PCB设计规范.docx

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PCB设计规范

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目的

本规范规定了我司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，提高PCB设计质量和设计效率，提高PCB的可生产、可测试、可维护性。

范围

本《规范》适用于金锐显数码科技有限公司设计的所有印制电路板（简称PCB）。

术语/定义

PCB（PrintcircuitBoard）：

印刷电路板。

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电路图。

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。

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。

Gerber：

PCB制作所需要光绘文件。

反标：

在设计完成PCB上重新进行序号排列后将该序号重新导回原理图过程。

资历及训练要求

无

工作指引

原理图导PCB

5.1.1确定原理图内所有器件的封装（PCBFOOTPRINT），确保封装的正确性，并保证所有PCB封装均采用公司封装库里的封装，对新使用器件，在公司库里不能找到的封装需按照《封装制作说明及入库程序》建立新封装及入库。

5.1.2网络表是原理图与PCB的接口文件，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。

5.1.3.创建PCB板根据结构图或对应的标准板框,创建PCB结构；注意正确选定PCB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。

板框四角采用倒圆角，倒角半径2mm。

特殊情况参考结构设计要求。

板边0.5mm为禁止布线区。

5.1.4根据创建的网络表将原理图导入PCB，保证所有封装能导入PCB。

布局

5.2.1.按结构要求布置定位孔、端口等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性，并进行尺寸标注。

5.2.2.根据结构图和生产加工时工艺要求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。

5.2.3.综合考虑PCB性能和加工的效率及成本选择加工流程。

优选顺序为：

双层板单面贴装——双层板双面贴装——四层板双面贴装。

5.2.4.布局操作的基本原则

5.2.4.1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．

5.2.4.2布局中应参考原理图，根据主信号流向规律安排主要元器件．

5.2.4.3布局应尽量满足以下要求:

连接线尽可能短，关键信号线走最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号尽量分开;模拟信号与数字信号尽量分开；高频信号与低频信号尽量分开；高频元器件的间隔要充分。

5.2.4.4相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；

5.2.4.5按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；

5.2.4.6对于并排器件尽量保证在同一水平线，增加版面美观，也保证在反标过程中的顺序性。

5.2.4.7如有特殊布局要求，应在设计说明上注明。

5.2.5.同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置（例如XH/PH插座）。

同一

种类型的有极性分立元件要求在Y方向上保持一致（例如电解电容），便于生产和检验，尽量减少使用脚距<2mm的插件器件，以减少连锡。

5.2.6.发热元件应均匀分布，以利于散热，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。

5.2.7除外置端子外,其余插件元件引脚焊盘边距PCB板边4MM以上，PCB长边贴片元件的焊盘边距板边3MM以上，PCB短边贴片元件的焊盘边距板边5MM以上。

长边与短边以HDMI座在哪边为准。

5.2.8.元器件的排列要便于调试和维修，即小元件周围尽量避开同时放置多个大元件，需调试的元器件周围要有足够的空间。

5.2.9.需用波峰焊工艺生产的PCB，器件固件安装孔应为非沉铜孔（比如AV座，SCART座的固定孔）。

当定位孔需要接地时,应采用分布接地小孔的方式与地平面连接，定位孔内径为,外径为,小孔VIAPOWER，并且在距定位孔焊盘边1.5mm处在所有层都为禁止布线、布局区（如图所示）。

对于机械槽孔周围0.5MM以内不要走线。

5.2.10.BGA与相邻元件的距离>5mm。

其它贴片元件焊盘相互间的距离>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1mm；对于需BOTTOM层贴装的元件需距离插件元件引脚2MM以上（边距）,且不能被插件元件引脚半包围或包围.禁止贴片插件元件互相包围摆放。

5.2.11.IC去耦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。

5.2.12.用于阻抗匹配目的的阻容器件的布局，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12mm。

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。

5.2.13ESD器件需要紧靠受保护的输入输出器件脚。

布线及设置

5.3.1布线层设置

如果采用四层板，TOP跟BOTTOM都为信号层，2层设置为地层，三层设置为电源层，并且中间层不安排布信号线。

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尽量取垂直方向。

5.3.2线宽设置

线宽的设置要考虑电流、信号频率等。

如下表分别是铜厚为35um，50um，70um时线宽所承受最大电流。

宽度mm

电流

A

宽度mm

电流

A

宽度mm

电流

A

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，1OZ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。

iii.对于我司目前双面板铜厚为盎司.四层板内层铜厚为1盎司，对盎司应以35um所承受电流减半作为参考标准。

5.3.3孔及焊盘设置

5.3.3.1过线孔：

孔径

0.25mm

0.3mm

0.4mm

0.5mm

0.6mm

0.8mm

焊盘直径

0.5mm

0.6mm

0.7mm

1mm

1.2mm

1.5mm

5.3.3.2板厚与最小孔径的关系:

3.0mm

2.5mm

2.0mm

1.6mm

1.0mm

0.6mm

0.5mm

0.4mm

0.25mm

0.2mm

5.3.3.3盲孔和埋孔：

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PCB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。

5.3.3.4测试孔：

测试孔是标识电源电压及特殊信号测试孔（如图所示）。

特殊布线区间的设定

特殊布线区间是指PCB上某些特殊区域需要用到不同于一般设置的布线参数，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。

.布线

5.5.1关键信号线优先：

电源、模拟小信号、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：

从PCB上连接关系最复杂的器件着手布线。

从PCB上连线最密集的区域开始布线。

5.5.2为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号必须进行包地屏蔽处理，并保证其最小的回路面积。

必要时应加大安全间距等方法，保证信号质量，减少EMI。

5.5.3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。

5.5.4串扰控制：

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，尽量遵循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。

5.5.5走线的开环检查：

不允许出现一端浮空的布线,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。

5.5.6阻抗匹配检查：

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HDMI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。

5.5.7走线终结网络：

星形和菊花链为两种基本的拓扑结构,其他结构可看成基本结构的变形,可采取一些灵活措施进行匹配。

在实际操作中要兼顾成本、功耗和性能等因素，一般不追求完全匹配，只要将失配引起的反射等干扰限制在可接受的范围即可。

5.5.8走线闭环检查：

防止信号线形成自环，自环将引起辐射干扰。

5.5.9走线的谐振：

主要针对高频信号设计而言，即布线长度不得与其波长1/4成整数倍关系，以免产生谐振现象。

走线长度控制：

在设计时让布线长度尽量短，对有分枝走线尽量控制分枝的长度，以减少由于走线过长带来的干扰问题，特别是一些重要信号线，如时钟线。

PCB走线设计中应避免产生锐角和直角，避免走线从器件内角走出（如图），

会产生不必要的辐射，同时工艺性能也不好。

过孔与贴片焊盘保持0.2MM以上距离,电源过孔与插件焊盘需保持1MM以上距离。

差分走线：

差分线间不能用地隔离，尽量靠近并走等长线。

增加必要的去耦电容，滤除电源上的干扰信号，使电源信号稳定，在双层板设计中，一般应该使电流先经过滤波电容滤波再供器件使用，同时还要充分考虑到由于器件产生的电源噪声对下游的器件的影响，在设计时，还要考虑到由于传输距离过长而带来的电压跌落给器件造成的影响，必要时增加一些电源滤波环路，避免产生电位差。

为了减少线间串扰，应尽量保证线间距足够大，当线中心间距不少于3倍线宽时，则可保持70%的电场不互相干扰，称为3W规则（如图所示）。

如要达到98%的电场不互相干扰，可使用10W的间距。

丝印排布及标识

5.6.1重新丝印排序，按照PCB从下到上，从左到右进行丝印大小顺序重新排列。

5.6.2对于BOTTOM层有放置器件与正面器件一起按顺序进行排列，只在BOM上区分，在原理图属性上添加ROOM属性，在准备反标前，将BOTTOM层的器件都赋予ROOM1的属性，对TOP层的器件都赋予0的属性，在导BOM的时候把ROOM属性一起导出来即可。

5.6.3反标，将重新排序的PCB反标回原理图，以达到PCB与原理图一致性。

5.6.4丝印排列，对丝印进行排列，要求与器件排放方向一致，水平排放的器件丝印必须水平放置，垂直排放的器件丝印必须垂直放置，排放需整齐美观。

整板的丝印只能有两种方向。

对字体大小设置如图，对器件编号丝印采用1号字体。

5.6.5标识，对端口及所有插座进行功能标识，并在BOTTOM层每一个插座脚的功能都需要有丝印标识，对电源测试点需在BOTTOM层作明确标识（如图示，字体为1号字体）。

在TOP层需增加板型（采用3号字体）、版本号（采用2号字体）、设计日期（采用2号字体）标识（排列如图示），并且此标识应摆放在LVDS周围，形成规则以方便内部及客户查找。

5.6.6生产相关标识，在TOP层需要添加20*5方框作为生产计划单号粘贴处，并在框内注明P/O（采用3号字体）字样，在TOP层加如下图DIP方向示意箭头，采用SHAPE，并添加DIP字样（采用3号字体），在BOTTOM层添加38*13方框作为生产条码粘贴处，并在框内注明S/N（采用3号字体）字样，在BOTTOM层添加13*10mm椭圆框作为QCPASS粘贴处，并在框内注明QCPASS（采用2号字体），在BOTTOM层添加20*10的方框，作为PCB板厂LOGO放置处，并尽量排放整齐。

在这些方框下面不能有器件、丝印。

铺铜

5.7.1在板的边缘如有信号线会向外辐射电磁干扰。

尽量在板边周围不走线并铺地，尽量能打过孔，对于实在无法实现的层也要保证在相邻层可以实现，且该层边缘信号走线不超过相邻层的边缘地。

5.7.2不允许出现细长浮空的地线，尽量修整铺铜的角度，尖角以弧形线进行修整。

5.7.3孤立铜区控制：

死铜的出现，将带来一些不可预知的问题，因此将孤立铜区与别的信号相接，有助于改善信号质量，通常是将死铜区接地或删除。

5.7.4在发热量大元器件BOTTOM层需添加散热裸铜（LDO，DCDC，功放等），所添加散热裸铜为边长1.5mm的正方形且边角必须为圆角，半径为0.1mm（如图示），两个SOD间距不能小于1mm。

5.7.5需要过波峰焊的PCB，对插件器件脚之间<=2mm，需要添加拖锡焊盘，拖锡焊盘尺寸如图示，并且该拖锡SHAPE必须放在在焊盘中心点。

设计评审及检查

5.8.1评审流程：

在布局走线完成后需要由硬件部所有硬件工程师共同进行一次评审。

在出Gerber前需进行自检并提交《PCB检查表》由工程组检查工艺通过方可出Gerber给到工程组，由工程组发出到板厂进行PCB制板。

布局走线完成的评审由硬件部所有硬件工程师共同评审。

5.8.2重点自检项目：

5.8.2.1分别作DesignRulesCheck、UnconnectedPins、Deleteunconnectedshapes

24mm

检查。

5.8.2.2检查结构尽寸是否符合设计要求。

5.8.2.3采用CAM350对Gerber各层进行检查。

5.8.2.4按照《PCB检查表》进行逐项检查，并提交该报告到工程组。

PCB设计阶段命名方式。

5.9.1设计各阶段PCB命名方式：

5.9.1.1原理图导进PCB后命名：

板型名称_版本号_日期+字母_export_PCB

例如：

106LA.

在设计直到重排序前都以这种方式命名，所不同的是日期，如果是在同一日期的则以字母来区分。

5.9.1.2在重新排序后名命：

板型名称_版本号_日期+字母_rename_PCB

例如：

106L.

在真正完成前重排序后都以这种方式命名，所不同的是日期，如果是在同一日期的则以字母来区分。

5.9.1.3在完成PCB设计后命名：

板型名称_版本号_日期+字母__PCB

例如：

CV181H-A-12_110321a_pcb.

5.9.2Gerber命名及相关文档。

5.9.2.1板型名称-版本号_日期+字母_Gerber

例如：

CV181H-A-12_110321a_gerber

5.9.2.2Gerber压缩包文件包括（共10个文件）：

：

底层文件

：

底层文件

：

机械层文件

：

底层丝印文件

：

顶层丝印文件

：

底层阻焊文件

：

顶层阻焊文件

钻带文件

元件坐标中心.txt：

贴片器件坐标中心文件

制板说明.txt：

必须清楚说明特殊要求、板名、板面积、表面工艺处理、各层文件的定义、铜铂厚度、板厚度、相关负责人及联系方式，以便PCB加工厂能清楚了解并及时沟通。

文件或记录

《封装制作说明》

《设计和开发程序》

《PCB检查表》

附件