PCB設(shè)計工藝規(guī)范

1、1天博信息系統(tǒng)工程公司質(zhì)量 文件PCB 設(shè)計規(guī)范編 號: 第 1 版擬 制: 2015 年 月 日審 核: 2015 年 月 日批 準(zhǔn): 2015 年 月 日部 門會簽人/日期部 門會簽人/日期綜合部硬件研發(fā)部生產(chǎn)部軟件設(shè)計部市場部質(zhì)量部文件會簽服務(wù)部1目錄目錄1 目的 .12 引用/參考標(biāo)準(zhǔn)或資料.13 PCB 繪制流程圖.24 規(guī)范內(nèi)容.14.1 印制板的板材要求.14.1.1 PCB 基材 .14.1.2 PCB 厚度 .14.1.3 PCB 銅箔厚度種類.24.1.4 PCB 表面處理工藝.24.2 印刷板的外形尺寸及工藝設(shè)計 .24.3 元件封裝設(shè)計原則.44.3.1 通孔插裝元件封

2、裝設(shè)計.44.3.2 貼裝元件封裝設(shè)計.54.4 印制板一般布局原則.64.4.1 PCB 布局總體原則.64.4.2 PCB 布局具體規(guī)則.74.4.3 元件間距設(shè)計.94.5 印制板布線設(shè)計.104.5.1 印制板導(dǎo)線載流量選擇.104.5.2 印制板過孔設(shè)計.104.5.3 印制板布線注意事項.114.6 印制板測試點(diǎn)設(shè)計.124.6.1 需要設(shè)置測試點(diǎn)的位置.134.6.2 測試點(diǎn)的繪制要求.134.7 印制板文字標(biāo)識設(shè)計.144.7.1 印制板標(biāo)識內(nèi)容及尺寸.144.7.2 印制板標(biāo)識一般要求.144.8 印制板的熱設(shè)計.154.9 印制板的安規(guī)設(shè)計.164.9.1 最小電氣距離.1

3、64.9.2 常規(guī)約定.164.9.3 高壓警示.174.10 印制板的 EMC 設(shè)計.174.10.1 布線常用規(guī)則.174.10.2 地線的敷設(shè).174.10.3 去耦電容的使用.184.10.4 PCB 線的接地 .1921目的規(guī)范產(chǎn)品的 PCB 設(shè)計，為 PCB 設(shè)計提供依據(jù)和要求，規(guī)定了PCB 設(shè)計的相關(guān)參數(shù)，使 PCB 設(shè)計能夠滿足可焊接性、可測試性、安規(guī)、EMC 等技術(shù)規(guī)范，在產(chǎn)品設(shè)計中創(chuàng)造工藝、質(zhì)量、成本等優(yōu)勢。2引用 /參考標(biāo)準(zhǔn)或資料GJB 4057-2000 軍用電子設(shè)備印制電路板設(shè)計要求 IPC-SM-782A-1 表面貼裝設(shè)計與焊盤圖形標(biāo)準(zhǔn) 33PCB 繪制流程圖原理圖

4、繪制編譯通過PCB的導(dǎo)入布線規(guī)則、板層等設(shè)置元器件布局PCB布線測試點(diǎn)的添加器件標(biāo)識的設(shè)置和排列DRC檢測通過標(biāo)題欄填寫設(shè)計完成提交生產(chǎn)step文件step審核通過（機(jī)械設(shè)計）加工工藝文件編制14規(guī)范內(nèi)容4.1印制板的板材要求4.1.1PCB 基材PCB 基材的選用主要根據(jù)其性能要求選用。選擇時應(yīng)考慮材料的玻璃轉(zhuǎn)化溫度、熱膨脹系數(shù)（ CTE） 、熱傳導(dǎo)性、介電常數(shù)、表面電阻率、吸濕性等因素。常見PCB 基材及其分類如下表 1 所示，典型基材的性能對比如表2 所示。表 1 常見 PCB 基材及其分類非非阻阻燃燃型型阻阻燃燃型型(V-0、V-1)紙基板XPC、XXXPCFR-1、FR-2、FR-3

5、復(fù)合基板CEM-2、CEM-4CEM-1、CEM-3G-10、G-11FR-4、FR-5玻纖布基板PI 板、PTEE 板、BT 板等剛性板涂樹脂銅箔 (RCC） 、金屬基板、陶瓷基板等柔性板聚酯薄膜撓性覆銅板、聚酰亞胺薄膜撓性覆銅板表 2 PCB 典型基材性能表類類型型最最高高連連續(xù)續(xù)溫溫度度()說說明明FR-1，94HB普通單面紙基板，防火等級為較差的UL94V1，最低檔的材料，模沖孔，不能做電源板，價格便宜，耐溫差。高溫易變形翹曲。FR-1，94V0約 80阻燃單面紙基板，防火等級為UL94V0，模沖孔，能做電源板，價格便宜。耐溫差，高溫易變形翹曲。CEM-1單面半玻纖板。防火等級為UL9

6、4V0，模沖孔，能做電源板，性能高于 FR1，價格比 FR-1 貴約 30%。FR-4130環(huán)氧玻璃布層壓板，含阻燃劑，防火等級為UL94V0，具有良好的電性能和加工性能，使用于多層板，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)，具有可取的性價比。一般雙面板選用。FR-5170即 FR-4 高 Tg 基材，防火等級為 UL94V0，但可在更高的溫度下保持良好強(qiáng)度和電性能。對雙面再流焊的板，以及比較精密復(fù)雜的板子可以考慮選用，價格較貴。推推薦薦選選用用 FR4 環(huán)環(huán)氧氧樹樹脂脂玻玻璃璃纖纖維維基基板板。4.1.2PCB 厚度PCB 厚度，指的是其標(biāo)稱厚度，即絕緣層加銅箔的厚度。常見的 PCB 厚度：0.5mm，0.7m

7、m，0.8mm，1mm，1.5mm，1.6mm， 22mm，2.4mm， 3.2mm，4.0mm，6.4mm。PCB 厚度的選取應(yīng)該根據(jù)板尺寸大小和所安裝元件的重要選擇。主要保證在加工過程中使用過程中 PCB 不要因?yàn)槌叽缣蠡蛘咛囟l(fā)生較大的形變，導(dǎo)致加工不良。尺寸較大就選厚一些的，保證剛度。1.5 毫米厚的印制板在各類電子儀器和設(shè)備中廣泛使用。因?yàn)檫@種厚度的印制板足以支撐集成電路、中、小功率晶體管和一般阻容元件的重量。即使印制板面積大到500500 毫米時也沒有問題，大量的插座都是和這種厚度的印制板配套使用的。電源用的印制板厚度則要厚一些，因?yàn)樗屋^重的變壓器、大功率器件等，一般可用

8、 2.03.0 毫米厚的。至于一些小型電子產(chǎn)品，如電子表、計算器等則沒有必要選用這樣厚的板材， 0.5 毫米或更薄一些的就足夠了。多層印制板的厚度與它的層數(shù)有關(guān)， 8 層或 8 層以下的多層板其厚度可限制在1.5 毫米左右。多于 8 層的厚度要超過 1.5 毫米。多層板各電路層間的厚度往往還要由電氣設(shè)計確定。4.1.3PCB 銅箔厚度種類 PCB 銅厚一般分為 1oz(35m)、2oz(70m)、3oz(105m)，當(dāng)然還有更厚的。銅箔厚度的選擇主要取決于導(dǎo)體的載流量和允許的工作溫度，常用的銅箔厚度有1oz、2oz。一一般般雙雙面面板板是是 1oz多層板內(nèi)層一般是 1/2oz， 1/3oz；外

9、層 1oz， 1/2oz， 1/3oz。4.1.4PCB 表面處理工藝因銅在空氣中很容易氧化，銅的氧化層對焊接有很大的威害，很容易形成假焊、虛焊，嚴(yán)重者元件和焊盤與元器件無法焊接，正因如此，會在焊盤表面涂（鍍）覆一層物質(zhì)，確保焊盤不被氧化。 公司現(xiàn)主要采用的表面處理工藝有兩種： 鎳錫工藝；鎳金工藝 。工藝選擇原則：一般 PCB 采用鎳錫工藝即可；當(dāng) PCB 上有細(xì)間距器件（如 IC引腳間距 0.5mm） ，可使用鎳金工藝。注意：使用鎳金工藝時，必須在PCB 版圖技術(shù)要求里說明。4.1.5阻焊層厚度阻焊層就是印刷電路板子上要上綠油的部分，通常為了增大銅皮的厚度，采用阻焊層上劃線去綠油，然后加錫達(dá)

10、到增加銅線厚度的效果，還有就是防止焊接時焊錫到處流，目的就是除開焊盤外的所有地方不允許焊接。目前，IPC 對綠油厚度沒有做明確的定義要求，一般 銅箔上面的阻焊層厚度C28-10m，表面無銅箔區(qū)域的阻焊層厚度C1 根據(jù)表面銅厚的不同而不同，當(dāng)表面銅厚為 45um 時 C113-15m，當(dāng)表面銅厚為 70m 時 C117-18m，在用SI9000 進(jìn)行計算時，阻焊層的厚度取1/2oz 即可。4.2印刷板的外形尺寸及工藝設(shè)計3在 PCB 設(shè)計時，首先要考慮 PCB 外形尺寸。 PCB 的外形尺寸過大阻抗會增加，抗噪聲能力下降；外形尺寸過小，則散熱不好，且鄰近線條易受干擾，而且PCB外形尺寸要符合 S

11、MT 設(shè)備的要求。a) PCB 外形PCB 一般為矩形，最佳長寬比為3:2 或 4:3，長寬比例較大時容易產(chǎn)生翹曲變形。建議盡量使 PCB 尺寸標(biāo)準(zhǔn)化，可以簡化加工流程，降低加工成本。b) PCB 尺寸不同的 SMT 設(shè)備對 PCB 尺寸要求不同，在 PCB 設(shè)計時一定要考慮 SMT 設(shè)備的 PCB 最大和最小貼裝尺寸， 一般尺寸在 5050350250mm(最新的 SMT 設(shè)備PCB 尺寸方面有了較大的提高，例如Universal 的 Genesis GX 最大 PCB 尺寸達(dá)到813610mm)。c) PCB 工藝邊PCB 在 SMT 生產(chǎn)過程中，是通過軌道傳輸來完成的，為保證PCB 被可

12、靠固定，一般在傳輸軌道邊 (長邊)預(yù)留 5mm 的尺寸以便于設(shè)備夾持，在此范圍內(nèi)不允許貼裝器件。無法預(yù)留時，必須增加工藝邊。對于某些插件過波峰焊的產(chǎn)品，一般側(cè)邊(短邊)需要預(yù)留 3mm 的尺寸以便加擋錫條。d) PCB 板板邊圓角設(shè)計為了防止 PCB 在機(jī)器內(nèi)傳送時出現(xiàn)卡板的現(xiàn)象，要求工藝邊的角為圓弧形的倒角。根據(jù) PCB 板尺寸的大小確定圓弧角的半徑（ R2mm ） ，如圖 1 所示。拼板和加有輔助工藝邊的 PCB 板在輔助工藝邊上做圓弧角。圖 1 PCB 板板邊圓角設(shè)計e) PCB 安裝孔要求安裝孔：指將印制板固定在機(jī)殼內(nèi)部的孔或印制板上固定大型元器件的孔，安裝孔根據(jù)實(shí)際需要選取，如無特殊

13、要求一律選擇4.5mm，在孔外用絲印層設(shè)置平墊位置， M3 組合螺釘平墊對應(yīng)外徑大小7mm。接地的安裝孔要設(shè)置為金屬化孔。（參考： M4 組合螺釘?shù)陌惭b孔大小為 4.5mm，平墊大小為 8mm）1）同時注意平墊邊緣到器件邊緣的距離不小于1mm，在此范圍內(nèi)不可布設(shè)導(dǎo)線、器件焊盤、過孔；但可設(shè)置等電位的地線，如圖2 所示。特殊高壓板應(yīng)根據(jù)4實(shí)際情況擴(kuò)大平墊邊緣與器件邊緣距離。圖 2 PCB 安裝孔設(shè)計2）安裝孔距板邊及兩個安裝孔之間距離必須是公制的整數(shù)倍。f)PCB 基準(zhǔn)識別點(diǎn) (Fiducial Mark)基準(zhǔn)識別點(diǎn)也稱 Mark，為 SMT 組裝工藝中的所有步驟提供共同的可測量點(diǎn)，保證了組裝使

14、用的每個設(shè)備能精確地定位電路圖案。因此，Mark 點(diǎn)對 SMT 生產(chǎn)至關(guān)重要。Mark 點(diǎn)一般分為整板 Mark、拼板 Mark、局部識別 Mark(腳間距0.5mm)，一般規(guī)定 Mark 點(diǎn)中心的標(biāo)記點(diǎn)為金屬銅箔，直徑1.0mm，周圍空曠對比區(qū)直徑3mm，金屬銅箔和周圍空曠區(qū)域的顏色對比要明顯。在3mm 范圍內(nèi)不允許有絲印、焊盤或 V-Cut 等。Mark 一般位于 PCB、元件、拼板的對角位置，一般整板基準(zhǔn)MARK 點(diǎn)放置 3 個，分別放在左右下角和一個上角，呈 “L”形分布。 Mark 點(diǎn)邊緣與PCB 板邊距離至少 5mm。g) PCB 拼板設(shè)計一般原則：當(dāng) PCB 單板的尺寸 50mm

15、50mm 時，必須做拼板。建議當(dāng) PCB 的尺寸5.7mm 時，測試點(diǎn)與器件必須保持 5mm 以上的距離 ，如圖 24 所示：圖 24 測試點(diǎn)位置選擇c） 測試點(diǎn)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離高電壓，以避免測量時發(fā)生觸電事故；d） 測試點(diǎn)應(yīng)均勻分布，兩個相鄰測試點(diǎn)間距要大于5mm，測試點(diǎn)距離板卡邊緣或定位孔的距離應(yīng)大于 5mm；e） 測試點(diǎn)在繪制時附加線應(yīng)盡可能短，如圖25 所示：圖 25 測試點(diǎn)附加線繪制方式15f） 測試點(diǎn)統(tǒng)一采用公司標(biāo)準(zhǔn)封裝庫中名稱為 “TP”的封裝，該封裝是外徑1.6mm，內(nèi)徑 0.8mm 的圓形焊盤；g） 作為調(diào)試或維修等經(jīng)常使用的測試點(diǎn)需要焊接專用測試端子；h） 測試點(diǎn)應(yīng)均位于元件面，

16、不能出現(xiàn)在焊接面（即測試點(diǎn)標(biāo)識和測試端子都位于元件面） 。4.8印制板文字標(biāo)識設(shè)計4.8.1印制板標(biāo)識內(nèi)容及尺寸a） 印制板的絲印層上要標(biāo)注如下信息：印制板的名稱、半成品 PN 號、設(shè)計日期、公司名稱、元件位號、元件名稱（可選）以及必要的警示信息和提示；b） 元件位號和名稱的標(biāo)注大小和方向要一致，同一塊線路板上標(biāo)注的方向不能多于 2 種；c） 元件位號和名稱的絲印字符高度1.02.0mm，線寬 0.150.254mm。在空間充足的情況下禁止采用字符高度小于1.2 mm 的絲印。推薦尺寸：表 8 絲印字符高度和線寬推薦值字符高度字符高度1.0mm1.2mm1.5mm1.8mm2.0mm字符線寬字

17、符線寬0.1mm0.12mm0.15mm0.18mm0.2mm4.8.2印制板標(biāo)識一般要求a)印制板上的公司名稱、印制板名稱、 半成品 PN 號、設(shè)計日期的標(biāo)識，需用較大字體標(biāo)識在 PCB 板醒目位置 ，如圖 26 所示；圖 26 印制板標(biāo)識示例b)所有元器件必須設(shè)置位號（ Designator） 、元件名稱（ Comment） 、封裝形式（Footprint）其中元件位號必須在印制板上顯示，其余屬性依PCB 空間是否顯示可選。各屬性值禁止在PCB 設(shè)計完全后以一個符號的形式加上去 ；c)絲印標(biāo)識不能寫入器件焊盤和需要搪錫的錫道上，絲印標(biāo)識之間不應(yīng)有重疊、交叉，同時避免過孔造成的絲印殘缺。標(biāo)識

18、符號要求離焊盤邊緣距離應(yīng)大于0.5mm；16圖 27 錯誤設(shè)計（ OP07 寫入焊盤，造成焊接虛焊）d)有極性元器件其極性在絲印圖上標(biāo)識清楚，如三極管必須在絲印層上標(biāo)出e，b，c 腳，如圖 28 所示： 圖 28 極性元器件其極性在絲印圖上標(biāo)識 4.9印制板的熱設(shè)計高熱器件應(yīng)考慮放于出風(fēng)口或利于對流的位置。溫度敏感器件應(yīng)遠(yuǎn)離熱源。對于自身溫升高于 30的熱源，一般要求：a) 在風(fēng)冷條件下，溫度敏感器件距熱源的距離大于等于2.5mm；b) 在自然冷卻條件下，溫度敏感器件距熱源的距離大于等于4mm；若因空間原因達(dá)不到上述要求，則因通過溫度測試確認(rèn)溫度敏感器件的溫度變化在額定范圍內(nèi)；電解電容與散熱器

19、的間隔最小為5.0MM，其它元件到散熱器的間隔最小為2.0MM。發(fā)熱器件底部如果要走線必須在發(fā)熱器件和PCB 之間做絕緣處理。大面積銅箔要求用隔熱帶與焊盤相連（通過5A 以上大電流的除外），方便維修，焊盤和銅箔間用 “十”字或“米”字形相連 。如圖 29 所示：圖 29 焊盤和銅箔相連方式如果 PCB 上銅箔面積比較大 ，應(yīng)將銅箔走線設(shè)計成斜方格形，以降低PCB 過回流/波峰高溫后的變形度 ，如圖 30 所示。對覆銅網(wǎng)格的要求：網(wǎng)格間距 12mil，網(wǎng)格線寬 10mil，網(wǎng)格與焊盤距離 20milCBEB17圖 30 銅箔走線方式為保證搪錫工藝的可行性，錫道寬度不大于等于2mm，錫道邊緣間距大

20、于1.5mm，如圖 31 所示：圖 31 錫道寬度及邊緣間距示意圖4.10印制板的安規(guī)設(shè)計4.10.1最小電氣距離在條件允許的情況下盡量加大電氣間距，最小間距應(yīng)該滿足下表9 的要求：查詢下表時需要根據(jù)導(dǎo)線間電壓，導(dǎo)線位置及涂層狀況（B1A7）確定電氣間距，表中電壓為實(shí)際工作電壓。對于印制導(dǎo)線和覆銅要同時考慮上述加工工藝因素。例如：電壓差為 15V 的兩根涂覆綠油的印制導(dǎo)線間，最小電氣間距為0.05mm（考慮加工工藝因素應(yīng)取 0.25mm）注：如果空間較小時，可以在兩平面導(dǎo)線之間的PCB 上開通孔槽來增加爬電距離。表 9 最小電氣間距值184.10.2常規(guī)約定a） 交流 220V 線中任一線距離

21、低壓零件及殼體之間距離應(yīng)大于6mm。b） 交流 220V（峰值電壓為 308V）未涂覆的接線端子間，最小電氣間距為2.5mm。c） 交流 380V（有峰值電壓為 537V）未涂覆的接線端子間，最小電氣間距為3mm。d） 印制板上的電源線（ DC 或 AC 峰值超過 300V）距離印制板邊緣的最小距離大于 6 mm。4.10.3高壓警示部分高壓的裸露元件要在 PCB 上做出明顯的警示標(biāo)識，如 圖 32 所示：圖 32 高壓警示標(biāo)識4.11印制板的 EMC 設(shè)計4.11.1布線常用規(guī)則19a） 3 W 原則：為了減少線間串?dāng)_，應(yīng)盡量加大線間距離，當(dāng)線中間的距離不小于 3 倍的線寬時，可以使 70%

22、的電場不互相影響，成為 3W 原則，如圖 33所示；如果要保證 98%的電場不互相影響，則要采用10W 的原則。圖 33 3W 原則示意圖b） 20H 原則：由于電源層和地層之間的電場是變化的，在板的邊緣會向外輻射電磁干擾，稱為邊緣效應(yīng)。解決的辦法是將電源層內(nèi)縮，使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導(dǎo)，以一個 H（電源層和地層之間絕緣介質(zhì)的厚度）為單位，若內(nèi)縮 20H 則可以將 70%的電場限制在接地層邊沿內(nèi)，內(nèi)縮100H 則可以將 98%的電場限制在接地層邊沿內(nèi) ，如圖 34 所示：圖 34 20H 原則示意圖4.11.2地線的敷設(shè)地線布線兩原則：a） 爭取讓每條信號線和電源周圍都有各自的地線，可以

23、減少回路面積，因此減少了對外的輻射；b） 在條件允許的情況下，地線的面積要盡量大，可以減少地線上阻抗；不同性質(zhì)的地線要相互隔離 ;例如光耦兩端不同性質(zhì)的地線之間，需要進(jìn)行有效的隔離；模擬地和數(shù)字地也要有區(qū)分，如有必要連在一起，則做成單點(diǎn)連接，在連接點(diǎn)處焊接歐姆電阻，如圖35 所示： 圖 35 地線敷設(shè)方式204.11.3去耦電容的使用4.11.3.1去耦電容的作用集成電路的電源和地之間的去耦合電容的作用主要有兩點(diǎn)：一是本集成電路的蓄能電容，另一方面減少電路噪聲對電源的影響。4.11.3.2去耦電容的放置每個集成電路的電源和地之間跨接一個去耦合電容，如果空間不允許，可以為每4-10 個芯片配置一個 1-10 uF 的鉭電容。4.11.3.3去耦合電容值的選擇數(shù)字電路中典型的去耦合電容值是0.1uF，每 10 片左右集成電路要放置一個充放電電容，可以選擇 10 uF 左右。去耦合電容的選擇并不嚴(yán)格，一般按照C=1/F 的原則進(jìn)行選取，即 10MHz 取0.1 uF，100MHz 取 0.01 uF。在要求高的場合盡量不選擇電解電容，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)使其在高頻時表現(xiàn)出一定的電感性，最好選擇鉭電解電容。4.11.3.4布線和焊接對去耦合電容值的影響PCB 上走線過長或焊接時引腳過長會使去耦合電容本身發(fā)生自共振，影響使用效果，因此去耦合電容在 PCB 上的位置要緊靠近芯片