);(0.4)0.8mm(保险之后至大电解处)(≤150Vin)
电气间隙与爬电距离不区分:
原边其他直流高压:
1.5mm(≥150Vin);0.8mm(≤150Vin)
同类型线路间最小距离:
0.5mm(SMT0.4mm),局部短线可以用到0.4mm(SMT0.35mm)。
5.3.2依照IEC600065-1/GB8898-2001(AV类)标准要求:
最小空气间隙与爬电距离为:
(此标准两类距离不区分)
初、次级间:
6.0mm(≥150Vin),4.4mm(≤150Vin)
初级对大地:
3.0mm(≥150Vin),2.2mm(≤150Vin)
初级对功能地:
6.0mm(≥150Vin),4.4mm(≤150Vin)
次级对大地或功能地:
0.9mm(≥150Vin);0.9mm(≤150Vin)
L对N:
3.0mm(保险之前);1.7mm(保险之后至大电解处)(≥150Vin)
2.2mm(保险之前);0.9mm(保险之后至大电解处)(≤150Vin)
电气间隙与爬电距离不区分:
原边其他直流高压:
1.7mm(≥150Vin);0.9mm(≤150Vin)
同类型线路间最小距离:
0.5mm(SMT0.4mm),局部短线可以用到0.4mm(SMT0.35mm)
注:
1.以上为普通布板情况,特殊情况或未到之处请咨询安规工程师
2.初、次级同时靠近一个地时,初级到地距离+次级到地距离≥初、次级间距离
5.4.PCB布线
5.4.1.为了保证PCB加工时板边不出现断线的缺陷,PCB布线距离板边不能小于0.5mm
5.4.2.在布线时,不能有90度夹角的走线出现
5.4.3.IC相邻PIN脚不允许垂直于引脚相连
5.4.4.各类螺钉孔的禁布区范围内禁止有走线
5.4.5.逆变器高压输出的电路间隔要大于240mil,否则开槽≥1.0mm,并有高压符号标示
5.4.6.铜箔最小间距:
单/双面板0.40mm,特殊情况可以减小,但不超过4处
5.4.7.设计双面板时要注意,底部有金属外壳或绕铜线的元件,因插件时底部与PCB接触,顶层的焊盘要开小或不开,同时顶层走线要避开元件底部,以防短路发生不良。
5.4.9.双面板锰铜线顶层不要铺铜,锰铜线孔不做金属化;(锰铜丝等作为测量用的跳线,焊盘过孔要做成非金属化;若是金属化,那么焊接后,焊盘内的那段电阻将被短路,电阻的有效长度将变小而且不一致,从而导致测试结果不准确)。
5.4.10.布线时交流回路应远离PFC、PWM回路。
5.4.11.PFC、PWM回路要单点接地。
5.4.12..有金属与PCB接触的元件,禁止下面有元件跳线和走线。
5.4.13.金属膜电阻下不能走高压线(针对多面板)。
5.4.14.反馈线应尽量远离干扰源(如PFC电感、PFC二极管引线、MOS管)的引线,不得与它们靠近平行走线。
5.4.15.变压器下面禁止铺铜、走线及放置器件。
5.4.16.若铜箔入焊盘的宽度较焊盘的直径小时,则需加泪滴,如下图。
经常需拆取的元件,引脚焊盘周围须加大铺铜面积,以防拆取元件造成翘皮,如插座多PIN脚、晶体脚、单焊盘铜箔等有可能经常取插维修之焊盘。
5.4.17.布线要尽可能的短,特别是EMI线路,主回路及部分回路与电源线,大电流的铜箔要求走粗;主回路及各功能模块的参考点或地线要分开。
5.4.18.ICT测试焊盘:
测试焊盘直径以1.0mm为准,测试点与测试点之间不小于1.5mm,每个网络上不少于一个测试点,ICT测试治具作好后,其测试焊盘禁止移动,非不得已事先要与TE商量。
5.4.19.(过孔/贯穿孔)大小定义:
a.信号线过孔/贯穿孔一般可设置0.5~1mm。
b.过孔/贯穿孔不能放于SMD之焊盘中。
c.加载铜箔加过孔/贯穿孔时一般设置1.0mm,如接地,功率线等。
d.定位孔距器件或线路的安全距离大于15Mil,禁止布线。
5.4.20.如果接地是以焊接方式接入的,接地焊盘应设为通孔焊盘,接地孔直径≥3.5mm。
5.4.21.PCB板上的散热孔其直径不可大于3.0mm。
5.4.22.线条宽度要满足最大电流要求≥1mm/1A(铜厚1盎司)。
5.4.23.走线时IC的下方尽可能只走地线、电源线,尽可能在IC周围构成GND短路环。
同时尽可能构造初级GND短路环、次级GND短路环,以减少干扰。
5.4.24.当需要增加跳线时,跳线的命名为J1,J2......Jn,跳线的种类是以2.5mm的倍数增加,比如5.0mm;7.5mm;10mm......30mm等等。
5.4.25.裸露跳线下不能有走线和铺铜,以避免和板上的铜皮短路,绿油不能作为有效的绝缘。
5.4.26.所有元器件的焊盘禁止大面积铺铜(即要做"热焊盘"或"花孔")。
5.4.27.信号地与功率地要分开铺铜。
5.4.28.若电源初次级共金属件或外壳为金属机壳,则需同结构、安规、工艺共同讨论电源周边布线及放元件的方式,决定是否需要加辅助绝缘材料等
5.5.铺设防焊
5.5.1.主回路、大电流的铜箔上需铺设防焊,即增加拉载能力又帮助散热。
5.5.2.AI元件在下图所示阴影范围内禁止有非相同网络的走线和铺铜,也不可以放置其他贴片元件。
5.5.3.在高发热元件引脚下的铜箔要求铺设防焊以加强吃锡帮助散热。
5.5.4.大面积铺设防焊时可采用网状格式铺设。
5.5.5.针对大功率电源,L↔GN↔G共模电感要加放电锯齿,锯齿间要设防焊开窗;
5.5.6.A/I元件(如电阻、二极管、跳线)PIN脚下方防焊要闪开,防止过锡时发生短路。
5.5.7.需要过锡后才焊接的元件,焊盘要开流锡槽(C型孔),方向与过锡方向相反,宽度视孔的大小为0.5mm到1.0mm,如下图:
5.5.8脱锡焊盘
5.5.8.1插件元件每排引脚数较多,以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件时。
当相邻焊盘边缘间距为0.6mm-1.0mm时,须增加偷锡焊盘:
1.偷锡焊盘须加于元件出波峰焊端。
2.偷锡焊盘形状与元件引脚焊盘相等,即d1=d2。
3.偷锡焊盘与元件引脚焊盘间距为元件引脚间距,即D1=D2。
4.偷锡焊盘必要时可与出波峰焊端最后引脚焊盘连成一体,焊盘由具体情况而定
5.5.8.2多排脚的贴片元件,以元件轴向与过波峰焊方向平时,须增加偷锡焊盘:
1.偷锡焊盘须加于元件出波峰焊端。
2.偷锡焊盘宽度为元件焊盘宽度的2.5倍,长度与元件引脚焊盘相同。
3.
偷锡焊盘与元件脚焊盘的距离如下图所示。
4.偷锡焊盘必要时可与出波峰焊端最后引脚焊盘连成一体,焊盘面积d2=2.5d1
5.5.9防焊白漆:
插件引脚焊盘边缘间距0.5mm5.6.丝印摆放要求
5.6.1.所有元器件、安装孔、定位孔都有对应的丝印标号;元件位号要求水平或90度摆放,且不能被别的丝印盖住,不能放于焊盘上,方向一致。
5.6.2.PCB板上必须有以下标识:
1、PCB板名称
2、版本号
3、输入输出极性识
4、认证相关信息(包含认证号、板材型号、防火等级)
5、保险管的安规标识
保险丝附近有6项完整标识,有时可省去防爆特性与英文警告。
如F1F3.15H,250Vac。
a.包括保险丝标号:
F1
b.熔断特性:
F(快熔),T(慢熔)
c.额定电流值:
3.15A
d.额定电压值:
250Vac
e.防爆特性:
H(高防爆能力),L(低防爆能力)
f.英文警告标识:
“CAUTION:
ForContinuedProtectionAgainstRiskofFire,ReplaceOnlyWithSameTypeandRatingofFuse”。
或“WARNING:
ForContinuedProtectionAgainstRiskofFire,ReplaceOnlyWithSameTypeandRatingofFuse”。
若PCB上没有空间排布英文警告标识,可将英文警告标识放到产品的使用说明书中说明。
5.6.3.有必要有以下标识:
3、ACT或myACT标志(ACT标志用于国内客户,myACT用于国外客户)
4、制作或修改日期
注:
各字符或标志之间不能引起任何误会
5.6.4.PCB板的丝印文字字体需统一(可设为系统默认状态DEFAULT),大小可分为几种,如:
a.PCB板名称大小不得小于Height:
100mil;(以工程部发放的产品型号为依据)
b.年月日及PCB版本号大小不得小于Height:
80mil;Width:
8mil,
如:
“041103”表示2004年11月3日;PCB版本号表示格式为Vx.x可放在年月日的后面,中间用空格隔开
c.警告标识,警告文字内容一致不能更改,字高≧1.5mm,
d.重要器件接插座、LN等可用Height:
80mil;Width:
12mil,其它字符可统一用小些的,但不得小于Height:
45mil;Width:
6mil;
5.6.5.单面板顶层文字用黑色油墨,底层文字用白色油墨,双面板顶层文字和底层文字全部用白色油墨。
5.6.6.PCB上的安装孔用丝印H1、H2、…Hn进行标识;在外接黄绿线的螺丝孔边加上接地符号。
原理图中常见的接地符号有:
PE,PGND,FG-保护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流48V(+24V)电源(电池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;AGND-模拟地;LGND-防雷保护地”。
5.6.7.对于电解电容、二极管等有极性的器件在每个功能单元内尽量保持方向一致,有极性元器件其极性在丝印图上表示清楚,极性方向标记应易于辨认。
有方向的接插件其方向在丝印图上表示清楚。
5.6.8.一次侧和二次侧电路用隔离带隔开,隔离带要清晰明确。
5.6.9.为了保证器件的焊接可靠性,要求器件焊盘上无丝印。
5.6.10为了保证搪锡的锡道连续性,要求需搪锡的锡道上无丝印。
5.6.11.为了便于器件插装和维修,器件位号不应被安装后器件所遮挡。
5.6.12.丝印不能压在导通孔、焊盘上,以免开阻焊窗时造成部分丝印丢失,影响识别(密度较高,PCB上不需作丝印的除外)。
5.6.13.三极管或MOS一般要在丝印层标出E,C,B或G,D,S脚位。
5.6.14每一块PCB上都必须用实心箭头在板边标出过锡方向。
5.6.15.PCB元器件的位号标识符必须和原理图、位号图及BOM清单中的标识符号一致。
5.7.基准点要求
5.7.1.基准点用于锡膏印刷和元件贴片时的光学定位。
根据基准点在PCB上的作用分别为拼板基准点,单元基准点,局部基准点。
5.7.2.基准点的标准为内圆直径40mil,外圆直径100mil并要阻焊开窗:
阻焊形状为基准点同心圆形直径的两倍。
5.7.3.有表面贴片器件的PCB板对角至少有两个或两个以上不对称基准点。
5.7.4.为了保证印刷和贴片的识别效果,基准点范围内应无其它走线及丝印。
5.7.5.需要拼板的单元板,每块单元板上尽量保证有基准点,若由于空间原因单元板上无法布下基准点,单元板上无基准点的情况下,必须保证拼板工艺边上有基准点。
5.8.PCB设计检查
5.8.1.检查交流回路,PFC,PWM整流回路,滤波回路是否回路面积最小、是否远离干扰源。
5.8.2.检查定位孔、定位件是否与结构图一致,ICT测试点、SMT定位光标是否加上并符合工艺要求。
5.8.3.检查器件的序号是否摆放有规则,并且有无丝印覆盖焊盘;检查丝印的版本号是否符合版本升级规范。
5.8.4.检查布线完成情况是否百分之百;网络连接是否正确
5.8.5.检查电源、地的分割是否正确;单点共地是否已作处理.
5.8.6.PCB自检通过后,电子档先交安规、EMC、工艺、设计工程师检查
5.8.7.将检查中发现的问题解决后方可召集相关工程师依据《PCB评审表》进行评审
5.8.8.PCB评审不通过,需修改后再评审,直到通过为止
5.9.设计文件输出
5.9.1.用于PCB厂加工的文件,可以是PCB原始文件的形式外发,也可转为Gerber文件的形式外发,填好的《PCB加工工艺文件》也随同发出
5.9.3.在生成PCB位号图时,必须以公司内部《文件资料管理程序》的要求,使用最新的PCB位号图受控格式,生成符合程序文件要求受控的PCB位号图。
同时在修改记录处标明最新修改内容,在设计栏处签名后交文员办理受控
5.9.4.针对需要SMT加工的PCB板,需生成PCB坐标文件,该坐标文件的单位需设置为mm,该文件随PCB位号图一同以邮件的形式发给工程部,由工程部外发至SMT加工厂
以下仅供设计参考
5.10.基板规范
5.10.1.基板材料(以基材使用为基准)
基板种类
材质名称
UL耐燃性等级
基板厚度
玻璃纤维
FR-4(南亚)
MCLE-67(日立化成)
94V-1以上
T=1.6T=1.2
T=1.0T=0.8
合成材
CEM-3(南亚)
910(OAK)
94V-1以上
T=1.6T=1.2
T=1.0T=0.8
合成材
CEM-1(南亚)
KB
94V-1以上
T=1.6T=1.2
T=1.0T=0.8
5.10.2.基板部分参数
FR-4
CEM-3
CEM-1
0.8t
±0.17
±0.17
±0.1
1.0t
±0.18
±0.18
±0.12
1.2t
±0.19
±0.19
±0.13
1.6t
±0.19
±0.19
±0.14
2.0t
±0.21
±0.21
±0.16
5.1.3.基板弯曲规定
基板弯曲标准如下:
弯曲度X=H-T/L*100%
单面板:
X<0.7%
5.10.4.铜箔厚度
标准以70um为主
+0.007
0.018mm(18um,1/2盎司)-0.005
0.035mm(35um,1盎司)+0.010
-0.005
0.07mm(70um,2盎司)+0.018
-0.008
5.10.5.开孔孔径的公差
a.单面板孔径的公差0.05mm
b.双面板孔径的公差0.075mm
5.11.孔径与孔距
5.11.1.一般电阻、电容、二极管元件孔径大小为:
a.单面板元件脚大小+0.3mm(打Kin元件+0.4mm),
b.双面板元件脚大小+0.4mm;
c.R/I,A/I元件孔径:
元件脚大小+0.4mm。
5.11.2.PCB一般最小孔径为1.0mm,特殊情况可开0.8mm。
如脚直径为0.6mm.
5.11.3.孔边到孔边大于或等于0.75mmorPCB厚度;孔边到PCB板边大于或等于PCB厚度
5.11.4.电阻及二极管A/I元件脚距必须是7.5mm,10mm,12.5mm,特殊情况1/8W的电阻可用6.0mm
5.11.5.引脚直径0.8mm以上只能手插,不能打A/I,0.8mm以下脚距为17.5mm以下可AI。
5.11.6.引脚直径0.8mm以上的立式元件不能打R/I,因机器不能剪断元件脚。
5.11.7.R/I元件的脚距必须是2.5mm或5.0mm;
5.11.8.A/I&R/I的板边定位孔规定为孔径大小为3.5或4.0mm,且要有两个在同一直在线标5.0mm/5.0mm孔。
5.12.连片方式
5.12.1.控制小板连片方式(可参考下图).注意:
由于使用机器设备分板,不用人工折板,要求零件PAD与板边间距不小于1.0mm;板与板之间漏空,以利机器辅助分板,提高效率。
PCB的连片最大和最小尺寸:
最大最小
AI立式483﹡406100﹡80
AI卧式457﹡310100﹡80
5.12.2.大板连片方式.注:
不是所有大板都要加板边,若靠板边3mm内无元件脚及上锡位,可两边都不加板边或一边不加板边