10華為PCB設計規(guī)范

1、華為PCB設計標準1.1PCB(PrintcircuitBoard):印刷電路板.1.2原理圖：電路原理圖,用原理圖設計工具繪制的、表達硬件電路中各種器件之間的連接關系的圖.1.3網(wǎng)絡表：由原理圖設計工具自動生成的、表達元器件電氣連接關系的文本文件,一般包含元器件封裝、網(wǎng)絡列表和屬性定義等組成局部.1.4布局：PCB設計過程中,根據(jù)設計要求,把元器件放置到板上的過程.深圳市華為技術1999-07-30批準,1999-08-30實施.1.5仿真：在器件的IBISMODEL或SPICEMODEL支持下,利用EDA設計工具對PCB的布局、布線效果進行仿真分析,從而在單板的物理實現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)設計中存在的

2、EMC問題、時序問題和信號完整性問題,并找出適當?shù)慕鉀Q方案.深圳市華為技術1999-07-30批準,1999-08-30實施.II.目的A.本標準歸定了我司PCB設計的流程和設計原那么,主要目的是為PCB設計者提供必須遵循的規(guī)那么和約定.B.提升PCB設計質量和設計效率.提升PCB的可生產(chǎn)性、可測試、可維護性.III.設計任務受理A.PCB設計申請流程當硬件工程人員需要進行PCB設計時,須在?PCB設計投板申請表?中提出投板申請,并經(jīng)其工程經(jīng)理和方案處批準后,流程狀態(tài)到達指定的PCB設計部門審批,此時硬件工程人員須準備好以下資料:1 .經(jīng)過評審的,完全正確的原理圖,包括紙面文件和電子件；2 .

3、帶有MRPII元件編碼的正式的BOM;3 .PCB結構圖,應標明外形尺寸、安裝孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布線區(qū)等相關尺寸；4 .對于新器件,即無MRPII編碼的器件,需要提供封裝資料；以上資料經(jīng)指定的PCB設計部門審批合格并指定PCB設計者前方可開始PCB設計.B.理解設計要求并制定設計方案1 .仔細審讀原理圖,理解電路的工作條件.如模擬電路的工作頻率,數(shù)字電路的工作速度等與布線要求相關的要素.理解電路的根本功能、在系統(tǒng)中的作用等相關問題.2 .在與原理圖設計者充分交流的根底上,確認板上的關鍵網(wǎng)絡,如電源、時鐘、高速總線等,了解其布線要求.理解板上的高速器件及其布線要求.3 .根據(jù)

4、?硬件原理圖設計標準?的要求,對原理圖進行標準性審查.4 .對于原理圖中不符合硬件原理圖設計標準的地方,要明確指出,并積極協(xié)助原理圖設計者進行修改.5 .在與原理圖設計者交流的根底上制定出單板的PCB設計方案,填寫設計記錄表,方案要包含設計過程中原理圖輸入、布局完成、布線完成、信號完整性分析、光繪完成等關鍵檢查點的時間要求.設計方案應由PCB設計者和原理圖設計者雙方簽字認可.6 .必要時,設計方案應征得上級主管的批準.IV.設計過程A.創(chuàng)立網(wǎng)絡表1 .網(wǎng)絡表是原理圖與PCB的接口文件,PCB設計人員應根據(jù)所用的原理圖和PCB設計工具的特性,選用正確的網(wǎng)絡表格式,創(chuàng)立符合要求的網(wǎng)絡表.2 .創(chuàng)立

5、網(wǎng)絡表的過程中,應根據(jù)原理圖設計工具的特性,積極協(xié)助原理圖設計者排除錯誤.保證網(wǎng)絡表的正確性和完整性.3 .確定器件的封裝(PCBFOOTPRINT).4 .創(chuàng)立PCB板根據(jù)單板結構圖或對應的標準板框,創(chuàng)立PCB設計文件；注意正確選定單板坐標原點的位置,原點的設置原那么：單板左邊和下邊的延長線交匯點.單板左下角的第一個焊盤.板框四周倒圓角,倒角半徑5mmo特殊情況參考結構設計要求.B.布局1 .根據(jù)結構圖設置板框尺寸,按結構要素布置安裝孔、接插件等需要定位的器件,并給這些器件賦予不可移動屬性.按工藝設計標準的要求進行尺寸標注.2 .根據(jù)結構圖和生產(chǎn)加工時所須的夾持邊設置印制板的禁止布線區(qū)、禁止

6、布局區(qū)域.根據(jù)某些元件的特殊要求,設置禁止布線區(qū).3 .綜合考慮PCB性能和加工的效率選擇加工流程.加工工藝的優(yōu)選順序為：元件面單面貼裝一一元件面貼、插混裝(元件面插裝焊接面貼裝一次波峰成型)一一雙面貼裝一一元件面貼插混裝、焊接面貼裝.4 .布局操作的根本原那么A.遵照“先大后小,先難后易的布置原那么,即重要的單元電路、核心元器件應當優(yōu)先布局.B.布局中應參考原理框圖,根據(jù)單板的主信號流向規(guī)律安排主要元器件.C.布局應盡量滿足以下要求：總的連線盡可能短,關鍵信號線最短；高電壓、大電流信號與小電流,低電壓的弱信號完全分開；模擬信號與數(shù)字信號分開；高頻信號與低頻信號分開；高頻元器件的間隔要充分.D

7、.相同結構電路局部,盡可能采用“對稱式標準布局；E.根據(jù)均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準優(yōu)化布局；F.器件布局柵格白設置,一般IC器件布局時,柵格應為50-100mil,小型外表安裝器件,如外表貼裝元件布局時,柵格設置應不少于25miloG.如有特殊布局要求,應雙方溝通后確定.5 .同類型插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向放置.同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致,便于生產(chǎn)和檢驗.6 .發(fā)熱元件要一般應均勻分布,以利于單板和整機的散熱,除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應遠離發(fā)熱量大的元器件.7 .元器件的排列要便于調試和維修,亦即小元件周圍不能放置大元件、需調試的元、器

8、件周圍要有足夠的空間.8 .需用波峰焊工藝生產(chǎn)的單板,具緊固件安裝孔和定位孔都應為非金屬化孔.當安裝孔需要接地時,應采用分布接地小孔的方式與地平面連接.9 .焊接面的貼裝元件采用波峰焊接生產(chǎn)工藝時,阻、容件軸向要與波峰焊傳送方向垂直,阻排及SOP(PIN間距大于等于1.27mm)元器件軸向與傳送方向平行；PIN間距小于1.27mm(50mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接.10 .BGA與相鄰元件的距離5mm.其它貼片元件相互間的距離0.7mm;貼裝元件焊盤的外側與相鄰插裝元件的外側距離大于2mm;有壓接件的PCB,壓接的接插件周圍5mm內不能有插裝元、器件,在焊

9、接面具周圍5mm內也不能有貼裝元、器件.11 .IC去偶電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳,并使之與電源和地之間形成的回路最短.12 .元件布局時,應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起,以便于將來的電源分隔.13 .用于阻抗匹配目的阻容器件的布局,要根據(jù)其屬性合理布置.串聯(lián)匹配電阻的布局要靠近該信號的驅動端,距離一般不超過500mil0匹配電阻、電容的布局一定要分清信號的源端與終端,對于多負載的終端匹配一定要在信號的最遠端匹配.14 .布局完成后打印出裝配圖供原理圖設計者檢查器件封裝的正確性,并且確認單板、背板和接插件的信號對應關系,經(jīng)確認無誤前方可開始布線.C.設置布線約束條件1.報告

10、設計參數(shù)8布局根本確定后,應用PCB設計工具的統(tǒng)計功能,報告網(wǎng)絡數(shù)量,網(wǎng)絡密度,平均管腳密度等根本參數(shù),以便確定所需要的信號布線層數(shù).信號層數(shù)確實定可參考以下經(jīng)驗數(shù)據(jù)Pin密度信號層數(shù)板層數(shù)注：PIN密度的定義為：板面積平方英寸/板上管腳總數(shù)Z14布線層數(shù)的具體確定還要考慮單板的可靠性要求,信號的工作速度,制造本錢和交貨期等因素.1 .布線層設置在高速數(shù)字電路設計中,電源與地層應盡量靠在一起,中間不安排布線.所有布線層都盡量靠近一平面層,優(yōu)選地平面為走線隔離層.為了減少層間信號的電磁干擾,相鄰布線層的信號線走向應取垂直方向.可以根據(jù)需要設計1-2個阻抗限制層,如果需要更多的阻抗限制層需要與PC

11、B產(chǎn)家協(xié)商.阻抗限制層要按要求標注清楚.將單板上有阻抗限制要求的網(wǎng)絡布線分布在阻抗限制層上.2 .線寬和線間距的設置線寬和線間距的設置要考慮的因素A.單板的密度.板的密度越高,傾向于使用更細的線寬和更窄的間隙.B.信號的電流強度.當信號的平均電流較大時,應考慮布線寬度所能承載的的電流,線寬可參考以下數(shù)據(jù)：PCB設計時銅箔厚度,走線寬度和電流的關系不同厚度,不同寬度的銅箔的載流量見下表：銅皮厚度35um銅皮厚度50um銅皮厚度70um銅皮At=10C銅皮At=10C銅皮At=10C注：i .用銅皮作導線通過大電流時,銅箔寬度的載流量應參考表中的數(shù)值降額50%去選擇考慮.ii .在PCB設計加工中

12、,常用OZ盎司作為銅皮厚度的單位,1OZ銅厚的定義為1平方英尺面積內銅箔的重量為一盎,對應的物理厚度為35um；2OZ銅厚為70umoC.電路工作電壓：線間距的設置應考慮其介電強度.輸入150V-300V電源最小空氣間隙及爬電距離輸入300V-600V電源最小空氣間隙及爬電距離D.可靠性要求.可靠性要求高時,傾向于使用較寬的布線和較大的間距.E.PCB加工技術限制國內國際先進水平推薦使用最小線寬/間距6mil/6mil4mil/4mil極限最小線寬/間距4mil/6mil2mil/2mil1 .孔的設置過線孔制成板的最小孔徑定義取決于板厚度,板厚孔徑比應小于5-8.孔徑優(yōu)選系列如下：孔徑：24

13、mil20mil16mil12mil8mil焊盤直徑：40mil35mil28mil25mil20mil內層熱焊盤尺寸：50mil45mil40mil35mil30mil板厚度與最小孔徑的關系：板厚：3.0mm2.5mm2.0mm1.6mm1.0mm最小孔徑：24mil20mil16mil12mil8mil盲孔和埋孔11盲孔是連接表層和內層而不貫穿整板的導通孔,埋孔是連接內層之間而在成品板表層不可見的導通孔,這兩類過孔尺寸設置可參考過線孔.應用盲孔和埋孔設計時應對PCB加工流程有充分的熟悉,預防給PCB加工帶來不必要的問題,必要時要與PCB供給商協(xié)商.測試孔測試孔是指用于ICT測試目的的過孔,

14、可以兼做導通孔,原那么上孔徑不限,焊盤直徑應不小于25mil,測試孔之間中央距不小于50mil.不推薦用元件焊接孔作為測試孔.2 .特殊布線區(qū)間的設定特殊布線區(qū)間是指單板上某些特殊區(qū)域需要用到不同于一般設置的布線參數(shù),如某些高密度器件需要用到較細的線寬、較小的間距和較小的過孔等,或某些網(wǎng)絡的布線參數(shù)的調整等,需要在布線前加以確認和設置.3 .定義和分割平面層A.平面層一般用于電路的電源和地層參考層,由于電路中可能用到不同的電源和地層,需要對電源層和地層進行分隔,其分隔寬度要考慮不同電源之間的電位差,電位差大于12V時,分隔寬度為50mil,反之,可選20-25mil.B.平面分隔要考慮高速信號

15、回流路徑的完整性.C.當由于高速信號的回流路徑遭到破壞時,應當在其他布線層給予補嘗.例如可用接地的銅箔將該信號網(wǎng)絡包圍,以提供信號的地回路.B.布線前仿真布局評估,待擴充C.布線1 .布線優(yōu)先次序關鍵信號線優(yōu)先：電源、摸擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關鍵信號優(yōu)先布線密度優(yōu)先原那么：從單板上連接關系最復雜的器件著手布線.從單板上連線最密集的區(qū)域開始布線.2 .自動布線在布線質量滿足設計要求的情況下,可使用自動布線器以提升工作效率,在自動布線前應完成以下準備工作：自動布線限制文件dofile為了更好地限制布線質量,一般在運行前要詳細定義布線規(guī)那么,這些規(guī)那么可以在軟件的圖形界面內進行定義

16、,但軟件提供了更好的限制方法,即針對設計情況,寫出自動布線限制文件dofile,軟件在該文件限制下運行.3 .盡量為時鐘信號、高頻信號、敏感信號等關鍵信號提供專門的布線層,并保證其最小的回路面積.必要時應采取手工優(yōu)先布線、屏蔽和加大平安間距等方法.保證信號質量.4 .電源層和地層之間的EMC環(huán)境較差,應預防布置對干擾敏感的信號.5 .有阻抗限制要求的網(wǎng)絡應布置在阻抗限制層上.6 .進行PCB設計時應該遵循的規(guī)那么1地線回路規(guī)那么：環(huán)路最小規(guī)那么,即信號線與其回路構成的環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積越小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小.針對這一規(guī)那么,在地平面分割時,要考慮到地平面與重要信號走線

17、的分布,預防由于地平面開槽等帶來的問題；在雙層板設計中,在為電源留下足夠空間的情況下,應該將留下的局部用參考地填充,且增加一些必要的孔,將雙面地信號有效連接起來,對一些關鍵信號盡量采用地線隔離,對一些頻率較高的設計,需特別考慮其地平面信號回路問題,建議采用多層板為宜.2竄擾限制用擾CrossTalk是指PCB上不同網(wǎng)絡之間因較長的平行布線引起的相互干擾,主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用.克服用擾的主要舉措是：加大平行布線的間距,遵循3W規(guī)那么.在平行線間插入接地的隔離線.減小布線層與地平面的距離.3屏蔽保護對應地線回路規(guī)那么,實際上也是為了盡量減小信號的回路面積,多見于一些比擬重要

18、的信號,如時鐘信號,同步信號；對一些特別重要,頻率特別高的信號,應該考慮采用銅軸電纜屏蔽結構設計,即將所布的線上下左右用地線隔離,而且還要考慮好如何有效的讓屏蔽地與實際地平面有效結合.4走線的方向限制規(guī)那么：即相鄰層的走線方向成正交結構.預防將不同的信號線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層間竄擾；當由于板結構限制如某些背板難以預防出現(xiàn)該情況,特別是信號速率較高時,應考慮用地平面隔離各布線層,用地信號線隔離各信號線.5走線的開環(huán)檢查規(guī)那么：一般不允許出現(xiàn)一端浮空的布線DanglingLine,主要是為了預防產(chǎn)生天線效應,減少不必要的干擾輻射和接受,否那么可能帶來不可預知的結果.6阻抗匹配檢查

19、規(guī)那么：同一網(wǎng)絡的布線寬度應保持一致,線寬的變化會造成線路特性阻抗的不均勻,當傳輸?shù)乃俣容^高時會產(chǎn)生反射,在設計中應該盡量預防這種情況.在某些條件下,如接插件引出線,BGA封裝的引出線類似的結構時,可能無法預防線寬的變化,應該盡量減少中間不一致局部的有效長度.7走線終結網(wǎng)絡規(guī)那么：在高速數(shù)字電路中,當PCB布線的延遲時間大于信號上升時間或下降時問的1/4時,該布線即可以看成傳輸線,為了保證信號的輸入和輸出阻抗與傳輸線的阻抗正確匹配,可以采用多種形式的匹配方法,所選擇的匹配方法與網(wǎng)絡的連接方式和布線的拓樸結構有關.A.對于點對點一個輸出對應一個輸入連接,可以選擇始端串聯(lián)匹配或終端并聯(lián)匹配.前者結

20、構簡單,本錢低,但延遲較大.后者匹配效果好,但結構復雜,本錢較0B.對于點對多點一個輸出對應多個輸出連接,當網(wǎng)絡的拓樸結構為菊花鏈時,應選擇終端并聯(lián)匹配.當網(wǎng)絡為星型結構時,可以參考點對點結構.星形和菊花鏈為兩種根本的拓撲結構,其他結構可看成根本結構的變形,可采取一些靈活舉措進行匹配.在實際操作中要兼顧本錢、功耗和性能等因素,一般不追求完全匹配,只要將失配引起的反射等干擾限制在可接受的范圍即可.8走線閉環(huán)檢查規(guī)那么：預防信號線在不同層間形成自環(huán).在多層板設計中容易發(fā)生此類問題,自環(huán)將引起輻射干擾.9走線的分枝長度限制規(guī)那么：盡量限制分枝的長度,一般的要求是Tdelay=Trise/20.10走

21、線的諧振規(guī)那么：主要針對高頻信號設計而言,即布線長度不得與其波長成整數(shù)倍關系,以免產(chǎn)生諧振現(xiàn)象.11走線長度限制規(guī)那么：即短線規(guī)那么,在設計時應該盡量讓布線長度盡量短,以減少由于走線過長帶來的干擾問題,特別是一些重要信號線,如時鐘線,務必將其振蕩器放在離器件很近的地方.對驅動多個器件的情況,應根據(jù)具體情況決定采用何種網(wǎng)絡拓撲結構.12倒角規(guī)那么：PCB設計中應預防產(chǎn)生銳角和直角,以免產(chǎn)生不必要的輻射,同時工藝性能也不好.13器件去藕規(guī)那么：A.在印制版上增加必要的去藕電容,濾除電源上的干擾信號,使電源信號穩(wěn)定.在多層板中,對去藕電容的位置一般要求不太高,但對雙層板,去藕電容的布局及電源的布線方

22、式將直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有時甚至關系到設計的成敗.B.在雙層板設計中,一般應該使電流先經(jīng)過濾波電容濾波再供器件使用,同時還要充分考慮到由于器件產(chǎn)生的電源噪聲對下游的器件的影響,一般來說,采用總線結構設計比擬好,在設計時,還要考慮到由于傳輸距離過長而帶來的電壓跌落給器件造成的影響,必要時增加一些電源濾波環(huán)路,預防產(chǎn)生電位差.C.在高速電路設計中,能否正確地使用去藕電容,關系到整個板的穩(wěn)定性.14器件布局分區(qū)/分層規(guī)那么：A.主要是為了預防不同工作頻率的模塊之間的互相干擾,同時盡量縮短高頻部分的布線長度.通常將高頻的局部布設在接口局部以減少布線長度,當然,這樣的布局仍然要考慮到低頻信號可能

23、受到的干擾.同時還要考慮到高/低頻局部地平面的分割問題,通常采用將二者的地分割,再在接口處單點相接.B.對混合電路,也有將模擬與數(shù)字電路分別布置在印制板的兩面,分別使用不同的層布線,中間用地層隔離的方式.15孤立銅區(qū)限制規(guī)那么：孤立銅區(qū)的出現(xiàn),將帶來一些不可預知的問題,因此將孤立銅區(qū)與別的信號相接,有助于改善信號質量,通常是將孤立銅區(qū)接地或刪除.在實際的制作中,PCB廠家將一些板的空置局部增加了一些銅箔,這主要是為了方便印制板加工,同時對預防印制板翹曲也有一定的作用.16電源與地線層的完整性規(guī)那么：對于導通孔密集的區(qū)域,要注意預防孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接,形成對平面層的分割,從而破壞平

24、面層的完整性,并進而導致信號線在地層的回路面積增大.17重疊電源與地線層規(guī)那么：不同電源層在空間上要預防重疊.主要是為了減少不同電源之間的干擾,特別是一些電壓相差很大的電源之間,電源平面的重疊問題一定要設法預防,難以預防時可考慮中間隔地層.18) 3W規(guī)那么：為了減少線間用擾,應保證線間距足夠大,當線中央間距不少于3倍線寬時,那么可保持70%的電場不互相干擾,稱為3W規(guī)那么.如要到達98%的電場不互相干擾,可使用10W的間距.19) 20H規(guī)那么：由于電源層與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.稱為邊沿效應.解決的方法是將電源層內縮,使得電場只在接地層的范圍內傳導.以一個H(

25、電源和地之間的介質厚度)為單位,假設內縮20H那么可以將70%的電場限制在接地層邊沿內；內縮100H那么可以將98%的電場限制在內.20) 五-五規(guī)那么：印制板層數(shù)選擇規(guī)那么,即時鐘頻率到5MHz或脈沖上升時間小于5ns,那么PCB板須采用多層板,這是一般的規(guī)那么,有的時候出于本錢等因素的考慮,采用雙層板結構時,這種情況下,最好將印制板的一面做為一個完整的地平面層.D.后仿真及設計優(yōu)化(待補充)E.工藝設計要求1 .一般工藝設計要求參考?印制電路CAD工藝設計標準?Q/DKBA-Y001-19992 .功能板的ICT可測試要求A.對于大批量生產(chǎn)的單板,一般在生產(chǎn)中要做ICT(InCircuitTest),為了滿足ICT測試