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1、电路板（PCB） 设计规范1. 目的规范产品的PCB 设计，规定PCB 工艺设计的相关参数，使得PCB 的设计满足可生产性、可测试性、安规、EMC、EMI 等的技术规范要求，在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势。2. 适用范围本规范适用于所有电了产品的PCB 设计，也可用PCB 投板工艺审查、单板工艺审查等活动。3. PCB设计流程31 LAYOUT的事前准备事项311审查及理解原理图，仔细审读原理图，理解电路的工作条件。如模拟电路的工作频率，数字电路的工作速度等与布线要求相关的要素。理解电路的基本功能、在系统中的作用等相关问题。了解相关的设计约束条件。在与原理图设计者充分交流
2、的基础上，确认板上的关键网络，如电源、时钟、高速总线等，了解布线要求。理解板上的高速，高压器件及其布线要求。 对原理图进行制图审查。对不符合原理图制图规范的地方，要明确指出，并积极协助原理图设计者进行修改。得到关键元器件的封装图312同机构工程师沟通了解产品的外观，PCB尺寸图，及相关设计约束条件313同电装的工艺工程师及SMT工程师沟通了解相关的制造能力及工艺水准了解相关的设计约束条件314同相关的电路板制造厂的技术工程师沟通了解相关的制造能力及工艺水准了解相关的设计约束条件3. 2 确定所有约束条件及设计规格321确定电路板尺寸，根据机构图纸设定安装尺寸及禁止布线，摆放区域。322确定电路
3、板的基本参数：板层，板材，最小孔径，盲埋孔，最小线宽，最小线距323确定板子的加工工艺：波峰焊，回流焊，波峰+回流焊，双面回流焊324确定板子的插件形式：手插，机插，全机贴，机贴+手插325确定板子的拼板方案及工艺边326确定板子是否需ICT测试以上内容将直接关系到PCB设计。33造元件库将所有设计标准元件库中没有的元件根据设计资料建立专属元件库34生成网络表 创建网络表的过程中，应根据原理图设计工具的特性，积极协助原理图设计者排除错误。保证网络表的正确性和完整性。35元器件调入可用手动或自动方法将元器件全部调入。36匹配网络表将网表调入PCB设计软件中，直到全部匹配，没有报错为止。如有，可以
4、修改PCB元件库或原理图元件库，重新生成网表，直到完全匹配。有了完全匹配的网表就可保证PCB设计中或设计结束时可用软件提供的设计工具进行DRC(设计规则检查)37将各种设计规则及约束条件输入设计软件38元器件预布局39布线310可选用自动布线方式观察在满足设计约束条件下的布通率，以便调整布局再次布线，在多次的布局-布线后选择一种最佳方案。311检查所有有结构尺寸要求的元器件尺寸，锁定这些元器件。锁定所有关键元器件。312手工布线锁定所有手动预布线。313自动布线（视情况需要而定，通常自动布线没有全手动布线美观及符合设计规则）在满足设计约束的条件下，修改布线参数，直到完全布通314手动整理布线3
5、15进行DRC检查主要检查short-circuit，un-routed net，clearance316对所有过孔及通孔焊盘加泪滴焊盘（TEAR DROPS）再次DRC检查，主要检查CLEARANCE317 对接地网络进行大面积覆铜进行综合DRC检查318调整字符位置，将在元器件下，焊盘及过孔上的字符移开。用孔径编辑工具（hole size edit）检查孔径，对不符合设计规则的点进行修改。319进行设计评审320转换GERBER文件，填写PCB板申请单。将文件发送给采购制板321按PCB制图规范出图。322将文件发送给项目工程师归档4. PCB设计的基本准则4. 1布局411了解原理图中的
6、主零件，周边元件及线路走向。根据结构设计的要求约束零件放置的区域和限高。布局应满足: 总的连线尽可能短，关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。412依线路走向关系将零件放好。根据单板的主信号流向规律安排主要元器件413考虑零件与零件的关系，彼此接线越多，应尽可能排在一起，缩短彼此走线距离。414主零件的附属零件必须放在附近，尤其是主IC的振荡回路，更必须放在IC旁边。415考虑电气特性，如GND回路采用放射性形状连接。416相同类型元件尽可能放在一起，以X,Y轴方向排列。417零件摆放方向应尽
7、可能一致，特别是有极性的元器件，可节省空间，减少错插，提高检验效率及SMT机器运作时间。418属于同一组回路的元器件必须排在一起，成一方块形状。使用同一种电源的器件尽量放在一起, 以便于将来的电源分隔42元件排列元器件在电路板上的排列恰当与否，关系到以后的组装，维修的难易度，也影响生产成本及效率。421如板上有较多发热元件时应考虑散热效果，元器件需同发热的散热器及功率晶体管隔开一定的距离，不得接触放置。竖放的板子应将发热元件放在板的最上面，双面放器件时底层不得放器件。422为电路表现出最好的效能，元件相互间的信号线越短越好，可降低阻抗，减少电感量。423元件排列方向以实体和波峰焊方向成垂直，因
8、为它跟焊点好坏，放置元件的效率有密切关系。424 用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根据其属性合理布置。串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端，距离一般不超过500mil。 匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端与终端，对于多负载的终端匹配一定要在信号的最远端匹配。43布线431布线优先次序 关键信号线优先：电源、摸拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。密度优先原则：从单板上连接关系最复杂的器件着手布线。从单板上连线最密集的区域开始布线。尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层，并保证其最小的回路面积。必要时应采取手工优先布线、屏蔽和加大安全间距等方法
9、。保证信号质量。 432电源层和地层之间的EMC环境较差，应避免布置对干扰敏感的信号。耦合电容直接加于IC的电源及地PIN旁433铜箔宽度必须要能承受信号所需的最大电流，尤其是VCC及GND线必须设计较宽 线宽的设计标准见：IPC-2221A 印制板设计通用标准，第35页434有阻抗控制要求的网络应布置在阻抗控制层上44 EMI抑制方法：441接地线尽可能保持越短越好442线宽最好为长度的1/5443如PCB为双层板时则保持电源和接地线尽可能靠近些，空间回路面积可因此而减小。444电源和逻辑线路的接地回路必须分开445高电流必须有单独的接地回路446保持线径越粗越好447降低电流448降低频率
10、449导线避免锐角及45度角走法，必须呈弧角。45 模拟电路设计所牵涉的重要问题：451电路板上与数字电路接地点分隔，数字和模拟部分分开放置。452在多层板设计中，接地面积越大越好，以减低电压和把模拟信号掩蔽起来453把敏感度低的模拟信号与高速时钟和驱动电路分隔开来。454高频电路的线迹必须经过特别布置，甚至加上屏蔽以符合电磁干扰及射频干扰的管制要求。455初级电源供应电路的引入端须有足够的分隔。456 如果电源的输出负极接地，输出负极独立，与保护地一点接地，一般不通过外壳传输电流。457 回路走线避免来回缠绕。46 高速PCB设计准则461定义和分割平面层在高速数字电路设计中，电源与地层应尽
11、量靠在一起，中间不安排布线。所有布线层都尽量靠近一平面层，优选地平面为走线隔离层。为了减少层间信号的电磁干扰，相邻布线层的信号线走向应取垂直方向。 可以根据需要设计1-2个阻抗控制层，如果需要更多的阻抗控制层需要与PCB产家协商。阻抗控制层要按要求标注清楚。将单板上有阻抗控制要求的网络布线分布在阻抗控制层上。平面层一般用于电路的电源和地层（参考层），由于电路中可能用到不同的电源和地层，需要对电源层和地层进行分隔，其分隔宽度要考虑不同电源之间的电位差，电位差大于12V时，分隔宽度为50mil，反之，可选20-25mil 。 平面分隔要考虑高速信号回流路径的完整性。当由于高速信号的回流路径遭到破坏
12、时，应当在其他布线层给予补尝。例如可用接地的铜箔将该信号网络包围，以提供信号的地回路。462 地线回路规则（环路最小规则）： 即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小，环面积越小，对外的辐射越少，接收外界的干扰也越小。针对这一规则，在地平面分割时，要考虑到地平面与重要信号走线的分布，防止由于地平面开槽等带来的问题；在双层板设计中，在为电源留下足够空间的情况下，应该将留下的部分用参考地填充，且增加一些必要的孔，将双面地信号有效连接起来，对一些关键信号尽量采用地线隔离，对一些频率较高的设计，需特别考虑其地平面信号回路问题，建议采用多层板为宜。 463 窜扰控制 串扰（CrossTalk）是指PCB上
13、不同网络之间因较长的平行布线引起的相互干扰，主要是由于平行线间的分布电容和分布电感的作用。如果设计中有高速跳变的边沿，就必须考虑到在PCB板上存在传输线效应的问题。现在普遍使用的很高时钟频率的快速集成电路芯片更是存在这样的问题。解决这个问题有一些基本原则：如果采用CMOS或TTL电路进行设计，工作频率小于10MHz，布线长度应不大于7英寸。工作频率在50MHz布线长度应不大于1.5英寸。如果工作频率达到或超过75MHz布线长度应在1英寸。对于GaAs芯片最大的布线长度应为0.3英寸。如果超过这个标准，就存在传输线的问题。克服串扰的主要措施是： 加大平行布线的间距，遵循3W规则。 在平行线间插入
14、接地的隔离线。 减小布线层与地平面的距离。 464 屏蔽保护 对应地线回路规则，实际上也是为了尽量减小信号的回路面积，多见于一些比较重要的信号，如时钟信号，同步信号。对一些特别重要，频率特别高的信号，应该考虑采用铜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地与实际地平面有效结合。 465 走线的方向控制规则： 即相邻层的走线方向成正交结构。避免将不同的信号线在相邻层走成同一方向，以减少不必要的层间窜扰；当由于板结构限制（如某些背板）难以避免出现该情况，特别是信号速率较高时，应考虑用地平面隔离各布线层，用地信号线隔离各信号线。 466 走线的开环检查规则： 一般不允许出现一端浮空的布线（Dangling Line), 主要是为了避免产生天线效应，减少不必要的干扰辐射和接受，否则可能带来不可预知的结果。 467 阻抗匹配检查规则： 同一网络的布线宽度应保持一致，线宽的变化会造成线路特性阻抗的不均匀，当传输的速度较高时会产生反射，在设计中应该尽量避免这种情况。在某些条件下，如接插件引出线，BGA封装的引出线类似的结构时，可能无法避免线宽的变化，应该尽量减少中间不一致部分的有效长度。 468 走线终结网络规则： 在高速数字电路中，当PCB布线
