PCB设计规范
前 言
??本规范参考国家标准印制电路板设计和使用等标准编制而成。
一、布局
? 元件在二维、三维空间上不能产生冲突。
? 如果有相同结构电路部分,尽可能采用“对称式”标准布局。
? 元器件的排列要便于调试和维修,小元件周围尽量不放置大元件、需调试的元、器件周围要有足
够的空间。
? 按照“先大后小,先难后易”的布置原则,重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。
? 布局应尽量满足以下要求: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;
? 发热元件要一般应均匀分布(如果有散热片还需考虑其所占的位置),且置于下风位置以利于单板
和整机的散热,电解电容离发热元件最少400mil;除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。
? 元器件离板边尽量不小于5mm,特殊情况下也应大于板厚。
? 如果PCB用排线连接,控制排线对应的插头插座必须成直线,不交叉、不扭曲。 ? 连续的40PIN排针、排插必须隔开2mm以上。 ? 驱动芯片应靠近连接器。
? 对于同一功能或模组电路,分立元件靠近芯片放置。 ? 连接器根据实际情况必须尽量靠边放置。 ? 开关电源尽量靠近输入电源座。
? BGA等封装的元器件不应放于PCB板正中间等易变形区
? BGA等阵列器件不能放在底面,PLCC、QFP等器件不宜放在底层。 ? 多个电感近距离放置时应相互垂直以消除互感。 ? 元件的放置尽量做到模块化并连线最短。
? 对于按键,连接器等与结构相关的元器件放置好后应锁定,以免在无意之中移动。 ? 在保证电气性能的前提下,尽量按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局。 二、层定义
? PCB边框定义为机械一层,线宽5mil。
? PCB螺丝孔或元件定位孔定义到机械一层,为非金属化孔。 ? 其它电气层按标准层来设置。 三、布线
? 关键信号线优先布线: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。 ? 密度优先布线:从连接关系最复杂的器件着手布线;从连线最密集的区域开始布线。 ? 布线离板边应不小于3mm,一是为了防止加工PCB时损伤走线,二是为了防静电。
? 双层板线宽线距最小7mil,多层板可最小至4mil,BGA器件下方根据情况可最小到3.5mil。 ? 不论板的大小及层数,在条件允许的情况下,应保证线距不小5mil、线与过孔间距不小于6mil
来提高良品率。
? 尽量减少印制导线的不连续性,例如线宽不要突变,以免阻抗变化不可控。
? 安全间距根据PCB的元件密度及线宽而定,一般可设为10mil,对于双层板最小7mil,多层板最
小4mil。
? 交流220V电源部分的火线与中线在铜箔安全距离不小于3.0mm,交流220V线中任一PCB线或
可触及点距离低压零件及壳体之间距应大于6mm并加上明显的警告标示;如果电压再高,为避
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免爬电,应在高低压之间开槽隔离。
走线应避免锐角、直角,采用45°走线。 相邻层的走线应相互垂直。 信号走线尽可能短。
时钟信号引线最容易产生电磁辐射干扰,走线时应尽量短并与地线回路靠近。
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输入、输出信号应尽量避免相邻平行走线,如果实在不能避免平行走线,应加大其间距并加地线隔离。
对于总线应等宽等间距布线。
双面板电源线、地线最好与信号流向一致,以增强抗噪声能力。
如果贴片IC相邻两个焊盘为同一网络需接到一起时,两焊盘不可直接在贴片IC下相连。
? 应从焊盘或过孔中心引线出来。
? 过孔应远离贴片焊盘
? 过大电流的走线除加粗铜铂外,还可加上助焊层,过锡炉时可上锡相当于增加铜铂厚度。
? 应尽量避免在晶体、变压器、光藕、电感、电源模块下面有信号线穿过,特别是晶体下面应尽量
铺设接地的铜皮。
? 对于要压五金件的地方,不可走除地线外的其它信号线(在某些情况下地线也不可走),对于要走
信号线的特殊情况,需在压五金范围内覆盖整片丝印。 ? 音频信号线之间应用模拟地相互隔离并包模拟地。 ? 视频信号线之间应用地相互隔离并包地。 四、电源及地线处理
? 一些关键信号线应尽可能远离电源线走线。 ? 电源与地构成的环路应尽量小。
? 为防止电源上的杂讯进入负载器件,应在进入每个负载器件之前对其电源独立去藕,做到先滤波再
进入负载。
? 如果为多层板,应有单独的电源层及地层。 ? 在接地时应保持接地良好。
? 数字地与模拟地分开,数字地应接成环路以提高抗噪声能力;模拟地不可接成环路;对于低频电
路,地线应采用单点并联接地方式;高频电路应采用多点串联接地。
? 对于PCB上的地线需与金属外壳相连时,可在螺丝定位孔位加上助焊层以露出铜皮并加过孔,以
便通过金属螺丝与外壳良好接触。如下图中:灰色为过孔;桔红色为TopSolder及BottomSolder层;绿色及黄色为丝印。
? 对于QFP类封装的IC,走线尽量向四周扩散,IC正下方尽量避免走线,留作铺地做静电泄放通
道。
? PCB的四周应尽量保证有3mm宽来走地线。
五、铺铜
? 如果印制板上有较大面积空白区应铺上铜并连接到地网络。
? 原则上铺铜间距应为线与线安全间距的两倍,实际应用中尽量保证铺铜间距不小于8mil。 ? 铺铜与元件脚应采用花焊盘连接方式,并且在有必要的时侯加粗铺铜与焊盘的连线。
? 铺有大面积地线和电源线区(面积超过500 平方毫米),应局部开窗口以防过锡炉时铜皮起泡。 六、测试点
? 测试点代号TP,不能以元件的形式出现在PCB上。
? 测试点通常为圆形,在条件允许的情况下,其直径应不小于1mm。
? 原则上每条网络均需加上测试点,在实际应用中至少一些关键信号线上必需加测试点。 ? 每个测试点应有测试项目名称或编号如TP1,TP2等。
? 测试点离元器件远点,两个测试点的间距不可太近,至少要有2.5mm的间距。 ? 测试点应处于同一层面,以方便不用拆下整块PCB也可方便连接到测试点为原则。 ? 当测试点带附加线时,附加线应尽量短。
? 对电源和地也应在不同位置加上测试点,尽量均匀分布于整块PCB上。 七、过孔
? PCB的最小孔径定义取决于板厚度,参考下表:
? 孔径优选系列可参考下表:
? 同一PCB上的过孔规格应控制在3种以内,双面板普通信号走线使用25/12mil或28/16mil,电
源走线使用35/20mil并根据电流大小多放置几个过孔。
? 对于接插件的孔径需严格检查,普通排针排插的孔径是1mm。
? 所有PCB板的过孔设计时必须加绿油覆盖并塞孔,由于PCB厂家工艺的原因,应尽量不使用内
径超过20mil的过孔,采用在大电流线路上多加过孔的方式来满足要求。 ? 过孔不能上焊盘。
? 如果没有必要,单板上的过孔数量不应超过平均每平方厘米10个,否则会增加PCB成本。 八、线宽
? 理论上1OZ铜厚1mm线宽可通过最大1A电流,但在实际应用中通常降额30%使用,实际应用
中电源及地线应尽量粗而短,避免出现电源线过长造成的电压跌落现象; ? 各种功能走线与线宽的关系如下:
多层板的普通信号线最小可到4mil。
? 在条件允许的情况下,电源线应尽量粗些。
? 在一些高密度的板中,如果电源走线宽度受限,可在走线上加阻焊以增加过电流能力。 九、蓝牙
? 蓝牙天线下方不可铺地及有其它走线且与其它走线保持最少5mm间距。
? 蓝牙电路的地线处理:数字地与单板数字地采用单点接地方式,模拟地与单板模拟地采用单点接
地方式。
十、关于异形焊盘
? 对于如DC座类的异形焊盘,由于EDA软件的原因,不能制作方形过孔,解决方法为在PCB边框
层(机械一层)画出过孔形状,此方形过孔最小尺寸不得小于0.6mm,否则PCB厂家很难加工。
十一、 可靠性设计及EMI
? 单板上MCU的IO连接到另一单板去需根据情况串一100R—1K电阻,电阻靠近MCU放置。 ? 单板上连接到机壳外部的如串口类需根据情况串一100R—1K电阻且加上静电吸收管或者合适容
量的电容,静电吸收管或电容靠近连接器放置。
? 串联匹配电阻要靠近该信号的驱动端放置,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,其它一些用于阻抗匹配目的阻容器件,要根据其属性合理放置。 ? 串口应远离音频线等敏感信号线,且走线不能从模拟区域穿过,以免干扰。
? 敏感信号(如差分、高速时钟)应尽量减少过孔不换层走线,以免出现阻抗不连续情况影响信号。
如果一定要换层,应在换层位置的电源或地上跨接电容给信号做回流路径。
十二、 光学定位点
? 光学定位点是指为了满足自动化生产需要,方便贴片机对元件及整个PCB定位而放置的特殊焊
盘。
? 光学定位点为圆形焊盘,其直径为1mm,离PCB边缘须不小于4mm。
? 对于BGA封装类或脚距小于0.5mm的芯片必须加两个光学定位点,光学定位点为对角放置,不
可被遮挡住。
? 整块PCB上应放置2-3个光学定位点,呈对角形式布局。 ? 在Protel软件中,设置光学定位点所需的层有:TopLayer、BottomLayer、TopSolder、BottomSolder、