1、华为 PCB 设计规范1.1 PCB（Print circuit Board)：印刷电路板。1.2 原理图：电路原理图，用原理图设计工具绘制的、表达硬件电路中各种器件之间的连接关系的图。1.3 网络表：由原理图设计工具自动生成的、表达元器件电气连接关系的文本文件，一般包含元器件封装、网络列表和属性定义等组成部分。1.4 布局：PCB 设计过程中，按照设计要求，把元器件放置到板上的过程。 深圳市华为技术有限公司 1999-07-30 批准，1999-08-30 实施。1.5 仿真：在器件的 IBIS MODEL 或 SPICE MODEL 支持下，利用 EDA 设计工具对 PCB 的布局、布线效
2、果进行仿真分析，从而在单板的物理实现之前发现设计中存在的 EMC 问题、时序问题和信号完整性问题，并找出适当的解决方案。 深圳市华为技术有限公司 1999-07-30 批准，1999-08-30 实施。II. 目的A. 本规范归定了我司 PCB 设计的流程和设计原则，主要目的是为 PCB 设计者提供必须遵循的规则和约定。B. 提高 PCB 设计质量和设计效率。提高 PCB 的可生产性、可测试、可维护性。III. 设计任务受理A. PCB 设计申请流程当硬件项目人员需要进行 PCB 设计时，须在PCB 设计投板申请表中提出投板申请，并经其项目经理和计划处批准后，流程状态到达指定的 PCB 设计部
3、门审批，此时硬件项目人员须准备好以下资料：经过评审的，完全正确的原理图，包括纸面文件和电子件；带有 MRPII 元件编码的正式的 BOM；PCB 结构图，应标明外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布线区等相关尺寸；对于新器件，即无 MRPII 编码的器件，需要提供封装资料；以上资料经指定的 PCB 设计部门审批合格并指定 PCB 设计者后方可开始 PCB设计。B. 理解设计要求并制定设计计划1. 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。2. 在与原理图设计者充分交流的基础上
4、，确认板上的关键网络，如电源、时钟、高速总线等，了解其布线要求。理解板上的高速器件及其布线要求。3. 根据硬件原理图设计规范的要求，对原理图进行规范性审查。4. 对于原理图中不符合硬件原理图设计规范的地方，要明确指出，并积极协助原理图设计者进行修改。5. 在与原理图设计者交流的基础上制定出单板的 PCB 设计计划，填写设计记录表，计划要包含设计过程中原理图输入、布局完成、布线完成、信号完整性分析、光绘完成等关键检查点的时间要求。设计计划应由 PCB 设计者和原理图设计者双方签字认可。6. 必要时，设计计划应征得上级主管的批准。IV. 设计过程 A. 创建网络表1. 网络表是原理图与 PCB 的
5、接口文件，PCB 设计人员应根据所用的原理图和PCB 设计工具的特性，选用正确的网络表格式，创建符合要求的网络表。2. 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。3. 确定器件的封装（ PCB FOOTPRINT） 4. 创建 PCB 板根据单板结构图或对应的标准板框, 创建 PCB 设计文件；注意正确选定单板坐标原点的位置，原点的设置原则：单板左边和下边的延长线交汇点。单板左下角的第一个焊盘。板框四周倒圆角，倒角半径 5mm。特殊情况参考结构设计要求。B. 布局1. 根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位
6、的器件，并给这些器件赋予不可移动属性。 按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。2. 根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。根据某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。3. 综合考虑 PCB 性能和加工的效率选择加工流程。加工工艺的优选顺序为：元件面单面贴装元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰成型）双面贴装元件面贴插混装、焊接面贴装。4. 布局操作的基本原则A. 遵照“ 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B. 布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件C. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信
7、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D. 相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；E. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局； F. 器件布局栅格的设置，一般 IC 器件布局时，栅格应为 50-100 mil,小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不少于 25mil。G. 如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。5. 同类型插装元器件在 X 或 Y 方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也要力争在 X 或 Y 方向上保持一致，便于生产和检验。6. 发热元件要一
8、般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，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。7. 元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。8. 需用波峰焊工艺生产的单板，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。9. 焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直， 阻排及 SOP（PIN 间距大于等于 1.27mm）元器件轴向与传送方向平行；PIN 间距小于 1.27mm（50mil)的 IC、SOJ、PLCC、QFP 等有源元件避免用波峰焊焊接。1
9、0. BGA 与相邻元件的距离5mm。其它贴片元件相互间的距离 0.7mm；贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于 2mm；有压接件的 PCB，压接的接插件周围 5mm 内不能有插装元、器件，在焊接面其周围 5mm 内也不能有贴装元、器件。11. IC 去偶电容的布局要尽量靠近 IC 的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短。12. 元件布局时,应适当考虑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。13. 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
10、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。14. 布局完成后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性，并且确认单板、背板和接插件的信号对应关系，经确认无误后方可开始布线。C. 设置布线约束条件1. 报告设计参数 8布局基本确定后，应用 PCB 设计工具的统计功能，报告网络数量，网络密度，平均管脚密度等基本参数，以便确定所需要的信号布线层数。信号层数的确定可参考以下经验数据Pin 密度信号层数板层数注：PIN 密度的定义为： 板面积（平方英寸）/（板上管脚总数/14 ）布线层数的具体确定还要考虑单板的可靠性要求，信号的工作速度，制造成本和交货期等因素。1. 布线层设置在高速数
11、字电路设计中，电源与地层应尽量靠在一起，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。2. 线宽和线间距的设置线宽和线间距的设置要考虑的因素A. 单板的密度。板的密度越高，倾向于使用更细的线宽和更窄的间隙。B. 信号的电流强度。当信号的平均电流较大时，应考虑布线宽度所能承载的的电流，线宽可参考以下数据：PCB 设计时铜箔厚度 ,走线宽度和电流
12、的关系不同厚度，不同宽度的铜箔的载流量见下表:铜皮厚度 35um 铜皮厚度 50um 铜皮厚度 70um铜皮 t=10 铜皮 t=10 铜皮 t=10注：i. 用铜皮作导线通过大电流时，铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额 50%去选择考虑。ii. 在 PCB 设计加工中，常用 OZ（盎司）作为铜皮厚度的单位， 1 OZ 铜厚的定义为 1 平方英尺面积内铜箔的重量为一盎，对应的物理厚度为 35um；2OZ铜厚为 70um。C. 电路工作电压：线间距的设置应考虑其介电强度。输入 150V-300V 电源最小空气间隙及爬电距离输入 300V-600V 电源最小空气间隙及爬电距离D. 可靠性要求。可
13、靠性要求高时，倾向于使用较宽的布线和较大的间距。E. PCB 加工技术限制国内 国际先进水平推荐使用最小线宽/间距 6mil/6mil 4mil/4mil极限最小线宽/间距 4mil/6mil 2mil/2mil1. 孔的设置过线孔制成板的最小孔径定义取决于板厚度，板厚孔径比应小于 5-8。孔径优选系列如下：孔径： 24mil 20mil 16mil 12mil 8mil焊盘直径： 40mil 35mil 28mil 25mil 20mil内层热焊盘尺寸： 50mil 45mil 40mil 35mil 30mil板厚度与最小孔径的关系：板厚： 3.0mm 2.5mm 2.0mm 1.6mm
14、1.0mm最小孔径： 24mil 20mil 16mil 12mil 8mil盲孔和埋孔 11盲孔是连接表层和内层而不贯通整板的导通孔，埋孔是连接内层之间而在成品板表层不可见的导通孔，这两类过孔尺寸设置可参考过线孔。应用盲孔和埋孔设计时应对 PCB 加工流程有充分的认识，避免给 PCB 加工带来不必要的问题，必要时要与 PCB 供应商协商。测试孔测试孔是指用于 ICT 测试目的的过孔，可以兼做导通孔，原则上孔径不限，焊盘直径应不小于 25mil，测试孔之间中心距不小于 50mil。不推荐用元件焊接孔作为测试孔。2. 特殊布线区间的设定特殊布线区间是指单板上某些特殊区域需要用到不同于一般设置的布
15、线参数，如某些高密度器件需要用到较细的线宽、较小的间距和较小的过孔等，或某些网络的布线参数的调整等，需要在布线前加以确认和设置。3. 定义和分割平面层A. 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 。B. 平面分隔要考虑高速信号回流路径的完整性。C. 当由于高速信号的回流路径遭到破坏时，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。B. 布线前仿真（布局评估，待扩充）C. 布线1
16、. 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。2. 自动布线在布线质量满足设计要求的情况下，可使用自动布线器以提高工作效率，在自动布线前应完成以下准备工作：自动布线控制文件(do file)为了更好地控制布线质量，一般在运行前要详细定义布线规则，这些规则可以在软件的图形界面内进行定义，但软件提供了更好的控制方法，即针对设计情况，写出自动布线控制文件（do file),软件在该文件控制下运行。3. 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
17、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。保证信号质量。4. 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。5. 有阻抗控制要求的网络应布置在阻抗控制层上。6. 进行 PCB 设计时应该遵循的规则1） 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
18、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。2） 窜扰控制串扰（CrossTalk)是指 PCB 上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。克服串扰的主要措施是：加大平行布线的间距，遵循 3W 规则。在平行线间插入接地的隔离线。减小布线层与地平面的距离。3） 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。4） 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。5） 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),
