上海贝尔PCB标准 32页

SRD部门内部文件PCB设计规范（讨论稿）版本ED日期编写签名审核签名批准签名022001-6-19文件名称PCB设计规范ShanghaiBell文件编号第1页，共32页 SRD部门内部文件目录一．PCB设计的布局规范--------------------------3■布局设计原则------------------------------3■对布局设计的工艺要求------------------------4二．PCB设计的布线规范--------------------------15■布线设计原则------------------------------15■对布线设计的工艺要求------------------------16三．PCB设计的后处理规范-------------------------24■测试点的添加------------------------------24■PCB板的标注-----------------------------25■加工数据文件的生成--------------------------29四．名词解释---------------------------------31■孔化孔、非孔化孔、导通孔、异形孔、装配孔-----------31■定位孔和光学定位点--------------------------31■负片（Negative）和正片（Positive）----------------31■回流焊（ReflowSoldering）和波峰焊（WaveSolder）-----31■PCB和PBA------------------------------32版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第2页，共32页 SRD部门内部文件一．PCB设计的布局规范（一）布局设计原则1．距板边距离应大于5mm。2．先放置与结构关系密切的元件，如接插件、开关、电源插座等。3．优先摆放电路功能块的核心元件及体积较大的元器件，再以核心元件为中心摆放周围电路元器件。4．功率大的元件摆放在利于散热的位置上，如采用风扇散热，放在空气的主流通道上；若采用传导散热，应放在靠近机箱导槽的位置。5．质量较大的元器件应避免放在板的中心，应靠近板在机箱中的固定边放置。6．有高频连线的元件尽可能靠近，以减少高频信号的分布参数和电磁干扰。7．输入、输出元件尽量远离。8．带高电压的元器件应尽量放在调试时手不易触及的地方。9．热敏元件应远离发热元件。10．可调元件的布局应便于调节。如跳线、可变电容、电位器等。11．考虑信号流向，合理安排布局，使信号流向尽可能保持一致。12．布局应均匀、整齐、紧凑。13．表贴元件布局时应注意焊盘方向尽量取一致，以利于装焊，减少桥连的可能。14．去耦电容应在电源输入端就近放置。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第3页，共32页 SRD部门内部文件（二）对布局设计的工艺要求当开始一个新的PCB设计时，按照设计的流程我们必须考虑以下的规则：１．建立一个基本的PCB的绘制要求与规则（示意如图）建立基本的PCB应包含以下信息：1）PCB的尺寸、边框和布线区A．PCB的尺寸应严格遵守结构的要求。注：目前贝尔生产部能生产的多层PCB最大为513.08mm×454.5mm。（双面或四层背板设计时，背板的尺寸要小于503mm×404mm）B．PCB的板边框（BoardOutline）通常用10mil的线绘制。C．布线区距离板边缘应大于5mm。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第4页，共32页 SRD部门内部文件2）PCB板的层叠排列缘A．基于加工工艺的考虑：如下图是四层PCB的例子，第一种是推荐的方法。对于六层的PCB，层的排列如下图；对于更多层的PCB则类推。B．基于电特性考虑的层叠排列。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第5页，共32页 SRD部门内部文件在多层板的设计中，应尽量使用地层和电源层将信号层隔开，不能隔开的相邻信号层的走线应采用正交方向。下图为一四层板的排列:下图为一建议的10层的PCB的层叠，其它层数的PCB依次类推。3）PCB的机械定位孔和用于SMC的光学定位点。A．对于PCB的机械定位孔应遵循以下规则：要求■机械定位孔的尺寸要求PCB板机械定位孔的尺寸必须是标准的（见下表和图），如有特殊必须通知生产经理，以下单位为mm。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第6页，共32页 SRD部门内部文件B．机械定位孔的定位机械定位孔的定位在PCB对角线位置如图：■对于普通的PB，贝尔生产部推荐：机械定位孔直径为3mm，机械定位孔圆心与板边缘距离为5.08mm。■对于边缘有元件（物体、连接器等），机械定位孔将在X方向做移动，机械定位孔的直径推荐为3mm。■机械定位孔为非孔化孔。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第7页，共32页 SRD部门内部文件C．对于PCB板的SMC的光学定位点应遵循以下规则：■PCB板的光学定位点为了满足SMC的自动化生产处理的需要，必须在PCB的表层和底层上添加光学定位点，见下图：注：1）距离板边缘和机械定位孔的距离≥7.5mm。2）它们必须有相同的X或Y坐标。3）光学定位点必须要加上阻焊。4）光学定位点至少有2个，并成对角放置。5）光学定位点的尺寸见下图。6）它们是在顶层和底层放置的表面焊盘。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第8页，共32页 SRD部门内部文件贝尔生产部推荐：通常光学定位点焊盘直径（PD）1.6mm（63mil），阻焊直径（D(SR)）3.2mm（126mil）；当PB的密度和精度要求非常高时，光学定位点焊盘可以为1.0mm（必须通知生产经理），并且焊盘要加上阻焊。■PCB板上表面贴装元件的参考点1）当元件（SMC）的引脚中心距（LeadPitch）<0.6mm时，必须增加参考点，放在元件的拐角处，见下图。参考点可以只放2个，参考点应放在对角位置上，在放置完元件后，参考点必须可见。2）BGA必须增加参考点同上图3）在密度很高的板上，并且没有空间放置元件的参考点，那么在长和宽≤100mm的区域中，可以只放置两个公用的参考点，如下图版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第9页，共32页 SRD部门内部文件贝尔生产部推荐：引脚中心距（LeadPitch）≥0.6mm那么可以不加元件定位点，反之一定要加参考点。4）元件的参考点与PCB板的光学定位点的类型是一样的，为一无孔的焊盘尺寸见（PCB板的光学定位点）。２．PCB元件布局放置的要求。PCB元件的布局规则应严格参照（一）的内容，具体的要求如下：1）元件放置的方向性（orientation）A．元器件放置方向考虑布线，装配，焊接和维修的要求后，尽量统一。在PBA上的元件尽量要求有统一的方向，有正负极型的元件也要有统一的方向。B．对于波峰焊工艺，元件的放置方向要求如图：版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第10页，共32页 SRD部门内部文件由于波峰焊的阴影效应，因此元件方向与焊接方向成90°，波峰焊面的元件高度限制为4mm。C．对于热风回流焊工艺，元件的放置方向对于焊接影响不大。D．对于双面都有元件的PCB，较大较密的IC，如QFP,BGA等封装的元件放在板子的顶层，插件元件也只能放在顶层，插装元件的另一面（底层）只能放置较小的元件和管脚数较少且排列松散的贴片元件，柱状表面贴器件应放在底层。E．为了真空夹具的结构，板子背面的元件最高高度不能超过5.5mm；如果使用标准的针压测试夹具，板子背面的元件最高不能超过10mm。F．考虑实际工作环境及本身发热等，元器件放置应考虑散热方面的因素。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第11页，共32页 SRD部门内部文件注：1）元件的排列应有利于散热，必要的情况下使用风扇和散热器，对于小尺寸高热量的元件加散热器尤为重要。2）大功率MOSFET等元件下面可以通过敷铜来散热，而且在这些元件的周围尽量不要放热敏感元件。如果功率特别大，热量特别高，可以加散热片进行散热。2）PCB布局对于电信号的考虑。对于一个设计者在考虑PCB元件的分布时要考虑如下图的问题。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第12页，共32页 SRD部门内部文件A．高速的元件（和外界接口的）应尽量靠近连接器。B．数字电路与模拟电路应尽量分开，最好是用地隔开。3）元件与定位孔的间距A．定位孔到附近通脚焊盘的距离不小于7.62mm（300mil）。B．定位孔到表贴器件边缘的距离不小于5.08mm（200mil）。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第13页，共32页 SRD部门内部文件对于SMD元件，从定位孔圆心SMD元件外框的最小半径距离为5.08mm（200mil）4）DIP自动插件机的要求。在同时有SMD和DIP元件的PB上，为了避免DIP元件在自动插入时损坏SMD元件，必须在布局时考虑SMD和DIP元件的布局要求。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第14页，共32页 SRD部门内部文件二．PCB设计的布线规范（一）布线设计原则１．线应避免锐角、直角。采用４５°走线。２．相邻层信号线为正交方向。３．高频信号尽可能短。４．输入、输出信号尽量避免相邻平行走线，最好在线间加地线，以防反馈耦合。５．双面板电源线、地线的走向最好与数据流向一致，以增强抗噪声能力。６．数字地、模拟地要分开，对低频电路，地应尽量采用单点并联接地；高频电路宜采用多点串联接地。对于数字电路，地线应闭合成环路，以提高抗噪声能力。７．对于时钟线和高频信号线要根据其特性阻抗要求考虑线宽，做到阻抗匹配。８．整块线路板布线、打孔要均匀，避免出现明显的疏密不均的情况。当印制板的外层信号有大片空白区域时，应加辅助线使板面金属线分布基本平衡。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第15页，共32页 SRD部门内部文件（二）对布线设计的工艺要求１．通常我们布线时最常用的走线宽度、过孔尺寸：注意：BGA封装元件下方的过孔，根据加工工艺的要求，需要在其正、反两面用阻焊层覆盖。1）当走线宽度为0.3mm时间距线焊盘过孔0.3mm(表层)0.3mm(表层)线0.3mm0.28mm(内层)0.28mm(内层)焊盘——0.3mm0.3mm过孔————0.3mm2）当走线宽度为0.2mm时：间距（.mm）线焊盘过孔线0.2mm0.2mm0.2mm焊盘——0.2mm0.2mm过孔————0.22mm3）当走线宽度为0.15mm时间距线焊盘过孔线0.15mm0.15mm0.15mm焊盘——0.2mm0.2mm过孔————0.22mm版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第16页，共32页 SRD部门内部文件4）当走线宽度为0.12mm时间距线焊盘过孔线0.12mm0.12mm0.12mm焊盘——0.2mm0.2mm过孔————0.22mm值得注意的是，BGA下方的焊盘和焊盘间过孔焊盘的间距也为线宽。且由于工艺方面的难度，不推荐使用0.12mm的线宽。过孔焊盘的宽度对应走线宽度成孔后的孔径内层表层0.3mm1.20mm1.29mm≤0.60≤0.400.2mm0.85mm0.90mm(BGA下可≤0.30)0.15mm0.65mm0.70mm≤0.300.12mm0.64mm0.64+T≤0.305）当线宽小于等于0.12mm时，过孔焊盘需要加泪滴，表中的T即代表需要加泪滴。当板子的尺寸大于600mm时，过孔的焊盘宽度需要增大0.1mm。表中单位：mm版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第17页，共32页 SRD部门内部文件隔离带走线阻焊窗尺寸孔径标准焊盘尺寸（Insulation宽度Land）表层内层区域大小焊盘环焊盘焊盘环焊盘阻焊宽度宽度直径宽度直径增量0.81.371.532.091.570.951.521.682.241.721.051.621.782.341.820.301.20.571.770.731.931.292.490.21.971.41.972.132.692.171.62.172.332.892.370.81.371.531.831.520.91.471.631.931.621.051.621.782.081.770.20.570.731.030.151.21.771.932.231.921.41.972.132.432.121.62.172.332.632.320.81.371.471.771.520.91.471.571.871.621.051.621.722.021.770.150.570.670.970.151.21.771.872.171.921.41.972.072.372.121.62.172.272.572.320.81.371.421.661.370.91.471.521.761.471.051.621.671.911.620.120.570.620.8601.21.771.822.061.771.41.972.022.261.971.62.172.222.462.17对于非孔化孔，阻焊窗直径（thesolderresistwindow）应该比孔的直径大0.50mm。而表层隔离区宽度也由孔的尺寸决定，当孔的直径小于等于3.3mm时，其范围是“孔径+2.0”；当孔的直径大于3.3mm时，其范围是孔径的1.6倍。内层的隔离区范围是“孔径+2.0mm”版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第18页，共32页 SRD部门内部文件２．具体的布线原则：1）电源和地的布线尽量给出单独的电源层和底层；即使要在表层拉线，电源线和地线也要尽量的短且要足够的粗。对于多层板，一般都有电源层和地层。需要注意的只是模拟部分和数字部分的地和电源即使电压相同也要分割开来。对于单双层板电源线应尽量粗而短。电源线和地线的宽度要求可以根据1mm的线宽最大对应1A的电流来计算，电源和地构成的环路尽量小。如下图：为了防止电源线较长时，电源线上的耦合杂讯直接进入负载器件，应在进入每个器件之前，先对电源去藕。且为了防止它们彼此间的相互干扰，对每个负载的电源独立去藕，并做到先滤波再进入负载。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第19页，共32页 SRD部门内部文件如下图：在布线中应保持接地良好。如下图。2）特殊信号线布线A．时钟的布线：时钟线作为对EMC影响最大的因素之一。在时钟线应少打过孔，尽量避免和其它信号线并行走线，且应远离一般信号线，避免对信号线的干扰。同时应避开板上的电源部分，以防止电源和时钟互相干扰。当一块电路板上用到多个不同频率的时钟时，两根不同频率的时钟线不可并行走线。时钟线还应尽量避免靠近输出接口，防止高频时钟耦合到输出的cable线上并沿线发射出去。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第20页，共32页 SRD部门内部文件如果板上有专门的时钟发生芯片，其下方不可走线，应在其下方铺铜，必要时还可以对其专门割地。对于很多芯片都有参考的晶体振荡器，这些晶振下方也不应走线，要铺铜隔离。同时可将晶振外壳接地对于简单的单，双层板没有电源层和地层，时钟走线可以参看下图B．成对差分信号线走线成对出现的差分信号线，一般平行走线，尽量少打过孔，必须打孔时，应两线一同打孔，以做到阻抗匹配。C．相同属性的一组总线，应尽量并排走线，做到尽量等长。D．一些基本的走线原则。考虑到散热，避免连焊等因素，尽量采用下图所示的Goodlay-out,避免Badlay-out。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第21页，共32页 SRD部门内部文件两焊点间距很小（如贴片器件相邻的焊盘）时,焊点间不得直接相连。从贴片焊盘引出的过孔尽量离焊盘远些。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第22页，共32页 SRD部门内部文件3）敷铜的添加多层板内层敷铜，要用负片（Negative）。外层敷铜如要完全添实，不应有一丝空隙，最好用网格形式敷铜，其网格最小不得小于0.6mmX0.6mm，建议使用30milX30mil的网格敷铜。如图版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第23页，共32页 SRD部门内部文件三．PCB设计的后处理规范（一）测试点的添加原则测试点的选择：1）测试点均匀分布于整个PBA板上。2）器件的引出管脚，测试焊盘，连接器的引出脚及过孔均可作为测试点，但是过孔是最不良的测试点。3）贴片元件最好采用测试焊盘作为测试点。4）布线时每一条网络线都要加上测试点，测试点离器件尽量远，两个测试点的间距不能太近，中心间距应有2.54mm；如果在一条网络线上已经有PAD或Via时，则可以不用另加测试焊盘。5）不可选用bottomlayer上的贴片元件的焊盘作为测试点使用。6）对电源和地应各留10个以上的测试点，且均匀分布于整个PBA板上，用以减少测试时反向驱动电流对整个PBA板上电位的影响，要确保整个PBA板上等电位。7）对带有电池的PBA板进行测试时，应使用跨接线，以防止电池周围的短路无法检测。8）测试点的添加时，附加线应该尽量短，如下图：版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第24页，共32页 SRD部门内部文件１．测试点的尺寸选择。测试点有三种尺寸：如图其中：A=1.0mm,B=0.40mm注：1）测试点可以是通孔焊盘、表面焊盘、过孔，但过孔必须有可以接触的铜。2）当使用表面焊盘作为测试点时，应当将测试点尽量放在焊接面。（二）PCB板的标注１．元件和焊接面应有该PCB或PBA的编号和版本号。在板的焊接面标明光板号，在元件面标明装焊号，装焊号一般是在光板号的后面加1。２．标注时，顶层(第一层)应该是元件面，且是正图形，焊接面则为反图形版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第25页，共32页 SRD部门内部文件(水平镜像)，比如字符’b’,元件面中显示为’b’，焊接面显示为’d’。３．如要做丝印，丝印字符要有1.5~2.0mm的高度和0.2~0.254的线宽。４．PCB层的标识为了多层板生产检查（如在层压中）的需要，要对PCB的不同层加上层的标识和命名1）多层板的边缘层标记（EdgeLayerMarking）边缘层标识为：在板的边缘上，放长1.6mm宽1.0mm的铜，放在各自的层上。每层的边缘层标识排列为从顶层到底层分别为从左到右依次排列（如图）。2）多层板的层标识和命名为了满足PB生产的工艺要求，增加PB的可读性，在多层板上要加上层的编号如图：版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第26页，共32页 SRD部门内部文件A．多层板层的编号原则：对于顶层和底层分别有固定的编号为：TopLayer为KK；BottomLayer为KA。而中间层的编号从底层到顶层为：KA、KB、KC、KD……KK（其中KI不用）。最大可以表示10层板，如下所示：（表示方法有二种，推荐使用第二种）1．对于2层板：顶层（TopLayer）KK1底层（Bottom）KA22．对于4层板：顶层（TopLayer）KK1中间1层KC2中间2层KB3底层（Bottom）KA43．对于6层板：顶层（TopLayer）KK1中间1层KE2中间2层KD3中间3层KC4版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第27页，共32页 SRD部门内部文件中间4层KB5底层（Bottom）KA64．对于8层板：顶层（TopLayer）KK1中间1层KG2中间2层KF3中间3层KE4中间4层KD5中间5层KC6中间6层KB7底层（Bottom）KA85．对于10层板：顶层（TopLayer）KK1中间1层KJ2中间2层KH3中间3层KG4中间4层KF5中间5层KE6中间6层KD7中间7层KC8中间8层KB9底层（Bottom）KA106．当板的层数达12层，将前一位的字母K改为L对于12层板如下所示，12层的板依次类推。顶层（TopLayer）KK1中间1层LB2中间2层LA3中间3层KJ4中间4层KH5中间5层KG6中间6层KF7中间7层KE8中间8层KD9中间9层KC10中间10层KB11底层（Bottom）KA12版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第28页，共32页 SRD部门内部文件B．多层板层的编号标注原则标注原则为：■对于各层的标注应放在各自的层上，用当前层的文字（TEXT）表示■其中顶层（TopLayer）的标注，从顶层向底层看是正的字符（正字符）；而底层（BottomLayer）的标注，从顶层向底层看是反的字符（反字符）■其它各层为从顶层向底层数，奇数为反字符，偶数为正字符。下面是一个6层板的标注，示例如图：其中的黑色小方块为边缘的层标志。（三）加工数据文件的生成及PCB的说明１．PCB的板厚度、铜箔厚度说明1）当需要对PCB板进行特性阻抗控制时，可说明各层材料的厚度，或要版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第29页，共32页 SRD部门内部文件求生产厂商对特性阻抗进行控制。2）PCB的厚度种类有1.0mm，1.5mm，1.6mm，2.4mm，3.2mm，4.4mm等。A．对于普通PCB厚度通常为1.6mmB．对于背板厚度通常为3.2mm（特殊为2.4mm或4.4mm）3）PCB的铜箔厚度种类有5μm（μm以下简称μ），9μ，12μ，17.5μ，35μ，70μ，105μ。A．对于普通PCB内层铜箔厚度通常为35μ；外层为17.5μ，对于特殊的PCB可以用35μ、70μ（如电源板）。B．对于背板PCB铜箔厚度通常为17.5μ或35μ。２．加工数据文件的生成当设计师完成PCB的设计后，必须生成生产和装配所需的文件，分别为：■PCB生产需要的文件：GERBER文件(光绘文件)和DRILL文件（钻孔文件）1）Gerber文件，要包含D码，即扩展Gerber格式文件。除了各层的Gerber文件，还根据情况分别提供正、反面的阻焊、助焊、丝网Gerber数据，并分别注明各文件内容。2）（NC）钻孔文件，要区分孔化孔，非孔化孔(特别是装配孔要说明为非孔化孔)，异形孔的位置。并提供数控钻工具图表。3）要说明是几层板。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第30页，共32页 SRD部门内部文件■PBA装配需要的文件：1）对于VeriBest软件需要输出以下格式的文件：GENCAD（MITRONCADFILE）ODB++2）对于Mentor软件需要输出以下格式的文件：/design/pub:trace(traces.traces_rev#)techlayersapeture_table(thermalpads)testpoints(optional)/mfg/:neture_filegeoms_ascii四．名词解释（一）孔化孔、非孔化孔、导通孔、异形孔、装配孔。■孔化孔：孔化孔（PlatedthroughHole）是经过金属化处理的孔，能导电。■非孔化孔（Nu-PlatedthroughHole）是没有金属化理，不能导电,通常为装配孔。■导通孔是孔化的，但一般不装配器件，通常为过孔(Via)。■异形孔是形状不为圆形，如为椭圆形，正方形的孔。■装配孔是用于装配器件，或固定印制板的孔。（二）定位孔和光学定位点。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第31页，共32页 SRD部门内部文件■定位孔指放置在板边缘上的用于电路板生产的非孔化孔。■光学定位点指为了满足电路板自动化生产需要，而在板上放置的用于元件贴装和板测试定位的特殊焊盘。（三）负片（Negative）和正片（Positive）。■负片（Negative）指一块区域，在计算机和胶片中看来是透明的地方代表有物质（如铜箔，阻焊…）。负片主要用于内层，当有大面积的敷铜时，使用正片将产生非常大的数据，导致无法光绘，因此采用负片。■正片（Positive）与负片相反。（四）回流焊（ReflowSoldering）和波峰焊（WaveSolder）。■回流焊(ReflowSoldering)：一种焊接工艺，既熔化已放在焊点上的焊料，形成焊点。主要用于表面贴装元件的焊接。■波峰焊(WaveSolder)：一种能焊接大量焊点的工艺，即在熔化焊料形成的波峰上，通过印制板，形成焊点。主要用于插脚元件的焊接。（五）PCB和PBA■PCB（PrintCircuitBoard）即印刷电路板，也称PB。■PBA（PrintedBoardAssembly）指装配元器件后的电路板。版本ED02ShanghaiBellPCB设计规范第32页，共32页