工程师必看PCB布局和走线规则.docx

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工程师必看PCB布局和走线规则

1、目得

规范电源产品得PCB布局设计、PCB工艺设计、PCB安规及EMC设计,规定PCB设计得相关参数,使得PCB得设计满足可生产性、可测试性、符合安规、EMC等得技术规范要求,在产品设计过程中构建产品得工艺、技术、质量、成本优势。

体现DFM(DesignFor Manufacture)得原则,提高生产效率与改善产品得质量

2、适用范围

本规范适用于本公司得电源产品得PCB设计

3、说明

本规范之前得相关标准、规范得内容如与本规范得规定相抵触得,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 〈<电子设备得强迫风冷热设计规范>>

TS-SOE0199002 〈<电子设备得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〉>(Printed CircuitBoarddesignmanufacture andassembly—termsanddefinitions)

IPC-A-600F〈<印制板得验收条件〉> (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得结构图转为PCB设计所需得dxf文件格式,PCB设计人员根据结构图(pdf文件与dxf文件)创建PCB文件:

首先确定板得属性,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得已导入元器件封装得PCB文件)转入到已创建得PCB文件中,并确认转入前后得一致性

5、1、3、PCB设计工程师根据要求设定PCB得各层定义,Top层,Bottom层按照结构图得正、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、接插件等需要定位得器件,赋予这些安装孔与器件不可移动属性

5、2、2、根据结构与生产工艺要求设置印制板得禁止布线区、禁止布局区。

如:

安装孔周围,工艺边附近(工艺边得宽度为3mm)等

5、2、3、贴片元器件距板边得距离(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性能与加工得效率选择加工流程:

加工工艺得优选顺序为,单面插装→一面贴、一面插装,一次波峰成型→双面贴装。

根据加工工艺得要求确定拼板方式,如果采用过波峰焊得加工工艺,还应确定过波峰焊时PCBA得走动方向

5、2、5、布局操作:

一、要依照各模块电路得特性,遵照“先大后小,先难后易"得布置原则,即重要得单元电路、核心元器件应当优先布局.、二、参考原理图,根据电路得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得符合

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得面积尽量小,各回路中功率元件引脚彼此尽量靠近,控制IC要尽量靠近被控制得MOS管,控制IC周边得元件尽量靠近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,以利于单板与整机得散热,除温度检测元件以外得温度敏感器件应远离发热量大得元器件

5、2、11、跳线不要放在IC及其它大体积塑胶外壳得元件下,避免短路或烫伤别得元器件。

5、2、12、SMD封装得IC摆放得方向必需与过锡炉得方向成平行,不可垂直,如下图

5、2、13、SMD封装得IC两端尽可能要预留2、0mm得空间不能摆元件,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得空间

5、2、14、多脚元件应有第1脚及规律性得脚位标识(双列16PIN以上与单排10PIN以上均应进行脚位标识)PFCMOS与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;发热量大得元件应放在出风口或边缘;散热片要顺着风得流向摆放;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;如果就是卧插封装,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、贴片元件间得间距:

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元件间得距离如图:

5、2、19、按照均匀分布、重心平衡、版面美观得标准布局

5、2、20、器件布局栅格得设置,一般IC器件布局时,栅格应为10、20 mil,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得PCB板,其紧固件安装孔与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得正确性及布局合理性,并且确认接插件得引脚与信号对应关系(比如:

FUSE所接得输入端为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:

原边其她直流高压:

1、5mm(≥150Vin);0、8mm(≤150Vin)

同类型线路间最小距离:

0、5mm(SMT 0、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:

ﻩ6、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:

ﻩ0、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:

原边其她直流高压:

1、7 mm(≥150Vin);0、9mm(≤150Vin)

同类型线路间最小距离:

0、5mm(SMT 0、4mm),局部短线可以用到0、4mm(SMT 0、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得缺陷,PCB布线距离板边不能小于0、5mm

5、4、2、在布线时,不能有90度夹角得走线出现

5、4、3、IC相邻PIN脚不允许垂直于引脚相连

5、4、4、各类螺钉孔得禁布区范围内禁止有走线

5、4、5、逆变器高压输出得电路间隔要大于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得元件,因插件时底部与PCB接触,顶层得焊盘要开小或不开,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得跳线,焊盘过孔要做成非金属化;若就是金属化,那么焊接后,焊盘内得那段电阻将被短路,电阻得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接触得元件,禁止下面有元件跳线与走线.

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)得引线,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、若铜箔入焊盘得宽度较焊盘得直径小时,则需加泪滴,如下图。

经常需拆取得元件,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、布线要尽可能得短,特别就是EMI线路,主回路及部分回路与电源线,大电流得铜箔要求走粗;主回路及各功能模块得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得安全距离大于15Mil,禁止布线。

5、4、20、如果接地就是以焊接方式接入得,接地焊盘应设为通孔焊盘,接地孔直径≥3、5mm。

5、4、21、PCB板上得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得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,跳线得命名为J1,J2、、、、、、Jn,跳线得种类就是以2、5mm得倍数增加,比如5、0mm;7、5mm;10mm、、、、、、30mm等等。

5、4、25、裸露跳线下不能有走线与铺铜,以避免与板上得铜皮短路,绿油不能作为有效得绝缘。

5、4、26、所有元器件得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得方式,决定就是否需要加辅助绝缘材料等

5、5、铺设防焊

5、5、1、主回路、大电流得铜箔上需铺设防焊,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得走线与铺铜,也不可以放置其她贴片元件。

5、5、3、在高发热元件引脚下得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。

SOL

5、5、7、需要过锡后才焊接得元件,焊盘要开流锡槽(C型孔),方向与过锡方向相反,宽度视孔得大小为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多排脚得贴片元件,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得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得距离如下图所示。

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、5mm<D 〈1、0mm时须在底层丝印面增加防焊白漆, 防焊白漆可以就是直线型或圆型,以免出现连锡现象,但防焊白漆得宽度不能小于0、5mm。

5、6、丝印摆放要求

5、6、1、所有元器件、安装孔、定位孔都有对应得丝印标号;元件位号要求水平或90度摆放,且不能被别得丝印盖住,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、保险管得安规标识

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,ReplaceOnlyWithSameTypeandRating of Fuse”。

或“WARNING:

ForContinued Protection AgainstRiskofFire,ReplaceOnly With SameType and RatingofFuse”。

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得使用说明书中说明。

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板得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;(以工程部发放得产品型号为依据)

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可放在年月日得后面,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得,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,双面板顶层文字与底层文字全部用白色油墨。

5、6、6、 PCB上得安装孔用丝印H1、H2、…Hn进行标识; 在外接黄绿线得螺丝孔边加上接地符号。

原理图中常见得接地符号有:

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、二极管等有极性得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。

有方向得接插件其方向在丝印图上表示清楚.

5、6、8、一次侧与二次侧电路用隔离带隔开,隔离带要清晰明确。

5、6、9、为了保证器件得焊接可靠性,要求器件焊盘上无丝印.

5、6、10为了保证搪锡得锡道连续性,要求需搪锡得锡道上无丝印。

5、6、11、为了便于器件插装与维修,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上不需作丝印得除外)。

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元器件得位号标识符必须与原理图、位号图及BOM清单中得标识符号一致.

5、7、基准点要求

5、7、1、基准点用于锡膏印刷与元件贴片时得光学定位。

根据基准点在PCB上得作用分别为拼板基准点,单元基准点,局部基准点。

5、7、2、基准点得标准为内圆直径40mil,外圆直径100 mil并要阻焊开窗:

 阻焊形状为基准点同心圆形直径得两倍。

5、7、3、有表面贴片器件得PCB板对角至少有两个或两个以上不对称基准点。

5、7、4、为了保证印刷与贴片得识别效果,基准点范围内应无其它走线及丝印。

5、7、5、需要拼板得单元板,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,单元板上无基准点得情况下,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,滤波回路就是否回路面积最小、就是否远离干扰源。

5、8、2、检查定位孔、定位件就是否与结构图一致,ICT测试点、SMT定位光标就是否加上并符合工艺要求。

5、8、3、检查器件得序号就是否摆放有规则,并且有无丝印覆盖焊盘;检查丝印得版本号就是否符合版本升级规范。

5、8、4、检查布线完成情况就是否百分之百;网络连接就是否正确

5、8、5、检查电源、地得分割就是否正确;单点共地就是否已作处理、

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、将检查中发现得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厂加工得文件,可以就是PCB原始文件得形式外发,也可转为Gerber文件得形式外发,填好得《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》得要求,使用最新得PCB位号图受控格式,生成符合程序文件要求受控得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加工得PCB板,需生成PCB坐标文件,该坐标文件得单位需设置为mm,该文件随PCB位号图一同以邮件得形式发给工程部,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、6  T=1、2

T=1、0   T=0、8

合成材

CEM-3(南亚)

910(OAK)

94V-1以上

T=1、6  T=1、2

T=1、0T=0、8

合成材

CEM-1(南亚)

KB

94V—1以上

T=1、6  T=1、2

T=1、0    T=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、开孔孔径得公差

a、单面板孔径得公差0、05mm

b、双面板孔径得公差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元件脚距必须就是7、5mm,10mm,12、5mm,特殊情况1/8W得电阻可用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以上得立式元件不能打R/I,因机器不能剪断元件脚。

5、11、7、R/I元件得脚距必须就是2、5mm或5、0mm;

5、11、8、A/I&R/I得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得连片最大与最小尺寸:

最大   最小  

AI立式     483﹡406     100﹡80

AI卧式     457﹡310   100﹡80

5、12、2、大板连片方式、注:

不就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、大板长度小于200mm,一般要求水平方向两连片,可在板边层画出示意图;若Layout时全部用传统元件需打R/I,板边一定要加标准5mm/5mm孔。

5、13、导入R/I注意事项

5、13、1、打卧式PIN脚为内弯脚,立式PIN脚为外弯。

5、13、2、(Layout时注意周边安全位置需留出及PIN脚与防焊短

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