PCB设计工艺规范.doc

1、1天 博 信 息 系 统 工 程 公 司质 量 文 件PCB 设计规范编 号: 第 1 版拟 制: 2015 年 月 日审 核: 2015 年 月 日批 准: 2015 年 月 日部 门 会签人/日期 部 门 会签人/日期综 合 部 硬 件 研 发 部生 产 部 软 件 设 计 部市 场 部 质 量 部文件会签服 务 部1目录1 目的 .12 引用 /参考标准或资料 .13 PCB 绘制流程图 .24 规范内 容 .14.1 印制板的板材要求 .14.1.1 PCB 基材 .14.1.2 PCB 厚度 .14.1.3 PCB 铜箔厚度种类 .24.1.4 PCB 表面处理工艺 .24.2 印刷

2、板的外形尺寸及工艺设计 .24.3 元件封装设计原则 .44.3.1 通孔插装元件封装设计 .44.3.2 贴装元件封装设计 .54.4 印制板一般布局原则 .64.4.1 PCB 布局总体原则 .64.4.2 PCB 布局具体规则 .74.4.3 元件间距设计 .94.5 印制板布线设计 .104.5.1 印制板导线载流量选择 .104.5.2 印制板过孔设计 .104.5.3 印制板布线注意事项 .114.6 印制板测试点设计 .124.6.1 需要设置测试点的位置 .134.6.2 测试点的绘制要求 .134.7 印制板文字标识设计 .144.7.1 印制板标识内容及尺寸 .144.7.

3、2 印制板标识一般要求 .144.8 印制板的热设计 .154.9 印制板的安规设计 .164.9.1 最小电气距离 .164.9.2 常规约定 .164.9.3 高压警示 .174.10 印制板的 EMC 设计 .174.10.1 布线常用规则 .174.10.2 地线的敷设 .174.10.3 去耦电容的使用 .184.10.4 PCB 线的接地 .1921 目 的规 范 产 品 的 PCB 设 计 ， 为 PCB 设 计 提 供 依 据 和 要 求 ， 规 定 了 PCB 设 计 的 相关 参 数 ， 使 PCB 设 计 能 够 满 足 可 焊 接 性 、 可 测 试 性 、 安 规 、

4、 EMC 等 技 术 规 范 ，在 产 品 设 计 中 创 造 工 艺 、 质 量 、 成 本 等 优 势 。2 引 用 /参 考 标 准 或 资 料GJB 4057-2000 军 用 电 子 设 备 印 制 电 路 板 设 计 要 求 IPC-SM-782A-1 表 面 贴 装 设 计 与 焊 盘 图 形 标 准 33 PCB 绘 制 流 程 图原理图绘制编译通过P C B 的导入布线规则 、 板层等设置元器件布局P C B 布线测试点的添加器件标识的设置和排列D R C 检测通过标题栏填写设计完成提交生产 s t e p 文件s t e p 审核通过 （ 机械设计 ）加工工艺文件编制14

5、规 范 内 容4.1 印 制 板 的 板 材 要 求4.1.1 PCB 基 材PCB 基 材 的 选 用 主 要 根 据 其 性 能 要 求 选 用 。 选 择 时 应 考 虑 材 料 的 玻 璃 转 化 温 度 、热 膨 胀 系 数 （ CTE） 、 热 传 导 性 、 介 电 常 数 、 表 面 电 阻 率 、 吸 湿 性 等 因 素 。 常 见PCB 基 材 及 其 分 类 如 下 表 1 所 示 ， 典 型 基 材 的 性 能 对 比 如 表 2 所 示 。表 1 常 见 PCB 基 材 及 其 分 类非 阻 燃 型 阻 燃 型 (V-0、 V-1)纸 基 板 XPC、 XXXPC F

6、R-1、 FR-2、 FR-3复 合 基 板 CEM-2、 CEM-4 CEM-1、 CEM-3G-10、 G-11 FR-4、 FR-5玻 纤 布 基 板PI 板 、 PTEE 板 、 BT 板 等刚 性 板涂 树 脂 铜 箔 (RCC） 、 金 属 基 板 、 陶 瓷 基 板 等柔 性 板 聚 酯 薄 膜 挠 性 覆 铜 板 、 聚 酰 亚 胺 薄 膜 挠 性 覆 铜 板表 2 PCB 典 型 基 材 性 能 表类 型 最 高 连 续温 度 ( ) 说 明FR-1， 94HB 普 通 单 面 纸 基 板 ， 防 火 等 级 为 较 差 的 UL94V1， 最 低 档 的 材 料 ，模 冲

7、孔 ， 不 能 做 电 源 板 ， 价 格 便 宜 ， 耐 温 差 。 高 温 易 变 形 翘 曲 。FR-1， 94V0 约 80 阻 燃 单 面 纸 基 板 ， 防 火 等 级 为 UL94V0， 模 冲 孔 ， 能 做 电 源 板 ，价 格 便 宜 。 耐 温 差 ， 高 温 易 变 形 翘 曲 。CEM-1 单 面 半 玻 纤 板 。 防 火 等 级 为 UL94V0， 模 冲 孔 ， 能 做 电 源 板 ，性 能 高 于 FR1， 价 格 比 FR-1 贵 约 30%。FR-4 130环 氧 玻 璃 布 层 压 板 ， 含 阻 燃 剂 ， 防 火 等 级 为 UL94V0， 具 有

8、良好 的 电 性 能 和 加 工 性 能 ， 使 用 于 多 层 板 ， 广 泛 应 用 于 电 子 工 业 ，具 有 可 取 的 性 价 比 。 一 般 双 面 板 选 用 。FR-5 170即 FR-4 高 Tg 基 材 ， 防 火 等 级 为 UL94V0， 但 可 在 更 高 的 温 度下 保 持 良 好 强 度 和 电 性 能 。 对 双 面 再 流 焊 的 板 ， 以 及 比 较 精 密 复杂 的 板 子 可 以 考 虑 选 用 ， 价 格 较 贵 。推 荐 选 用 FR 4 环 氧 树 脂 玻 璃 纤 维 基 板 。4.1.2 PCB 厚 度PCB 厚 度 ， 指 的 是 其 标

9、 称 厚 度 ， 即 绝 缘 层 加 铜 箔 的 厚 度 。常 见 的 PCB 厚 度 ： 0.5mm， 0.7mm， 0.8mm， 1mm， 1.5mm， 1.6mm， 22mm， 2.4mm， 3.2mm， 4.0mm， 6.4mm。PCB 厚 度 的 选 取 应 该 根 据 板 尺 寸 大 小 和 所 安 装 元 件 的 重 要 选 择 。 主 要 保 证 在 加 工过 程 中 使 用 过 程 中 PCB 不 要 因 为 尺 寸 太 大 或 者 太 重 而 发 生 较 大 的 形 变 ， 导 致 加 工 不良 。 尺 寸 较 大 就 选 厚 一 些 的 ， 保 证 刚 度 。1.5 毫

10、米 厚 的 印 制 板 在 各 类 电 子 仪 器 和 设 备 中 广 泛 使 用 。 因 为 这 种 厚 度 的 印 制 板足 以 支 撑 集 成 电 路 、 中 、 小 功 率 晶 体 管 和 一 般 阻 容 元 件 的 重 量 。 即 使 印 制 板 面 积 大 到500500 毫 米 时 也 没 有 问 题 ， 大 量 的 插 座 都 是 和 这 种 厚 度 的 印 制 板 配 套 使 用 的 。电 源 用 的 印 制 板 厚 度 则 要 厚 一 些 ， 因 为 它 要 支 撑 较 重 的 变 压 器 、 大 功 率 器 件 等 ，一 般 可 用 2.03.0 毫 米 厚 的 。 至

11、于 一 些 小 型 电 子 产 品 ， 如 电 子 表 、 计 算 器 等 则 没 有 必要 选 用 这 样 厚 的 板 材 ， 0.5 毫 米 或 更 薄 一 些 的 就 足 够 了 。 多 层 印 制 板 的 厚 度 与 它 的 层数 有 关 ， 8 层 或 8 层 以 下 的 多 层 板 其 厚 度 可 限 制 在 1.5 毫 米 左 右 。 多 于 8 层 的 厚 度要 超 过 1.5 毫 米 。 多 层 板 各 电 路 层 间 的 厚 度 往 往 还 要 由 电 气 设 计 确 定 。4.1.3 PCB 铜 箔 厚 度 种 类PCB 铜 厚 一 般 分 为 1oz(35m)、 2oz

12、(70m)、 3oz(105m)， 当 然 还 有 更 厚 的 。铜 箔 厚 度 的 选 择 主 要 取 决 于 导 体 的 载 流 量 和 允 许 的 工 作 温 度 ， 常 用 的 铜 箔 厚 度 有1oz、 2oz。一 般 双 面 板 是 1oz多 层 板 内 层 一 般 是 1/2oz， 1/3oz； 外 层 1oz， 1/2oz， 1/3oz。4.1.4 PCB 表 面 处 理 工 艺因 铜 在 空 气 中 很 容 易 氧 化 ， 铜 的 氧 化 层 对 焊 接 有 很 大 的 威 害 ， 很 容 易 形 成 假 焊 、虚 焊 ， 严 重 者 元 件 和 焊 盘 与 元 器 件 无

13、法 焊 接 ， 正 因 如 此 ， 会 在 焊 盘 表 面 涂 （ 镀 ） 覆 一层 物 质 ， 确 保 焊 盘 不 被 氧 化 。 公 司 现 主 要 采 用 的 表 面 处 理 工 艺 有 两 种 ： 镍 锡 工 艺 ； 镍 金 工 艺 。工 艺 选 择 原 则 ： 一 般 PCB 采 用 镍 锡 工 艺 即 可 ； 当 PCB 上 有 细 间 距 器 件 （ 如 IC引 脚 间 距 0.5mm） ， 可 使 用 镍 金 工 艺 。 注 意 ： 使 用 镍 金 工 艺 时 ， 必 须 在 PCB 版 图技 术 要 求 里 说 明 。4.1.5 阻 焊 层 厚 度阻 焊 层 就 是 印 刷

14、电 路 板 子 上 要 上 绿 油 的 部 分 ， 通 常 为 了 增 大 铜 皮 的 厚 度 ， 采 用 阻焊 层 上 划 线 去 绿 油 ， 然 后 加 锡 达 到 增 加 铜 线 厚 度 的 效 果 ， 还 有 就 是 防 止 焊 接 时 焊 锡 到处 流 ， 目 的 就 是 除 开 焊 盘 外 的 所 有 地 方 不 允 许 焊 接 。目 前 ， IPC 对 绿 油 厚 度 没 有 做 明 确 的 定 义 要 求 ， 一 般 铜 箔 上 面 的 阻 焊 层 厚 度C2 8-10m， 表 面 无 铜 箔 区 域 的 阻 焊 层 厚 度 C1 根 据 表 面 铜 厚 的 不 同 而 不 同

15、 ， 当 表面 铜 厚 为 45um 时 C1 13-15m， 当 表 面 铜 厚 为 70m 时 C1 17-18m， 在 用SI9000 进 行 计 算 时 ， 阻 焊 层 的 厚 度 取 1/2oz 即 可 。4.2 印 刷 板 的 外 形 尺 寸 及 工 艺 设 计 3在 PCB 设 计 时 ， 首 先 要 考 虑 PCB 外 形 尺 寸 。 PCB 的 外 形 尺 寸 过 大 阻 抗 会 增 加 ，抗 噪 声 能 力 下 降 ； 外 形 尺 寸 过 小 ， 则 散 热 不 好 ， 且 邻 近 线 条 易 受 干 扰 ， 而 且 PCB外 形 尺 寸 要 符 合 SMT 设 备 的 要

16、 求 。a) PCB 外 形PCB 一 般 为 矩 形 ， 最 佳 长 宽 比 为 3:2 或 4:3， 长 宽 比 例 较 大 时 容 易 产 生 翘 曲 变 形 。建 议 尽 量 使 PCB 尺 寸 标 准 化 ， 可 以 简 化 加 工 流 程 ， 降 低 加 工 成 本 。b) PCB 尺 寸不 同 的 SMT 设 备 对 PCB 尺 寸 要 求 不 同 ， 在 PCB 设 计 时 一 定 要 考 虑 SMT 设 备的 PCB 最 大 和 最 小 贴 装 尺 寸 ， 一 般 尺 寸 在 5050350250mm(最 新 的 SMT 设 备PCB 尺 寸 方 面 有 了 较 大 的 提

17、高 ， 例 如 Universal 的 Genesis GX 最 大 PCB 尺 寸 达 到813610mm)。c) PCB 工 艺 边PCB 在 SMT 生 产 过 程 中 ， 是 通 过 轨 道 传 输 来 完 成 的 ， 为 保 证 PCB 被 可 靠 固 定 ，一 般 在 传 输 轨 道 边 (长 边 )预 留 5mm 的 尺 寸 以 便 于 设 备 夹 持 ， 在 此 范 围 内 不 允 许 贴 装器 件 。 无 法 预 留 时 ， 必 须 增 加 工 艺 边 。 对 于 某 些 插 件 过 波 峰 焊 的 产 品 ， 一 般 侧 边(短 边 )需 要 预 留 3mm 的 尺 寸 以

18、 便 加 挡 锡 条 。d) PCB 板 板 边 圆 角 设 计为 了 防 止 PCB 在 机 器 内 传 送 时 出 现 卡 板 的 现 象 ， 要 求 工 艺 边 的 角 为 圆 弧 形 的 倒角 。 根 据 PCB 板 尺 寸 的 大 小 确 定 圆 弧 角 的 半 径 （ R2mm ） ， 如 图 1 所 示 。 拼 板 和加 有 辅 助 工 艺 边 的 PCB 板 在 辅 助 工 艺 边 上 做 圆 弧 角 。图 1 PCB 板 板 边 圆 角 设 计e) PCB 安 装 孔 要 求安 装 孔 ： 指 将 印 制 板 固 定 在 机 壳 内 部 的 孔 或 印 制 板 上 固 定 大

19、 型 元 器 件 的 孔 ， 安装 孔 根 据 实 际 需 要 选 取 ， 如 无 特 殊 要 求 一 律 选 择 4.5mm， 在 孔 外 用 丝 印 层 设 置 平垫 位 置 ， M3 组 合 螺 钉 平 垫 对 应 外 径 大 小 7mm。 接 地 的 安 装 孔 要 设 置 为 金 属 化 孔 。（ 参 考 ： M4 组 合 螺 钉 的 安 装 孔 大 小 为 4.5mm， 平 垫 大 小 为 8mm）1） 同 时 注 意 平 垫 边 缘 到 器 件 边 缘 的 距 离 不 小 于 1mm， 在 此 范 围 内 不 可 布 设 导 线 、器 件 焊 盘 、 过 孔 ； 但 可 设 置

20、等 电 位 的 地 线 ， 如 图 2 所 示 。 特 殊 高 压 板 应 根 据4实 际 情 况 扩 大 平 垫 边 缘 与 器 件 边 缘 距 离 。图 2 PCB 安 装 孔 设 计2） 安 装 孔 距 板 边 及 两 个 安 装 孔 之 间 距 离 必 须 是 公 制 的 整 数 倍 。f) PCB 基 准 识 别 点 (Fiducial Mark)基 准 识 别 点 也 称 Mark， 为 SMT 组 装 工 艺 中 的 所 有 步 骤 提 供 共 同 的 可 测 量 点 ， 保证 了 组 装 使 用 的 每 个 设 备 能 精 确 地 定 位 电 路 图 案 。 因 此 ， Mar

21、k 点 对 SMT 生 产 至 关重 要 。 Mark 点 一 般 分 为 整 板 Mark、 拼 板 Mark、 局 部 识 别 Mark(脚 间 距 0.5mm)，一 般 规 定 Mark 点 中 心 的 标 记 点 为 金 属 铜 箔 ， 直 径 1.0mm， 周 围 空 旷 对 比 区 直 径3mm， 金 属 铜 箔 和 周 围 空 旷 区 域 的 颜 色 对 比 要 明 显 。 在 3mm 范 围 内 不 允 许 有 丝 印 、焊 盘 或 V-Cut 等 。 Mark 一 般 位 于 PCB、 元 件 、 拼 板 的 对 角 位 置 ， 一 般 整 板 基 准MARK 点 放 置 3

22、 个 ， 分 别 放 在 左 右 下 角 和 一 个 上 角 ， 呈 “L”形 分 布 。 Mark 点 边 缘 与PCB 板 边 距 离 至 少 5mm。g) PCB 拼 板 设 计一 般 原 则 ： 当 PCB 单 板 的 尺 寸 50mm50mm 时 ， 必 须 做 拼 板 。 建 议 当 PCB 的尺 寸 160mm120mm 时 ， 采 用 拼 板 设 计 ， 使 之 转 换 为 符 合 生 产 要 求 的 理 想 尺 寸 ， 以便 插 件 和 焊 接 ， 提 高 生 产 效 率 和 设 备 利 用 率 。 但 注 意 拼 板 尺 寸 不 要 太 大 ， 而 且 要 符 合设 备 的

23、 要 求 。 拼 板 之 间 可 以 采 用 V 形 槽 、 邮 票 孔 或 冲 槽 等 ， 建 议 同 一 板 只 用 一 种分 板 方 式 。对 部 分 全 表 面 组 装 的 双 面 贴 片 板 ， 可 以 采 用 阴 阳 拼 版 设 计 ， 这 样 可 以 使 用 同 一 张网 板 、 节 省 编 程 换 线 时 间 ， 提 高 生 产 效 率 。 但 对 体 积 较 大 、 质 量 较 重 的 器 件 ， 限 制 如下 ：A=器 件 重 量 /引 脚 与 焊 盘 接 触 面 积片 式 器 件 ： A0.075g/mm2翼 形 引 脚 器 件 ： A0.300g/mm2J 形 引 脚

24、器 件 ： A0.200g/mm2面 阵 列 器 件 ： A0.100g/mm2若 有 超 重 的 器 件 必 须 布 在 BOTTOM 面 ， 则 应 通 过 试 验 验 证 可 行 性 。h) PCB 板 尺 寸 标 注PCB 精 确 尺 寸 是 PCB 制 作 时 需 要 提 供 给 厂 家 的 重 要 参 数 ， 也 是 工 艺 要 求 必 须 进行 标 注 的 内 容 。 PCB 进 行 尺 寸 标 注 时 ， 通 过 捕 捉 目 标 热 点 确 保 尺 寸 箭 头 对 应 四 个 角5禁 止 布 线 层 的 四 个 角 一 一 对 准 ， 尺 寸 单 位 显 示 为 mm。4.3

25、印 刷 板 的 板 层 确 定电 路 板 尺 寸 和 布 线 层 数 需 要 在 设 计 初 期 确 定 。 如 果 设 计 要 求 使 用 高 密 度 球 栅 数 组(BGA)组 件 ， 就 必 须 考 虑 这 些 器 件 布 线 所 需 要 的 最 少 布 线 层 数 。 布 线 层 的 数 量 以 及 层叠 (stack-up)方 式 会 直 接 影 响 到 印 制 线 的 布 线 和 阻 抗 。 板 的 大 小 有 助 于 确 定 层 叠 方 式 和印 制 线 宽 度 ， 实 现 期 望 的 设 计 效 果 。线 路 板 尺 寸 大 小 ， 元 器 件 种 类 及 数 量 ， 线 路

26、隔 离 、 成 本 等 都 是 决 定 线 路 板 层 数 的考 虑 因 素 。 一 般 公 认 的 观 点 把 所 有 问 题 都 集 中 到 了 板 上 电 路 运 行 的 频 率 上 ： 频 率 上 看一 般 来 说 数 字 电 路 50M 以 下 、 模 拟 电 路 10M 以 下 的 电 路 不 考 虑 双 层 以 上 ， 超 过 就要 考 虑 4 层 板 提 供 隔 离 地 和 回 流 路 径 以 避 免 EMI 和 SI 问 题 。 一 般 选 用 的 是 双 层 板 。多 层 板 层 设 计 的 几 个 原 则 ： 每 个 信 号 层 都 与 平 面 相 邻 ； 信 号 层 与

27、 与 相 邻 平 面 成 对 ； 电 源 层 和 地 层 相 邻 并 成 对 ； 高 速 信 号 埋 伏 在 平 面 层 中 间 ， 减 少 辐 射 ； 使 用 多 个 底 层 ， 减 少 地 阻 抗 和 共 模 辐 射 。4.4 元 件 封 装 设 计 原 则4.4.1 通 孔 插 装 元 件 封 装 设 计未 做 特 别 要 求 时 ， 手 插 元 件 引 脚 的 通 孔 规 格 如 下 表 3 所 示 ， 孔 径 太 小 作 业 性 不好 ， 孔 径 太 大 焊 点 容 易 产 生 锡 洞 。表 3 手 插 元 件 引 脚 的 通 孔 规 格未做特别要求时，通孔安装元件焊盘的规格如图3所

28、示：焊 盘 D=2d+0.m1图 3 通孔安装元件焊盘未 做 特 别 要 求 时 ， 通 孔 安 装 元 件 焊 盘 边 缘 间 距 应 大 于 1.0mm； 如 图 4 所 示 ：元件管脚形状 元件孔径（mm ）圆形管脚截面方形管脚截面6图 4 通孔安装元件焊盘边缘间距规格注 ： 当 不 得 以 相 临 焊 盘 边 缘 距 离 1mm 时 ， 焊 盘 之 间 须 加 丝 印 线 ， 线 宽0.5mm， 如 图 5 所 示 ：图 5 特殊焊盘边缘间距规格当 遇 到 引 脚 间 距 2.0mm 的 三 极 管 、 电 容 等 ， 为 了 改 善 零 件 过 波 峰 焊 的 短 路 不 良 ， 焊

29、盘 的 规 格 设 计 为 ： 多 层 板 焊 盘 直 径 D=孔 径 d+0.3 0.5mm； 单 层 板 焊 盘 直 径 D=2孔 径 d；同 时 为 了 增 加 焊 盘 抗 剥 强 度 ， 可 采 用 椭 圆 形 焊 盘 ， 如 图 6所 示 ：注 ： 此 焊 盘 设 计 时 ， 仍 需 遵 循 通 孔 安 装 元 件 焊 盘 边 缘 间 距 应 大 于 1.0mm的 规则 。 焊 盘 D=d+3 5多 层 板 :2单 层 板图 6 椭 圆 形 焊 盘4.4.2 贴 装 元 件 封 装 设 计a) 常 用 贴 片 电 阻 和 贴 片 电 容 的 焊 盘 尺 寸 。 各 项 参 数 如 图 7， 表 4 所 示 ：GAB图 7 贴片电阻和贴片电容的焊盘尺寸示意图