PCB设计规范

0、写在前面的一些话

（1）此文的目的：为了快速规范的进行PCB设计，提高产品可靠性，最终的目的还是为了提高利润（提高设计质量、设计效率、减少试错成本，降低产品故障率都可以提高利润）；
（2）由于不同的产品有不同的特性、侧重点，所以该规范主要是提供参考，并非要绝对执行；
（3）此处主要是设计一个框架，具体规范条例持续改进、增加中……；

关于PCB设计规范内容，本人将其分为以下几个部分： 1、布局前准备；2、布局；3、布线。

1、布局前准备

（1）确保原理图经过评审，且DRC检查无误；

（2）导入PCB设计规则；

2、布局
（1）布局-基本要求

遵循“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；
布局中应尽量参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件；
布局应尽量满足以下要求：
a：总的连线尽可能的短，关键信号线最短；
b：高电压、大电流信号与小电流、低电压的弱信号完全分开；
c：数字信号与模拟信号分开；
d：高频信号与低频信号分开，高频元器件的间隔要充分；
电路的滤波/去耦电容靠近器件供电引脚放置；
体积大、间距小的器件都放置在Top层；
封装相同或等大的器件尽量放置在同一水平线上，有极性器件的摆放方向要尽可能的一致；
产品有安规要求时，信号间走线间距可参考该标准进行设计：GB/T 16935.1-2008 低压系统内设备的绝缘配合第1部分：原理、要求和试验；

（2）布局-PCB尺寸、形状要求

PCB的尺寸尽量控制在4:3或者3:2，若PCB的尺寸过于狭长，那么它的板上面积的使用率一般不高；
板子外形及所有特殊形状开槽须放置在Mechanical1层；
有结构要求的板子，须将结构文件导进PCB的某一机械层（建议机械2层），并修改标识，方便后续检查、维护修改等；
器件在布局时，要考虑单板与单板、单板与结构件的装配干涉问题，尤其是高器件、立体装配的单板等；
板框四周倒圆角，倒角半径为5mm，特殊情况参考结构设计要求；

（3）布局-工艺要求

定位、安装孔摆放正确，螺丝安装孔内径、外径、禁布区要求如表2.1所示；
对于拨码开关、复位按键等元件，需要放置在PCB板易操作的位置；
接口器件的摆放保证产品插上接头后不互相干扰；
元器件的摆放符合限高要求，不会影响其他器件的贴焊、安装和插拔；
须放置mark点、定位孔（如需要）、工艺边（如需要）；
对孔径、孔位、板厚等公差敏感项目，须在制板工艺说明中注明；
对有阻抗要求的项目，须注明叠层关系以及相关线宽、线距对应的阻抗值；
器件引脚直径与PCB焊盘孔径以及通孔回流焊的焊盘孔径对应关系如表2.1所示；
锰铜丝等测量用的跳线的焊盘需要做成非金属化，若是金属化焊盘，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，从而导致测量结果不准确；
多层板的侧面局部镀铜作为焊接的引脚时，必须保证每层均有铜箔连接，以增加镀铜的附着强度，同时要有试验验证没问题，否则双面板不能采用侧面镀铜作为焊接引脚；
大于0805的贴片电容，布局时其轴向尽量与进板方向平行，防止应力较大，使器件产生崩裂；
经常插拔器件或板边连接器周围3mm范围内尽量不布置SMD，压接件周围5mm不能有插装件，防止连接器插拔时产生的应力损坏器件，如图2.3所示；
多个引脚在同一条直线上的器件，如连接器等，布局时应使其轴线和波峰焊方向平行；
较轻的器件如二极管、1/4W电阻等，布局时应使其轴线和波峰焊方向垂直，能防止过波峰焊时因一端先焊接凝固而使器件产生浮高现象；
BGA3mm范围内无器件，最佳为5mm，为了保证可维修性；
贴片元器件之间的最小间距的要求如下：
a：同种元器件：≥0.3mm；
b：不同种元器件：≥0.13*h+0.3mm（h为周围近邻元件最大高度差）；
c：手工贴片的元器件：≥1.5mm；
元器件最外侧距传送边≥3mm，尽量保证5mm，若达不到要求，则PCB需要加工艺边，器件与V-CUT的距离≥1mm；
所有的插装磁性元件一定要有坚固的底座，避免使用无底座的插装电感；
电缆的焊接端尽量靠经PCB的边缘布置以便插装和焊接，否则PCB上别的器件会阻碍电缆的插装焊接；
禁止在SMT器件的焊盘上放置导通孔（作为散热用的DPARK封装的焊盘除外）；

（4）布局-波峰焊要求

波峰焊加工的制成板进板方向要求有丝印标明；
需波峰焊加工的单板背面器件不形成阴影效应的安全距离已考虑波峰焊接工艺的SMT器件距离要求如下：
a：相同类型器件的距离，如图2.1所示，距离要求如表2.2所示；
b：不同类型器件的距离，如图2.2所示，距离要求如表2.3所示；
波峰焊加工时，背面测试点边缘、插件元件焊盘边缘等之间的距离应大于1.0mm（包括元件本身引脚的焊盘边缘间距）；
过波峰焊的板，若元器件面有贴板安装的器件，其底下不能有过孔或者过孔要盖绿油；
波峰焊加工工艺时，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，应采用分布接地小孔的方式与地平面连接；
需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊焊盘；
波峰焊接时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直，排阻、SOP元器件轴向与传送方向平行；
Pin间距小于1.27mm的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源器件避免使用波峰焊接；

（5）布局-热设计要求

高发热较高的元器件应考虑放于出风口，且不阻挡风路；
较高的元器件应考虑放于出风口，且不阻挡风路；
散热器的位置应考虑利于对流；
温度敏感的器件应考虑远离热源，对于自身温升高于30℃的热源，一般要求：
a：在风冷条件下：电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于2.5mm；
b：自然冷条件下：电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于4.0mm；
大面积铜箔要求用隔热带与焊盘连接，对于需要通过5A以上大电流的焊盘则不能适用隔热带；
过回流焊的0805及以下的贴片元件两端的焊盘的散热需要对称，避免器件过回流焊后出现偏位、立碑等现象；
除非经过试验验证，否则不能选用和PCB热膨胀系数差别太大的无引脚表贴器件，这容易引起焊盘拉脱现象；

（6）布局-信号完整性要求

（7）布局-EMC、安规要求

ESD、TVS管等保护器件要靠近接口位置放置，信号走线先经过保护元件再到其他系统；
金属壳体、金属件与其他器件的距离满足安规要求；

（8）布局-电源要求

考虑将使用同一种电源的器件尽量放在一起，以便与将来的电源分隔；

3、布线

（1）布线-基本要求

布线优先次序
a：关键信号优先原则：电源、模拟小信号、高速信号、时钟信号以及同步信号等关键信号优先布线；
b：密度优先原则：从单板上连接关系最复杂的器件进行布线，从单板上连线最密集的区域开始布线；
布线遵循的原则：
a：地线回路规则，尽量保证环路最小，即信号线与其回路构成的环路面积尽可能的小；
b：串扰控制，尽量加大平行布线的间距，遵循3W原则，在平行线间加入接地的隔离线；
c：屏蔽保护，对于一些特别重要的信号或频率特别高的信号，应考虑同轴电缆屏蔽结构设计，即将所布的线上下左右用地线隔离，而且还要考虑好如何有效的让屏蔽线与实际的地平面结合；
d：走线的方向控制：相邻层的走线方向呈正交结构避免不必要的层间串扰；
确保PCB上的所有孔径≥10mil，单边孔环≥3mil，最小孔径/板厚＞1/8，线宽线间>5mil；
尽量保证走线弯曲角度＞90°（电源走线除外）线宽做到不跳变；
晶振、复位信号电路尽量靠近主控芯片放置，减小干扰；
敏感信号之间、敏感信号和普通信号之间间距满足3W原则，最好放置地线进行隔离；
关键信号做到无跨参考平面走线；
走线距铜箔之间的距离要求：
a：距V-CUT边大于0.75mm；
b：距铣槽边大于0.3mm；
禁止在散热器等金属外壳器件的正下方布线，除非做了绝缘处理；
各类螺丝孔的禁布区范围要求如表3.1所示；
测试点的间距≥2.54mm；
对于数字逻辑单板，每5个IC应提供一个地线测试点；

（2）布线-信号完整性要求

匹配电路尽量按照匹配特性靠近其源端或者终端放置；
传输线的匹配规则：
a：对于点对点连接，可以选择源端串联匹配或终端并联匹配，前者结构简单，成本低，但延迟较大。后者匹配效果好，但结构复杂，成本较高；
b：对于点对多点连接，当网络的拓扑为菊花链时，应选择终端并联匹配，当网络为星型结构时，可以参考点对点连接；
防止信号线在不同层形成自环。在多层板设计中容易发生这类问题，自环将引起辐射干扰；
尽量控制走线的分支长度（Stub），一般的要求是Stub的延时Tdelay≤Trise/20；

（3）布线-电源要求

走线现宽、过孔数量需满足电流要求，线宽-电流表如表3.2所示，表中数据均为25℃下的线路电流承载值；
正确进行电源岛的划分，保证各个岛的通路顺畅，无短路和悬空现象存在；
电源层较接地层内缩，满足20H原则；
不同电源层在空间上要避免重叠。主要是为了减少不同电源之间的干扰，特别是一些电压相差很大的电源之间；
孤立的铜皮去除或者接地。当然，有些PCB厂家将一些空置部分增加了一些铜箔，主要是为了方便印制板加工，同时有利于防止PCB；

（4）布线-丝印

元器件丝印设置（AD适用），如图3.1所示；
PCB名称、版本、日期等信息丝印设置（AD适用），如图3.2所示；
电源等指示灯的丝印设置（AD适用），如图3.3所示；
无特殊要求时，PCB需要增加QC、防静电标识（先在原理图中加上）；
元器件位号摆放整齐，保持方向一致，字符遵循从左至右、从下往上的原则，不与焊盘、过孔重叠；
对于有极性却无明显标记的器件，需标明第一脚的位置；
螺丝位需添加螺丝Logo丝印（先在原理图中加上）；
PCB板上危险区域标注高压警示符；

猜你喜欢