PCB设标准规范(BD)

PCB设计规范
拟制: 张华明日期：2005-9-9 审核: 日期：
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PCB设计规范（一）
1 概述
PCB设计规范（一）的目的在于说明使用CR5000的PWS的印制板设计软件进行印制板设计的一般流程和一些注意基本事项，为PCB设计人员提供设计规范，本规范并不适用其它的印制板软件, 如PROTEL系列，也不一定适用CR5000的其它印制板设计工具。

2 设计流程
PCB的设计流程分为PCB工程建立、元器件布局、布线、检查、输出五个步骤，以上步骤适用于普通用户。

2.1 PCB工程建立
2.1.1 层规范设置
PCB工程建立开始时选择相应的层规范（2，4，6层等），每种层规范有默认的一些子规范，Layer Spec，Via，Aperture，Grid等，用户可以进行设定。

设置：单，双面板的层规范选择Rules_Layer2.rul
4层板的层规范选择Rules_Layer4_mixed.rul
2.1.2 网表输入
网表输入有两种方法，一种是PCB工程建立时网络表输入：Board Generation，另一种方法是直接对已建立的PCB工程装载网表进行正向标注：F orward Annotation。

无论哪种方法必须同步原理图，保证原理图和PCB的一致。

2.1.3 规则设置
如果在PCB工程建立时就应该把PCB的设计规则设置好，当然可以对或在PCB设计（Board Design Rules）环境中进行设置或修改。

注意：
PCB设计规则、层定义、过孔设置等都包含缺省设置，网表输入进来以后，按照设计的实际情况进行设定。

例如把电源网络和地分配给电源层和地层，个别信号的高级设置。

必须满足当前PCB生产、PCB焊接工艺要求。

2.2 元器件布局
首先在PC B oard Shape Editor中进行必要的板图设计，进入FLOOR PLANNER环境后，按照一些规则把元件摆放整齐，即元器件布局。

BD提供了多种方法，手工布局和自动布局，一般采用手工布局。

2.2.1 板图设计
板图设计包括PCB外形设计（FREE3层），输入必要的禁止布局、布线图形，输入安装孔，进行尺寸标注。

2.2.2 手工布局
根据需要按以下方法布局：
●指定参考标号布局；
●连续布局；
●放置某一器件的周围器件；（适用于模块化电路器件放置）；
●放置与同一网线相连的器件。

把元器件一个一个地移动、旋转，放到板内，按照一定的规则摆放整齐。

2.2.3 自动布局
提供了自动布局（指定某区域排列元件），对大多数的设计来说，效果并不理想，不推荐使用。

2.2.4 注意事项
●布局的首要原则是根据电路原理前提下保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有
连线关系的器件放在一起。

●元器件可以根据不同电源电压、数字和模拟电路、高速和低速、大电流和小电流等分组。

●去耦电容尽量靠近器件的电源端。

●放置器件时要考虑PCB生产、焊接工艺，不要太密集。

●根据整机结构安排，接口位置进行元件布局。

●所有接插件尽可能布局印制板的一侧。

●I/O驱动器应该紧靠连接器。

●元件布局时尽可能缩短高速信号线。

2.3 布线
BD布线的方式也有三种，手工布线、半自动布线、自动布线。

BD提供的手工布线功能十分强大，包括自动推挤、泪滴处理、圆角处理、切割焊盘、在线设计规则检查（DRC）等功能，自动布线由Route Editor的布线引擎进行。

较简单的PCB一般采用纯手工布线方式，而复杂PCB工程通常这两种方法配合使用，常用的步骤是手工—自动—手工。

2.3.1 手工布线
●自动布线前，先用手工布一些重要的网络，比如高频时钟、主电源等，这些网络往往对走线距
离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封装，如BGA，自动布线很难布得有规则，也要用手工布线。

●自动布线以后，还要用手工布线对PCB的走线进行调整。

2.3.2 自动布线
手工布线结束以后，剩下的网络就交给自动布线器来完成。

选择Wiring Design->Route Editor，启动Route Editor布线器的接口，设置好自动布线的规则，启动Route Editor布线器自动布线，布线、优化结束后如果布通率为100%，那么就可以进行返回PWS手工调整布线了；如果不到100%，说明布局或手工布线有问题，需要调整布局或手工布线，直至全部布通为止。

2.3.3 后处理
完成布线设计后，进行大面积覆铜，产生泪滴焊盘，产生焊盘等后处理工作。

在Wiring环境下，进行布线规则检查。

检查出错误，修改布局和布线。

最后，调整元件位号，加注PCB工程命名、版本、安全等标记。

2.3.4 注意事项
●根据不同电压数字和模拟电路、高速和低速、大电流和小电流等合理的分地，防止共地线阻抗
干扰。

●双面板数字电源网络通常采用梳形和井字形结构，电源线和地线尽量加粗。

●多层板电源和地层综合考虑。

●去耦电容尽量与VCC直接连接。

●Route Editor进行自动布线时，保护手工布的线不被自动布线器重布，可以把手工的布线进行锁
定。

●不相容的信号线相互隔离。

●尽量减小信号环路的面积。

●考虑信号线的阻抗匹配问题。

●考虑信号完整性。

2.4 检查（设计校验）
设计完毕后进行必要检查，包含三方面内容：
2.4.1 布通状态检查
检查是否把所有的连线连接完毕，是否有漏的布线。

2.4.2 设计规则检查
采用CHECK的AREA DRC来检查布线图形间距。

在检查之前，设置需要检查的内容后，执行全局检查，并仔细核对每个报警点，必要时对布局布线进行修改。

2.4.3 进行复查，内容包括：
设计规则，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置；
重点复查器件布局的合理性（包括整机结构合理PCB布局）；
电源、地线网络的走线；
高速时钟网络的走线与屏蔽；
去耦电容的摆放和连接等；
复查不合格，设计者要修改布局和布线，合格之后，才能将该PCB设计的光绘文件交付制板厂家。

2.5 设计输出
PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件（Gerber文件）。

打印机文件可以把PCB分层打印，便于设计者和复查者检查；光绘文件交给制板厂家，生产印制板。

光绘文件的输出十分重要，关系到这次设计的成败，下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。

a. 需要输出的层有布线层（包括顶层、底层、中间布线层）、电源层（包括VCC层和GND层）、丝印层（包括顶层丝印、底层丝印）、阻焊层（包括顶层阻焊和底层阻焊），另外还要生成钻孔文件（NC Drill）
b. 需要输出的光绘文件包括每一相应层的Gerber数据（.txt文件）和该层D码表（.lst文件）。

c. 矩形过孔和特殊的加工工艺要求（如拼版，Vcut等）要通知制板厂家。

PCB设计规范（二）
1 概述
PCB设计规范（二）的目的在于说明在设计印制板的工作中需要遵守的规则、需注意的问题、和其它建议，是PCB设计规范（一）的强调和补充。

目的是为了在PCB的设计人员在布线的过程中减少错误，布线的反复，同时提高PCB的设计质量。

2、PCB设计开始前的准备工作
●了解PCB中的元器件，如果没有相应的封装，需要对元件库进更新。

●在做封装库时, 为了减少生产中的连焊问题，一般不建议做长焊脚，不做兼容封装，特别贴片
多引脚封装的封装。

●为每一个PCB设计详细的更改纪录，建立过程中更改纪录和设计完成后的更改纪录。

3、PCB工程建立阶段
PCB的建立中应注意的有：
●应该注意固定孔的孔化处理，孔的顶层需开圆弧形阻焊，底层开间隔线形或分离原点，或者底
层不开阻焊。

●一般建议不使用长孔或异形孔，会给加工带来麻烦。

●在多层板中, 固定孔的内层都要避让开，建议避让区比孔径大0.4mm以上。

●如果拼板，请把拼板的连接方式, 连（桥）接位置也标明出来。

●PCB板内若有需铣的槽，要用FREE3 层画出，不应用其它层面，避免误铣或没铣。

●若板内有异型孔，用KEEPOUT 层画出一个与孔大小一样的填充区即可。

异形孔的长/宽比例
应≥2：1，宽度应>1.0mm，否则，钻床在加工异型孔时极易断钻，造成加工困难。

4、PCB的布局阶段
PCB的布局中应注意的有：
●基准点必需开阻焊。

●按照结构的要求放置并口、串口、钱箱、USB接口后，注意其固定孔的内层的处理。

●PCB的底面放置器件时，建议不要放置单个引脚面积大于3*3mm的多引脚器件，也不要
放置引脚中心间距小于0.8mm的集成电路。

通常不要放置集成电路、DIP开关、接插件及其它在波峰焊工艺中容易连焊、变形、损毁的器件。

●在面积许可的情况下，建议采用单面放置元件。

●在以后的PCB设计中，如果是子母板或相互精确对接板的设计，需用到接插件连接器时，
需参考特定厂家的资料，严格按照其推荐值进行设计。

特别注意接插件配合时的尺寸，要求PCB和PCB间需保证2mm的间距，针和座间可以有的缝隙在0.5mm以内。

必要时需结构设计者提供结构的偏差范围，以保证板与板间可靠接触。

●在放置元件中发现以下电路中的电容时，请把其封装改为直插式，如切刀电路、电机驱动
电路，电源中的高压瓷片、金属薄膜电容。

●时钟产生器的位置尽量不要靠近对外的连接器
●除在选择芯片时要考虑芯片本身的ESD特性外，PCB在布局和设计中考虑ESD保护，方
便布线中尽量增大地的面积，保证地线的连续性，同时与机构的防护相配合，机构的ESD 的作用也很重要。

●建议在布局中考虑在离板边的4~5mm内不要放置元件。

●违反常规设计，如元件面设计在BOTTOM层，焊接面设计在TOP，造成文件编辑时正反
面错误。

●新PCB设计，要考虑与以前PCB版本在以下几方面的兼容性：
A、结构尺寸,包括外形尺寸、孔径、空间距。

B、与结构相关的接插件，如电源插座、通讯接口、电机插座、切刀插座、打印头插座。

C、在布板中考虑与旧原理上的兼容性。

5、PCB的布线阶段
PCB的布局中应注意的有：
●一般在设计工作频率较高的板子时，布线之前需要先决定走线的特性阻抗。

在PCB迭层固
定的情况下，特性阻抗会决定出符合的线宽。

而线距则与串扰大小有绝对的关系。

最小可以接受的线距决定于串扰对信号时间延迟与信号完整性的影响是否能接受。

●PCB的布线可根据要求用不同的线宽，如普通的信号线的线宽一般为0.2、0.25、0.3mm,
传感器的电源端可稍宽些，电机、切刀大于0.6mm、钱箱的功率线需大于1.0mm,电源插座后的电源线为2.0mm以上。

电源和地相关的走线与过孔(via)要尽量宽，尽量大。

●控制走线特性阻抗的连续与匹配,减少过孔。

●避免上下相邻两层的走线方向相同，甚至有走线正好上下重迭在一起，因为这种串扰比同
层相邻走线的情形还大
●走线间距的大小，高速线的线间距需要大于线宽。

条件许可时，建议一般的间距为两倍线
宽。

●在实际执行时确实很难达到完全平行与等长，不过还是要尽量做到,除此以外，可以留差分
端接和共模端接，以缓和对时序与信号完整性的影响。

●避免高频干扰的基本思路是尽量降低高频信号电磁场的干扰，也就是所谓的串扰。

可用
拉大高速信号和模拟信号之间的距离，或加ground guard/shunt traces在模拟信号旁边。

还要注意数字地对模拟地的噪声干扰
●在布信号线中，一般用5号过孔，建议选用3号过孔，密度特别高时，可选用2号孔，不
建议使用1号过孔。

功率较大的电源孔一般采用8号孔，其它可根据电流的大小选者更大的过孔。

在有些传感器小板, AWG28号线的焊接孔的孔径用0.7mm，穿线孔的孔径为1.4mm即可。

●要配合生产工厂的制造工艺来设计与测试相关的测试点。

●敷铜的主要作用是提高电路板的抗干扰能力，如果要对线路进行包导线或补泪滴，那么敷
铜应该放在最后进行。

●大面积铜箔外框应至少保证0.20mm以上的间距，因在铣外形时如铣到铜箔上容易造成铜
箔翘及由其引起焊剂脱落问题。

●当无维护文件时,PCB板上的保险管、保险电阻、交流220V的滤波电容、变压器等元件位
置附近,面丝印上应有或其它高压警示符号及该元件的标称值。

●保险管需标明其规格，相关的警示标记。

●在用贴片元件的PCB板上，为了提高贴片元件的贴装准确性，PCB板上必须设有校正标记
（MARKS），且每一块板最少要两个标记，分别设于PCB的一组对角上。

●对于IC(QFP)等当引脚间距小于0.8mm时,要求在零件的单位对角加两个标记，作为该零件
的校正标记
●SMD器件的引脚与大面积筒箔连接时，建议进行热隔离处理。

●跳线不要放在IC下面，或电位器以及其它大体积金属外壳的元件下。

●元件的丝印的光圈号一般使用1号光圈，在主控板上，由于空间有限，一般的电子元件的
可使用31号光圈，但是接插件的元件建议用2号，甚至建议用3号光圈。

字号建议采用4号甚至5号字。

●大型元器件（如：变压器、直径15.0mm以上的电解电容、大电流的插座等）加大铜箔及上
锡面积。

●印制板尽量使用45度折线或圆弧线,而不用90度折线布线以减小高频信号对外的发射与
耦合。

●每个网络上至少需要提供一个测试点，测试点采用C1.0的焊盘，同时每两个测试点的最小
间距最好大于在2.1mm，不能小于1.8mm。

●一般元件的丝印设置时字体选择7或8号，设计丝印的高度为为1.5mm，宽度为0.8mm，间距
为0.2mm，字粗0.2mm；对于接插件的丝印，需要设计得更大些，以方便识别。

●PCB工程丝印建议设计得更清楚、明确，设计丝印的高度为为3.0mm，宽度为2.5mm，间距
为0.3mm，字粗0.4mm左右。

6 检查（设计校验）
检查阶段的主要工作是对前面需做的工作进行复查，有的是对规范（一）的强调，主要有：
●元件放置率的检查。

●进行网络布通率的检查。

●电气规则检查。

●特别注意在PCB设计中的告警，注意其中的特征。

●丝印正反面检查
●固定孔特征检查
●通讯口、电源口接插件的位置检查
●元器件布局分布区域检查
●板上是否有孤导检查
●元器件是否有封装兼容检查
6 设计输出
设计输出时注意事项有：
●在输出中有特殊形状孔，如长孔，其它异形孔时，需要在输出GERBER时把所用孔的类型选择上。

●输出多层板数据时，特别是内层输出文件，其分辨率要求不能小于DRC检测的安全间距。

●输出文件的每一个文件都应该需要FREE3层。

●在设计完成后，生成GERBER文件，进行PCB加工。

建议每个文件单独打包发送，注明加工的数量，加
工周期，有特殊要求，特别提醒的地方，联系方式。

PCB技术规格
编号：QR-MK-03(I)。