PCB印刷電路板設(shè)計及及規(guī)范

印刷電路板（PCB）設(shè)計規(guī)范范圍本設(shè)計規(guī)范規(guī)定了印制電路板設(shè)計中的基本原則、技術(shù)要求。本設(shè)計規(guī)范適用于電子科技有限公司的電子設(shè)備用印刷電路板的設(shè)計。引用文件下列文件中的條款通過在本規(guī)范中的引用成為本規(guī)范的條款。凡是注日期引用的文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內(nèi)容）或修訂版均不適用本規(guī)范。GB~88中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)：《印刷電路板設(shè)計和使用》QJ3103-99中國航天工業(yè)總公司《印刷電路板設(shè)計規(guī)范》定義本標(biāo)準(zhǔn)采用GB2036的術(shù)語定義一般要求印制板類型根據(jù)結(jié)構(gòu)，印制板分為單面印制電路板、雙面印制電路板、多層印制電路板,板材主要分為紙質(zhì)板(FR-1)，半玻璃纖維板(CEM-1)，環(huán)氧樹脂玻璃纖維板(FR-4)。有防火要求的器具用的印制板應(yīng)有阻燃性和符合相應(yīng)的UL標(biāo)準(zhǔn)。印制板設(shè)計的基本原則在進(jìn)行印制板設(shè)計時，應(yīng)考慮本規(guī)范所述的基本原則。電氣連接的準(zhǔn)確性印制板上印制導(dǎo)線的連接關(guān)系應(yīng)與電原理圖導(dǎo)線連接關(guān)系相一致，電原理圖設(shè)計應(yīng)符合原理圖設(shè)計規(guī)范，并盡量調(diào)用原理圖庫中的功能單元原理圖，印制板和原理圖上元件序號應(yīng)一一對應(yīng)；如因結(jié)構(gòu)、電氣性能或其它物理性能要求不宜在印制板上布設(shè)的導(dǎo)線，應(yīng)在相應(yīng)文件（如電原理圖上）上做相應(yīng)修改?？煽啃杂≈瓢鍛?yīng)符合其產(chǎn)品要求的相應(yīng)EMC規(guī)范和安規(guī)要求，并留有余量，以減小日益嚴(yán)重的電磁環(huán)境的影響。影響印制板可靠性的因素很多，印制板的結(jié)構(gòu)、基材的選用、印制板的制造和裝配工藝以及印制板的布線、導(dǎo)線寬度和間距等都會影響到印制板的可靠性。設(shè)計時必須綜合考慮以上的因素，按照規(guī)范的要求，并盡可能的保留余量，以提高可靠性。工藝性設(shè)計電路板時應(yīng)考慮印制板的制造工藝和裝配工藝要求，盡可能有利于制造、裝配和維修，各具體要求請嚴(yán)格遵守QG/的工藝規(guī)范。經(jīng)濟性印制板設(shè)計應(yīng)充分考慮其設(shè)計方法、選擇的基材、制造工藝等成本最低的原則，滿足使用的安全性和可靠性要求的前提下，力求經(jīng)濟實用。布局在布局上，要把模擬信號部分，高速數(shù)字電路部分，噪聲源部分（如繼電器，大電流開關(guān)等）這三部分合理地分開，使相互間的信號耦合為最小，元件在印刷線路板上排列的位置要充分考慮抗電磁干擾問題，原則之一是各部件之間的引線要盡量短。布局應(yīng)有利于利用自然空氣對流方式以散熱!詳細(xì)要求印制板的選用一般能用單面板就不要用雙面板設(shè)計。印板材料常用的有紙板、環(huán)氧樹脂板、玻璃纖維板及復(fù)合材料板等,選用時根據(jù)設(shè)計的電氣特性、機械要求和成本綜合考慮，其價格和性能按FR-1、CEM-1、FR-4的順序依次增加。印制板的結(jié)構(gòu)尺寸形狀尺寸印制板的尺寸原則上可以為任意的，但考慮到整機空間的限制、經(jīng)濟上的原因和易于加工、提高生產(chǎn)的效率，在滿足空間布局與線路的前提下，力求形狀規(guī)則簡單，最好能做成長寬比例不太懸殊的長方形，最佳長寬比參考為3：2或4：3。印制板的兩條長邊應(yīng)平行，不平行的要加工藝邊，以便于波峰機焊接。對于板面積較大，容易產(chǎn)生翹曲的印制板，須采用加強筋或邊框等措施進(jìn)行加固，以避免在生產(chǎn)線上生產(chǎn)加工或過波峰時變形，影響合格率。厚度印制板的厚度應(yīng)根據(jù)印制板的功能及所安裝的元器件的重量、與之配套的插座的規(guī)格、印制板的外形尺寸以及其所承受得機械負(fù)荷來選擇。為考慮實用性及經(jīng)濟性，我們應(yīng)在能滿足要求的前提下，盡量選用薄的印制板。一般而言，帶強電的印制板，應(yīng)選擇以上的厚度，只有弱電且板型規(guī)則面積較小的可選用1mm以下的印制板。電氣性能電阻導(dǎo)線電阻印制導(dǎo)線的電阻比較小，一般10mm長、寬、105μm厚的導(dǎo)線電阻為5毫歐，一般情況下可不考慮。當(dāng)需要考慮時，可以依照以下原則作一大略的比較估計：相同長度的導(dǎo)線，導(dǎo)線越寬，電阻越小；導(dǎo)線越厚，電阻越小。金屬化孔電阻金屬化孔電阻值很小，一般為幾百毫歐。當(dāng)需要考慮時，可以依照以下原則作一大略的比較估計：相同板厚的孔，孔直徑越大，電阻越小；鍍層越厚，電阻越小。強電不推薦用金屬化孔導(dǎo)電。電流負(fù)載能力表面連續(xù)電流在印制導(dǎo)線的電流負(fù)載能力要求嚴(yán)格的情況下（一般針對大負(fù)載），其電流負(fù)載能力與其在一定的使用環(huán)境溫度下，通過的電流與導(dǎo)線的溫升來決定。選定的板允許溫升高，則可通過稍大點的電流。按照一般情況而言，我們的印制導(dǎo)線為寬、允許溫升為30℃時，可通過的電流為6A。一般為保險安全起見，我們應(yīng)該考慮余量，只取50％的通流量來計算，即上述情況下，可通過電流為3A。為方便計算，可定為每1MM寬的印制導(dǎo)線允許通過的電流為1A。沖擊電流電流使導(dǎo)線發(fā)熱的程度取決于導(dǎo)線的電阻、通過導(dǎo)線電流的大小和持續(xù)時間以及冷卻條件等。而冷卻條件不單只與印制板的基材有關(guān)，還與電路板的元器件的布局、元器件間的空氣流動等散熱情況有關(guān)。電路板上的導(dǎo)線的允許沖擊電流一般通過試驗的方法來獲得。機械性能翹曲度翹曲度大的印制板能減少與其相鄰的平行安裝的印制板或屏蔽元器件之間的距離，同時會影響元器件、焊接點可靠連接的危險。甚至在運輸、使用過程中，由于振動等環(huán)境因素的影響下，引起電路板的損壞，所以在設(shè)計過程中，應(yīng)該在電路板選擇、布線與元器件布置等各方面考慮印制板的翹曲問題，必要時可以考慮采取增加強度的加固措施。印制板圖的設(shè)計布線設(shè)計的設(shè)計原則電路板線路的設(shè)計是根據(jù)電原理圖來布置出來的，它首先需嚴(yán)格按照電路的要求來布置，同時應(yīng)該充分的考慮電路的安全、控制器的裝配、焊接質(zhì)量、制造成本、生產(chǎn)效率、維修方便、外觀美觀等各方面的要求。在電路板的設(shè)計過程中，應(yīng)考慮電路板在生產(chǎn)線上的貼片方向、插件方向、過波峰焊機、在裝配成電控盒時的方便。電路板設(shè)計工程師應(yīng)預(yù)先考慮好過波峰焊的方向，將多位的插座、插針、IC芯片的方向放置為有利波峰焊焊接的方向，即芯片與波峰平行放置。并保證沿著波峰焊方向的元器件距板邊在5mm以上，（或保證元件的連接盤距板邊在4MM以上）必要時可以通過工藝邊的方式來解決。在元器件的布置時，應(yīng)盡量考慮整塊電路板的中心不要太偏。有貼片元件的板應(yīng)在貼片層放置兩個以上的基準(zhǔn)點連接盤，基準(zhǔn)點盡量選用板的對角，且連接盤的大小為φ的圓型連接盤。電路板外形尺寸的設(shè)計電路板的外形尺寸應(yīng)盡量做成規(guī)則的長方形，無法做成規(guī)則的長方形的應(yīng)通過拼板、加工藝邊的方法，使整個電路板的外形規(guī)則，以方便過波峰時的生產(chǎn)。電路板應(yīng)有定位孔，孔徑大小為φ4MM+，數(shù)量至少3個，放置時應(yīng)盡量拉開距離，保證在生產(chǎn)時針床、測試工裝等地方便。(引用工藝規(guī)范)電路板機械層（包括外型與孔位）與固定電路板的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)完全一致，公差不能超過。元器件的設(shè)計元器件的選用原則電原理圖設(shè)計時，在滿足功能要求的前提下，應(yīng)該盡量采用統(tǒng)一的電路設(shè)計，特別設(shè)計到新元器件的選擇時，應(yīng)盡力選用已有的元器件，同時保證封裝形式一致。優(yōu)先選用常用的元器件，優(yōu)先選用貼片元器件，優(yōu)先選用功率小、易于加工成形的元器件。不同產(chǎn)品上的相同性能、相同結(jié)構(gòu)的電路應(yīng)固化。元器件封裝的設(shè)計及選用.1片電阻、電容、二極管、三極管、貼片IC貼片元件的兩端及末端應(yīng)設(shè)計有引錫，引錫的寬度推薦采用的導(dǎo)線，長度一般取2、3mm為宜。(引用工藝規(guī)范)貼片集成電路一般不要設(shè)計在過波峰機面。貼片元器件兩端設(shè)接插裝元器件的應(yīng)加測試點，測試點直徑等于或大于，以便于在線測試儀測試。所有貼片器件的放置方向必須考慮過波峰焊的方向，必須保證所有貼片元件的方向的一致性，元器件與過波峰方向垂直。電阻、電容二極管三極管過波峰方向貼片元器件放置方向與過波峰方向的示意圖貼片元器件通過回流焊和波峰焊應(yīng)采用不同封裝。.2特殊插件電阻特殊類型的電阻，如壓敏電阻、熱敏電阻、水泥電阻等，采用與其腳距一致的封裝形式，一定要保證生產(chǎn)插件時的方便。.3插件電容、熱敏電阻、壓敏電阻采用與其腳距一致的封裝形式。.4插件二極管常用二極管（如IN4004、IN4007、IN4148等）的根據(jù)腳距及實際需要選用合適長度的封裝。.5插件三極管類推薦采用三孔一線，每孔相距的封裝。7812、7805類推薦采用三角形成形,亦可采用三孔一線，每孔相距。當(dāng)采用7812、7805共用一個散熱片時，務(wù)須保證散熱片的定位孔的尺寸與間距。保險管采用與其腳距一致的封裝形式。繼電器、插座、插片、蜂鳴器、接收頭、陶瓷諧振器、數(shù)碼管、輕觸按鍵、液晶屏采用與其腳距一致的封裝形式，保證生產(chǎn)插件時的方便。對有必要使用替換元件的位置，電路板應(yīng)留有替換元件的孔位。.10跳線所有跳線優(yōu)先采用用0歐貼片電阻代替。如確實難以實現(xiàn)，則采用插件式的跳線。元器件的放置貼片集成電路優(yōu)先設(shè)計在插件元器件面，盡量不要設(shè)計在過波峰機面。同類元件在電路板上方向保持一致（如二極管、發(fā)光二極管等），以便于插件不會出錯、美觀，提高生產(chǎn)效率。插座設(shè)計成同一方向，以便于插件不會出錯，外觀檢驗方便，同時考慮總裝與生產(chǎn)線維修、售后服務(wù)維修方便，將外接零部件的插座設(shè)計在易于接插的位置，盡量在插座的選型上能區(qū)分開，保證接插時不會出錯。元器件的放置需考慮元器件高度，元件布局需均勻，緊湊，美觀，重心平衡,并且必須保證安裝。大功率發(fā)熱量較大的元器件必須考慮它的散熱效果，一定要放置在散熱效果好的位置，同樣的發(fā)熱量、同樣的散熱器件，當(dāng)放置位置的空氣流通不一樣時，散熱效果相差很大。導(dǎo)電圖形的設(shè)計導(dǎo)線導(dǎo)線寬度導(dǎo)線寬度應(yīng)盡量寬一些，至少應(yīng)寬到足以承受所設(shè)計的電流負(fù)荷。銅箔最小線寬：單面板(建議，雙面板(建議，邊緣銅箔最小要。導(dǎo)線間距相鄰導(dǎo)線之間的距離應(yīng)滿足電氣安全的要求，而且為了便于操作與生產(chǎn)，間距應(yīng)盡量寬些。按照目前的實際情況與各類標(biāo)準(zhǔn)的要求，本規(guī)范完全引用TUV安規(guī)要求，當(dāng)130V＜工作電壓≤250V，無防積塵能力條件下，不同相位之間絕緣電氣間隙≥，爬電距離≥，基本絕緣(強弱電之間)電氣間隙≥，爬電距離≥，不夠距離的需開槽，開槽寬度>，小于的開槽為無效，而且線路板高壓區(qū)須畫絲印框和強電標(biāo)識，以防止維修人員觸及強電。弱電導(dǎo)線的間距至少為(<30V)以上；各空調(diào)電控應(yīng)符合TUV安規(guī)要求，。導(dǎo)線拐角導(dǎo)線拐角不要用直角或尖角，應(yīng)采用45度角或圓角。連接盤連接盤的尺寸連接盤的尺寸應(yīng)適當(dāng)大些。考慮我們目前的設(shè)備與實際選用的元器件，推薦采用以下的尺寸要求：對常用小功率器件而言，連接盤為插孔孔徑的倍以上，但是對于某些孔距較小的元器件，則需區(qū)分對待。一般連接盤間凈空距大于,小于的連接盤間須鋪絲印以防止過爐時連焊。連接盤的形狀和大小常用的連接盤有園形、方形、橢圓形、長圓形等多種形狀，為了增加連接盤的附著強度，推薦采用以下的原則:一般通孔元件的圓型連接盤直徑大?。簡蚊姘宀恍∮?mm，雙面板不小于。在中等密度布線的情況下，推薦采用橢圓形與長圓形連接盤；連接盤的直徑或連接盤的最小寬度為。對印板工藝而言,設(shè)計雙層板的連接盤-通孔直徑最佳比>。在高密度布線場合下，推薦采用圓形與方形連接盤；連接盤的直徑或連接盤的寬度一般為或，甚至更小。對于插件式的元器件，為避免焊接時出現(xiàn)銅箔斷地現(xiàn)象，應(yīng)調(diào)用PCB標(biāo)準(zhǔn)封裝庫，且單面的連接盤應(yīng)用銅箔完全包覆；而雙面板最小要求應(yīng)補淚滴。重量大，受力的元件連接盤需相應(yīng)加大，并包覆較大的銅箔，以防起銅箔。發(fā)熱或需隔熱的元件可考慮采用菊花狀旱盤，減少熱量通過銅箔傳遞。大面積銅皮上的連接盤可采用菊花狀旱盤，不至虛焊。金屬化孔在同一塊印制板上，應(yīng)盡量減少不同尺寸的孔的種類。金屬化孔的直徑與板厚之比最好不小于1：3～1：5。只作貫通連接的導(dǎo)通孔，在滿足布線要求的前提下，一般不作特別要求，一般采用孔直徑為的孔。用于安裝元器件的金屬化孔尺寸，應(yīng)考慮元器件引線的安裝性能，并且遵循本規(guī)范所要求的孔徑與連接盤大小地要求。一般常用小功率器件設(shè)計時，孔徑以比為實際元器件腳徑的倍為宜?？讓τ趩蚊姘?，為保證良好的焊接效果，手工插置的帶圓形的安裝管腳元件，安裝管腳小于，其連接盤插孔孔徑應(yīng)為，最大不超過(開模沖孔)。安裝管腳大于且小于，連接盤插孔孔徑應(yīng)為，最大不超過(開模沖孔)；對大于安裝管腳，連接盤插孔孔徑為管腳加上±(確認(rèn)的元件應(yīng)對其管腳尺寸公差有嚴(yán)格要求)；對于雙面板，手工插置的帶圓形的安裝管腳元件，其連接盤插孔孔徑為單面板孔徑要求的基礎(chǔ)上加；對于其它未說明的元件其連接盤插孔孔徑要求，應(yīng)遵守QG/的工藝規(guī)范。對于自動插機要求請見附錄A孔間距相鄰兩個元器件的孔距應(yīng)保證以上。定位孔整塊電路板的所有定位孔應(yīng)該使用同一基準(zhǔn)點作為參考標(biāo)準(zhǔn)點。并且孔邊緣到印制板邊緣的最小距離應(yīng)大于印制板厚度。依照實際電路板、電控盒的固定與元器件安裝的需要，精確定位，公差不能超過?？椎臉?biāo)稱直徑，按所插入元件引線的標(biāo)稱直徑來考慮，一般我們選定定位孔直徑為。絲印元件頂面標(biāo)識元件序列號，底面標(biāo)識元件參數(shù)值。絲印必須有板上所有元器件的圖形標(biāo)識（含方向標(biāo)識）和代號標(biāo)識。絲印必須有型號規(guī)格、版本號和日期。絲印字符的大小盡量一致，一般元件的設(shè)計序號和元件型號用寬的線，高的字，特殊的元件和產(chǎn)品的型號規(guī)格，版本號和日期用寬的線，高2mm的字表示。為有利于市場維護和物料的組織(如有可完全借用的接線銘牌，則延用舊的命名)，分體機和柜機的功能連接口(強弱電連接插座)對應(yīng)的序號規(guī)定如下表，見附錄B連接插頭連接插頭的布線與孔的安排應(yīng)與實際接插件的尺寸相符，以保證連接可靠與接插方便。為保證焊接的有效性，應(yīng)考慮電路板的厚度與接插件的插針的長度對焊接效果的影響。應(yīng)充分考慮插座所要求的連接孔互相之間的焊接效果與連焊的預(yù)防，一般需保證連接盤外間距在以上，連接盤與金屬化孔的比例為1：以上，連接盤形狀采用長圓形為宜。并需在電路板上標(biāo)識出插座的方向。導(dǎo)電橡膠按鍵導(dǎo)電橡膠按鍵的間距與尺寸大小應(yīng)與實際的導(dǎo)電橡膠按鍵的尺寸相符。使用公司的標(biāo)準(zhǔn)元器件庫在實際布線設(shè)計時，請調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)元器件庫中的元器件封裝，標(biāo)準(zhǔn)元器件庫中未作出的元器件，請參照上面所述的原則進(jìn)行設(shè)計。6.自動化設(shè)計設(shè)計平臺為資料的存貯和方便調(diào)用，統(tǒng)一采用PROTEL99SE作為印制板自動化設(shè)計平臺。貯存格式對于所有發(fā)外的印制板文件和原理圖文件，應(yīng)在PDM中的相應(yīng)項目下有備份。格式為：RROTEL軟件中的PCBBINARY格式印制板確認(rèn)印制板的確認(rèn)應(yīng)符合相應(yīng)的PDM關(guān)于印制板的確認(rèn)流程。2003—06—01發(fā)布2003/6/1實施本規(guī)范由電子分廠電控開發(fā)部起草并負(fù)責(zé)解釋、修訂附錄APCB應(yīng)用自動插件機的要求范圍:本文適用針對PANASONIC的PanasertAVK2(立式），PanasertRHS2（臥式）自動插件機的PCB設(shè)計。參考文件:PanasonicPanasertRHS2,PanasonicPanasertAVK2定義:元件本體：指元件除引腳外的外尺寸。一般要求:尺寸要求：中號托盤330*250mm和大號托盤508*350mm2.拼板的注意要點：主板因面積、重量大，按照330*250MM的托盤設(shè)計，垂直方向拼3PCS較為合適。顯示板可以垂直、橫向兩個方向拼板，但不宜超過330*250MM。為提高插件機的效率，一個拼板至少應(yīng)大于100個可插的點。使用自動插件機，元件孔徑需加大，但孔徑必須≥。*直接調(diào)用服務(wù)期上的PCBGROUP\\LIBRARY中結(jié)尾帶"@"的封裝庫，可以確保插件元件的正確選擇及孔徑/孔距合適。原本就調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)庫的PCB更改成應(yīng)用于插件機的比較方便，直接在原有封裝名后加"@"即可。臥式元件：孔型元件封裝孔徑(mm)沖孔鉆孔(一般為雙面板）注釋：以上數(shù)據(jù)為極限值，綜合考慮沖孔和轉(zhuǎn)孔，PCB制造公差，應(yīng)在元件管腳直徑的基礎(chǔ)上+,因孔徑規(guī)格的原因，只保留小數(shù)位后1位數(shù)（四舍五入）。立式元件：元件直徑>,孔徑為,元件直徑≤,孔徑為.電路中相鄰并且相同性質(zhì)的元件應(yīng)排成準(zhǔn)確的一排，并且是同一方向的有利于插件機的工作。元件孔位坐標(biāo)（以插件機定位孔中心為準(zhǔn)）在格點上有利于插件機準(zhǔn)確對位，例如一孔（X=,y=，減少出現(xiàn)（X=,Y=此類的孔坐標(biāo)。3.插件機對PCB設(shè)計的各項具體要求：.元件彎角有30度、45度.元件的彎腳長度為臥式元件彎腳朝元件中心，兩腳的立式元件彎腳為向外彎45度，并且兩腳互相平行。.由于彎腳有可能超出焊盤范圍，須特別注意彎腳對電氣間隙、爬電距離的影響。.設(shè)計一塊電路板開始時就應(yīng)考慮是否會應(yīng)用在自動插件機上，如果要使用自動插件機，則孔徑外都按照自動插件機的設(shè)計。.臥式元件：.臥式元件孔距≥5mm且≤，建議只用≥6mm,可降低元件采購的精度級別。必須選用標(biāo)準(zhǔn)庫中的封裝，以避免腳距種類太多，不利生產(chǎn)。.插件機可插元件的腳距范圍：..立式元件：.可插的元件腳距為：mm、mm、mm,建議只用與的規(guī)格，否則需更換自動插件機的刀具，較為不便。4.應(yīng)遵守元件的間距：臥式元件之間：平行的元件之間：孔距>2mm互相垂直的元件之間：孔-本體>立式元件之間：元件直徑<3mm的，要求它們在各自的直徑３的圓圈范圍內(nèi)不相交大于3直徑的元件其本體與小于3直徑的元件的直徑３的圓圈范圍之間要求不相交元件直徑>3mm的，要求本體－本體之間>1mm(最少）臥式與立式元件之間：臥式元件的本體-立式元件孔>2mm機械尺寸公差允許范圍：元件孔徑：±插件定位孔孔徑：4mm-0+板翹曲：下凹<,上凸<孔距誤差：±板外框公