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硬件电路板设计规范

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硬件电路板设计规范

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1目录

2概述

2.1适用范围

本《规范》适用于设计的所有印制电路板（简称PCB）；

规范之前的相关标准、规范的内容如与本规范的规定相抵触的，以本规范为准。

2.2参考标准或资料

下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。

在标准出版时，所示版本均为有效。

所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨，使用下列标准最新版本的可能性:

GB/4588.3—88《印制电路板设计和使用》

Q/DKBA-Y001-1999《印制电路板CAD工艺设计规范》

《PCB工艺设计规范》

IEC60194<<印制板设计、制造与组装术语与定义>>（PrintedCircuitBoarddesignmanufactureandassembly-termsanddefinitions）

IPC—A—600F<<印制板的验收条件>>（Acceptablyofprintedboard）

IEC60950安规标准

GB/T4677.16-1988印制板一般检验方法

PCB铜箔与通过电流关系

爬电距离对照表

2.3目的

A.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；

B.统一规范产品的PCB设计，规定PCB设计的相关工艺参数，提高PCB设计质量和设计效率，使得PCB的设计满足可生产性、可测试性、可靠性、安规、EMC、EMI等技术规范的要求，在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、成本优势，提高竞争力。

3PCB设计任务的受理和计划

3.1PCB设计任务的受理

●当硬件项目人员需要进行PCB设计时，需提供以下资料：

●经过评审的、完全正确的原理图，包括纸面文件和电子件；

●正式的BOM表；

●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，需要提供厂家产品规格书或封装资料；

以上资料必须保证正确性，如有设计更改，设计师应及时通知PCB设计人员，并将相应的更改资料发放。

3.2理解设计要求并制定设计计划

●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；

●在与原理图设计者充分交流的基础上，确认板上的关键网络，如电源、时钟、高速总线等，了解其布线要求。

理解板上的高速器件及其布线要求；

●对原理图进行规范性审查；

●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；

●在PCB设计之前需了解项目的进度，根据进度要求制定PCB设计的计划，以期

●规定时间之内完成。

4规范内容

4.1基本术语定义

●PCB（PrintcircuitBoard）：

印刷电路板；

●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；

●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；

●导通孔（via）：

一种用于内层连接的金属化孔，但其中并不用于插入元件引线或

●其它增强材料；

●盲孔（Blindvia）：

从印制板内仅延展到一个表层的导通孔；

●埋孔（Buriedvia）：

未延伸到印制板表面的一种导通孔；

●过孔（Throughvia）：

从印制板的一个表层延展到另一个表层的导通孔；

●元件孔（Componenthole）：

用于元件端子固定于印制板及导电图形电气联接的孔；

●Standoff：

表面贴器件的本体底部到引脚底部的垂直距离。

4.2PCB板材要求:

●材料：

基本材料：

单面板可选用22F、FR-1、CEM-1等，可据具体情况而定双面板可选用FR-4、CEM-4等，可据具体情况而定符合IEC60249-2-X的相关要求阻燃特性符合IEC60707或UL94的相关要求

●基板厚度：

1.6mm±0.2mm

铜箔厚度：

35µm+6/-2µm

●成板处理：

方法：

在所有焊盘上涂覆有机可焊性防氧化剂（OSP）,厚度为0.4µm±0.2µm

●包装:

真空包装

●拼版:

按照生产工艺要求制作

●阻焊漆：

符合IPC-SM-840C三级

厚度：

≥10µm

颜色：

无或绿色

●构件装配印刷颜色：

黑色

●机械尺寸和公差：

机械尺寸：

依据图中mechanical4层

公差：

≤±0.2mm

●质量要求：

符合IPC-A-600G二级

板材弯曲度（装配完成之后）：

≤1%

●焊后可存储时间：

≥6个月，

●最大离子污染：

1.56µg/cm²（10µg/in²）!

符合IPC-6012A,IPC-TM-6502.3.25C&2.3.25.1

●正常测试：

符合IEC60410的要求

●可接收质量等级:

主要缺陷AQL0.040

●轻微缺陷AQL0.065

4.3元件库制作要求

4.3.1原理图元件库管理规范：

原理图元件库的元件要基于实际元器件，所有标示要简明清晰，逻辑上电气特性与实际元器件相符；

●元件引脚序号与封装库相应元件引脚序号保持一一对应；

●分立元件如多组绕组电感要注意主次绕组和同名端的标示及引脚序号对应关系；

●两脚有极性元件如二极管，默认以“1”代表正极，“2”代表负极；

●多脚元件如晶体管、芯片等，引脚必须与封装引脚序号保持对应关系，芯片引脚序号为逆时针逻辑；

●元件引线引脚长度为5个单位。

4.3.2PCB封装库管理规范

PCB元件库器件的封装与元器件实物外形轮廓、引脚间距、通孔直径等相符合，封装库元件引脚应与原理图相应元件引脚序号保持一一对应；新建元器件封装要依据元器件产品规格书的相关参数制作，公差范围要在规格书公差范围的基础上适当调整，但要本着实际应用的原则，在元件库中以mm为单位画图,封装丝印各单方向比外型大0.2mm；

●插装器件管脚应与通孔公差配合良好（通孔直径大于管脚直径8—20mil），考虑公差可适当增加，确保透锡良好，元件的孔径形成序列化，40mil以上按5mil递加，即40mil、45mil、50mil、55mil……；40mil以下按4mil递减，即36mil、32mil、28mil、24mil、20mil、16mil、12mil、8mil；

元器件引脚直径与PCB焊盘孔径的对应关系，以及二次电源插针焊脚与通孔回流焊的焊盘孔径对应关系：

元器件引脚直径（D）

PCB焊盘孔径/插针通孔回流焊焊盘孔径

D≦1.0

D+0.3mm/+0.15mm

1.0mm

D+0.4mm/0.2mm

D>2.0mm

D+0.5mm/0.2mm

●新器件的PCB元件封装库存应确定无误,PCB上尚无件封装库的器件，应根据器件资料建立打捞的元件封装库，并保证丝印库存与实物相符合，特别是新建立的电磁元件、自制结构件等的元件库存是否与元件的资料（承认书、图纸）相符合；新器件应建立能够满足不同工艺（回流焊、波峰焊、通孔回流焊）要求的元件库；

●需过波峰焊的SMT器件要求使用表面贴波峰焊盘库；

●轴向器件和跳线的引脚间距的种类应尽量少，以减少器件的成型和安装工具；

●不同PIN间距的兼容器件要有单独的焊盘孔，特别是封装兼容的继电器的各兼容焊盘之间要连线；

●锰铜丝等作为测量用的跳线的焊盘要做成非金属化，若是金属化焊盘，那么焊接后，焊盘内的那段电阻将被短路，电阻的有效长度将变小而且不一致，从而导致测试结果不准确；

●不能用表贴器件作为手工焊的调测器件，表贴器件在手工焊接时容易受热冲击坏

●除非实验验证没有问题，否则不能选用和PCB热膨胀系数差别太大的无引脚表贴器件，这容易引起焊盘拉脱现象；

●除非实验验证没有问题，否则不能选非表贴器件作为表贴器件使用。

因为这样可能需要手焊接，效率和可靠性都会很低

●多层PCB侧面局部镀铜作为用于焊接的引脚时，必须保证每层均有铜箔相连，以增加镀铜的附着强度，同时要有实验验证没有问题，否则双面板不能采用侧面镀铜作为焊接引脚。

4.4原理图绘制规范

原理图视图要整体清晰，依据主信号流向规律安排布局，完成相同功能的拓扑结构要摆放一起，符合原理图规范；若以线连较复杂可用网络节点进行电气连接，但必须标示清晰，图上所有元件、标示要采用国际标准符号，若为非标则要相应的注明所代表的含义；

较复杂的原理图且不可在一张原理图上绘制，则要采用块图或母-子图的方法，但必须保证逻辑上的正确性；

●主功率回路线及大电流线要加粗表示，其他小信号线为细线；

●原理图中有电气连接的导线不可弯曲，以垂直或平行为准；尽量减少大幅度的跨接；没有逻辑连接的不可有电气节点；

●完成相同功能的元器件摆放在一起，元器件的整体摆放应对齐，方向一致，字符位号要保持与对应元器件最近距离，整齐划一，方向一致，以达到读图时美观、拓扑结构清晰、电气逻辑规范的效果；

●默认数字地符号“

”，模拟功率地符号“

”，地线（大地）符号“

”

●原理图要绘制在标准模板框中；

●标准模板框要含所填写项：

所适用的产品型号，PCB板型号，版本号，更改纪录，绘制、审核、批准者，日期等；

●有极性的器件应标识正确、清楚、易识别电感的同名端要标识正确、清楚，同一原理图上的电感的同名端标识要统一；

●同一器件在同一原理图上不可有其他符合表示；

●多脚器件要将每一脚标识清晰，8脚芯片可采用如右标识：

●分立器件的每个分部分要逻辑组合正确，且标明序号；

●器件的编号要据拓扑结构进行编号，组合完成同一电气功能的器件要编号相近；

●贴片器件可在位号后加字母后缀的方法，如R1A；

●如此既可使编号位数最少，且逻辑功能相同的器件更易区分，达到读图更易的效果。

4.5PCB设计前的准备

4.5.1创建网络表

●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；

●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；

●确定器件的封装（PCBFOOTPRINT）。

4.5.2创建PCB板

●根据单板结构图或对应的标准板框,确定尺寸，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；

●板框四周倒圆角，倒角半径5mm；特殊情况参考结构设计要求。

4.6布局规范

●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；

●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；

●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。

4.6.1布局操作的基本原则

●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；

●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；

●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；

●相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；

●按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；

●器件布局栅格的设置，一般IC器件布局时，栅格应为50--100mil,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。

如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。

4.6.2热设计要求

●高热器件应考虑放于出风口或利于对流的位置，PCB布局时要考虑将高热器件放在出风口或利于对流的位置；

●较高的元件应考虑放于出风口，且不阻挡风路；

●散热器的放置应考虑利于空气对流；

●对温度敏感器、械件应考虑远离热源，对于自身温升高于30℃的热源，一般要求：

a．在风冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于2.5mm；

b．自然冷条件下，电解电容等温度敏感器件离热源距离要求大于或等于4.0mm；

若因为空间的原因不能达到要求距离，则应通过温度测试保证温度敏感器件的温升在降额范围内；

●大面积铜箔要求用隔热带与焊盘相连，为了保证透锡良好，在大面积铜箔上的元件的焊盘要求用隔热带与焊盘相连，对于需过5A以上大电流的焊盘不能采用隔热焊盘，如图所示：

●过回流焊的0805以及封装小于0805以下的片式元件两端焊盘的散热对称性为了避免器件过回流焊后出现偏位、立碑现象，焊盘与印制导线的连接部宽度不应大于0.3mm（对于不对称焊盘）；

●高热器件的安装方式及是否考虑带散热器，确定高热器件的安装方式易于操作和焊接，原则上当元器件的发热密度超过0.4W/cm3，单靠元器件的引线腿及元器件本身不足充分散热，应采用散热网、汇流条等措施来提高过电流能力，汇流条的支脚应采用多点连接，尽可能采用铆接后过波峰焊或直接过波峰焊接，以利于装配、焊接；对于较长的汇流条的使用，应考虑过波峰时受热汇流条与PCB热膨胀系数不匹配造成的PCB变形；为了保证搪锡易于操作，锡道宽度应不大于等于2.0mm，锡道边缘间距大于1.5mm。

4.6.3基本布局具体要求

4.6.3.1通用要求

●PCB的整体布局应按照信号流程安排各个功能电路单元的位置,使整体布局便于信号流通,而且使信号保持一致方向，各功能单元电路的布局应以主要元件为中心,来围绕这个中心进行布局

●元器件的摆放不重叠；

●元器件的摆放不影响其他元器件的插拔和贴焊；

●元器件的摆放符合限高要求，不会影响其他器件、外壳的贴焊及安装，如电解电容由立放改为卧放满足高度要求；

●元器件离板边的距离符合工艺要求，距离不够时加工艺附边，附边上没定位孔时宽度为3mm，有定位孔时为5mm；

●有极性元器件的摆放方向要尽可能一致，同一板上最多允许两种朝向；

●元器件的外侧距过板轨道接触的两个板边大于、等于5mm，如图；

为了保证制成板过波峰焊或回流焊时，传送轨道的卡抓不碰到元件，元器件的外侧距板边距离应大于或等于5mm，若达不到要求，则PCB应加工艺边，器件与V—CUT的距离≧1mm；

●安装孔的禁布区内无元器件和走线（不包括安装孔自身的走线和铜箔）；

●金属壳体器件和金属件与其它器件的距离满足安规要求，金属壳体器件和金属件的排布应在空间上保证与其它器件的距离满足安规要求；

●对于采用通孔回流焊器件布局的要求：

A,对于非传送边尺寸大于300mm的PCB，较重的器件尽量不要布置在PCB的中间，以减轻由于插装器件的重量在焊接过程对PCB变形的影响，以及插装过程对板上已经贴放的器件的影响；

B,为方便插装，器件推荐布置在靠近插装操作侧的位置；

C,尺寸较长的器件（如内存条插座等）长度方向推荐与传送方向一致；

D,通孔回流焊器件焊盘边缘与pitch≦0.65mm的QFP、SOP、连接器及所有的BGA的丝印之间的距离大于10mm,与其它SMT器件间距离>2mm；

E，通孔回流焊器件本体间距离>10mm,有夹具扶持的插针焊接不做要求；

F,通孔回流焊器件焊盘边缘与传送边的距离>10mm,与非传送边距离>5mm；

●器件布局要整体考虑单板装配干涉器件在布局设计时，要考虑单板与单板、单板与结构件的装配干涉问题，尤其是高器件、立体装配的单板等；

●元器件布局时要考虑尽量不要太靠近机箱壁，以避免将PCB安装到机箱时损坏器件。

特别注意安装在PCB边缘的，在冲击和振动时会产生轻微移动或没有坚固的外形的器件：

如立装电阻、无底座电感变压器等，若无法满足上述要求，就要采取另外的固定措施来满足安规和振动要求；

●通孔回流焊器件禁布区要求：

A.通孔回流焊器件焊盘周围要留出足够的空间进行焊膏涂布，具体禁布区要求为：

对于欧式连接器靠板内的方向10.5mm不能有器件，在禁布区之内不能有器件和过孔；

B.须放置在禁布区内的过孔要做阻焊塞孔处理。

●有过波峰焊接的器件尽量布置在PCB边缘以方便堵孔，若器件布置在PCB边缘，并且工装夹具做的好，在过波峰焊接时甚至不需要堵孔；

●设计和布局PCB时，应尽量允许器件过波峰焊接。

选择器件时尽量少选不能过波峰焊接的器件，另外放在焊接面的器件应尽量少，以减少手工焊接；

●布局时应考虑所有器件在焊接后易于检查和维护；

4.6.3.2插件元器件布局要求

●端子的尺寸、位置要符合结构设计的要求并达到最佳机构安装；

●过波峰焊的插件元件焊盘间距大于1.0mm，为保证过波峰焊时不连锡，过波峰焊的插件元件焊盘边缘间距应大于1.0mm（包括元件本身引脚的焊盘边缘间距）；优选插件元件引脚间距（pitch）≧2.0mm，焊盘边缘间距≧1.0mm；在器件本体不相互干涉的前提下，相邻器件焊盘边缘间距满足如图要求：

插件元件每排引脚为较多，以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件时，当相邻焊盘边缘间距为0.6mm--1.0mm时，推荐采用椭圆形焊盘或加偷锡焊盘，如图：

●可调器件、可插拔器件周围留有足够的空间供调试和维修应根据系统或模块的PCBA安装布局以及可调器件的调测方式来综合考虑可调器件的排布方向、调测空间；可插拔器件周围空间预留应根据邻近器件的高度决定；

●所有的插装磁性元件一定要有坚固的底座，禁止使用无底座插装电感；

●有极性的变压器的引脚尽量不要设计成对称形式，要考虑防呆工艺，以免插件时机械性出错；

●裸跳线不能贴板跨越板上的导线或铜皮，以避免和板上的铜皮短路，绿油不能作为有效的绝缘；

●电缆的焊接端尽量靠近PCB的边缘布置以便插装和焊接，否则PCB上别的器件会阻碍电缆的插装焊接或被电缆碰歪；

●多个引脚在同一直线上的器件，象连接器、DIP封装器件、TO-220封装器件，布局时应使其轴线和波峰焊方向平行；

●较轻的器件如二级管和1/4W电阻等，布局时应使其轴线和波峰焊方向垂直。

这样能防止过波峰焊时因一端先焊接凝固而使器件产生浮高现象；

●电缆和周围器件之间要留有一定的空间，否则电缆的折弯部分会压迫并损坏周围器件及其焊点。

4.6.3.3贴焊器件布局要求

●两面过回流焊的PCB的BOTTOMLAYER面要求无大体积、太重的表贴器件，需两面都过回流焊的PCB，第一次回流焊接器件重量限制如下：

片式器件：

A≦0.075g/mm2

A=器件重量/引脚与焊盘接触面积

翼形引脚器件：

A≦0.300g/mm2

J形引脚器件：

A≦0.200g/mm2

面阵列器件：

A≦0.100g/mm2

●若有超重的器件必须布在BOTTOMLAYER面，则应通过试验验证可行性；

●焊接面元器件高度不能超过2.5mm,若超过此值,应把超高器件列表通知装备工程师,以便特殊处理

●需波峰焊加工的单板背面器件不形成阴影效应的安全距离已考虑波峰焊工艺的SMT器件距离要求如下：

Ⅰ）a，相同类型器件距离:

b,相同类型器件的封装尺寸与距离关系：

焊盘间距L（mm/mil）

器件本体间距B（mm/mil）

最小间距

推荐间距

最小间距

推荐间距

0603

0.76/30

1.27/50

0.76/30

1.27/50

0805

0.89/35

1.27/50

0.89/35

1.27/50

1206

1.02/40

1.27/50

1.02/40

1.27/50

≧1206

1.02/40

1.27/50

1.02/40

1.27/50

SOT封装

1.02/40

1.27/50

1.02/40

1.27/50

钽电容3216、3528

1.02/40

1.27/50

1.02/40

1.27/50

钽电容6032、7343

1.27/50

1.52/60

2.03/80

2.54/100

SOP

1.27/50

1.52/60

---

---

Ⅱ）a，不同类型器件距离

b，不同类型器件的封装尺寸与距离关系表

封装尺寸

0603

0805

1206

≧1206

SOT封装

钽电容

钽电容

SOIC

通孔

0603

1.27

1.27

1.27

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

0805

1.27

1.27

1.27

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

1206

1.27

1.27

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

1.27

≧1206

1.27

1.27

1.27

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

SOT封装

1.52

1.52

1.52

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

钽电容3216、3528

1.52

1.52

1.52

1.52

1.52

2.54

2.54

1.27

钽电容6032、7343

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

1.27

SOIC

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

2.54

1.27

通孔

1.27

1.27

1.27

1.27

1.27

1.27

1.27

1.27

单位：

mm

●过波峰焊的表面贴器件的standoff符合规范要求，过波峰焊的表面贴器件的standoff应小于0.15mm，否则不能布在B面过波峰焊若器器件的standoff在0.15mm与0.2mm之间，可在器件本体底下布铜箔以减少器件本体底部与PCB表面的距离

●波峰焊时背面测试点不连锡的最小安全距离已确定为保证过波峰焊时不连锡，背面测试点边缘之间距离应大于1.0mm；

●贴片元件之间的最小间距满足要求：

机贴器件距离要求，如图：

同种器件：

≧0.3mm

异种器件：

≧0.13*h+0.3mm（h为周围近邻元件最大高度差）

只能手工贴片的元件之间距离要求：

≧1.5mm

4.7布线要求

●A.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；

B.布线层设置在高速数字电路设计中，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。

C.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