1. 概述建立PCB板設(shè)計(jì)、制作規(guī)范,可以統(tǒng)一設(shè)計(jì)風(fēng)格,提高工作效率,避免出現(xiàn)不必要的重復(fù)工時(shí)浪費(fèi)。PCB設(shè)計(jì)的總則如下：l 外觀大方：器件選擇合適,布局布線合理,尺寸比例協(xié)調(diào),文字說明清晰。l 電路可靠：良好的連線方式,合適的封裝與焊盤尺寸,較強(qiáng)的電磁兼容能力。l 接口友好：符合通常的操作習(xí)慣,向操作者提供意義明確的提示。l 工藝良好：能為批量化生產(chǎn)提供良好的加工條件。2. 說明2．1 使用軟件此文檔所涉及的軟件為Protel 99 se SP6版。該軟件主要包含4個(gè)模塊：SCH、PCB、PLD、SIM模塊,文檔中的操作以PCB模塊為準(zhǔn)。2．2 尺寸標(biāo)準(zhǔn)此文檔所涉及的尺寸均采用英制,以mil為單位。英制與公制的轉(zhuǎn)換公式如下：100 mil ＝ 2.54 mm 即 4 mil ≈ 0.1mm3. 電路元素3．1 電路板（CircuitBoard）電路板是安裝電路元件的載體。按功能區(qū)分,可分為單面板、雙面板、多層板等。按材質(zhì)區(qū)分,可分為紙基板、環(huán)氧聚脂板。除上述說明外,電路板的厚度也是制作時(shí)的主要選擇參數(shù),其厚度有0.5mm～2.0mm。一般情況下,邦定板、單面板選擇較薄的尺寸,雙面板、大面積板選擇較厚的尺寸。設(shè)計(jì)時(shí),電路板需劃分為不同的層。以雙面板為例,可分為：l TopLayer（元件面層）：電路板正面,可布信號(hào)線。l BottomLayer（焊接面層）：電路板背面,可布信號(hào)線。l Top Overlayer（元件面絲印層）：電路板正面的絲網(wǎng)印刷,可布元件標(biāo)識(shí)符、說明文字。l Bottom Overlay（焊接面絲印層）：電路板背面的絲網(wǎng)印刷,當(dāng)僅單面放置元件時(shí),此層可不用。l Mechanical1 Layer（機(jī)械尺寸層）：標(biāo)注尺寸,或設(shè)定電路板外觀,或設(shè)置板上的安裝孔。l Keepout Layer（禁止布線層）：設(shè)置自動(dòng)布線算法中不允許放置信號(hào)線的區(qū)域。l Multi Layer（鉆孔層）：設(shè)置焊盤、過孔的鉆孔尺寸。對于電路板的外形,應(yīng)根據(jù)應(yīng)用場合、安裝尺寸作具體的分析與考慮。一般應(yīng)用時(shí),可將電路板設(shè)計(jì)成具有黃金分割比的長方形,四角應(yīng)具有按一定比例的圓弧。3．2 導(dǎo)線（Track）導(dǎo)線位于為信號(hào)層,即為信號(hào)線、電源線;導(dǎo)線位于其它層,即為設(shè)置線,用于設(shè)置布線范圍、電路板外觀等。導(dǎo)線寬通常 ≥ 8mil;極限值 ≥ 5mil。線間距 通常 ≥ 8mil;極限值 ≥ 5mil。若布線條件允許,電源線、地線可在一定范圍內(nèi)（≤ 80mil）增加寬度。設(shè)置線的寬度為 8mil。3．3 焊盤（Pad）焊盤用于承載元件管腳,用焊錫將元件與電路板連接在一起。按常規(guī)應(yīng)用區(qū)分,焊盤分為通孔（Multilayer）焊盤、表面（SMD）焊盤兩種。對于通孔焊盤,需要設(shè)置焊盤形狀、尺寸、孔徑。形狀主要有圓形（Round）、方形（Rectangle）、八角形（Octagonal）三種,應(yīng)根據(jù)實(shí)際元件的引腳形狀選擇。尺寸應(yīng)保證留有足夠的焊接空間,一般比孔徑大20-40mil�？讖叫璞仍苣_的實(shí)際尺寸大4-8mil。部分元件管腳尺寸參考：瓷片電容為16 mil;雙列DIP集成電路為28 mil;直插排針為32mil;電解電容為32-36 mil;二極管IN4001為36 mil。注意：部分焊盤的孔并不能設(shè)置為圓形（例如：電源插座的管腳一般為長方形）,需在圖紙上加以標(biāo)注,并在工藝文件中加以說明。對于表面焊盤,需要設(shè)置焊盤形狀、尺寸。形狀應(yīng)根據(jù)實(shí)際元件的管腳形狀選擇。尺寸應(yīng)比實(shí)際焊盤尺寸大 4-12mil。此類焊盤的孔徑為 0mil （即無孔）。注意：在表面焊盤的附近區(qū)域（< 12mil）內(nèi),不允許放置通孔焊盤或過孔,以防止在生產(chǎn)中進(jìn)行回流焊時(shí)焊錫流失。所有焊盤上不放置阻焊油墨。3．4 過孔（Via）過孔用于連接不同信號(hào)層之間的導(dǎo)線。過孔不能與焊盤混為一談。過孔需要設(shè)置過孔孔徑、孔盤尺寸。通常的設(shè)置是：孔徑≥ 12mil,孔盤尺寸≥孔徑+16mil。過孔的載流量越大,所需的孔徑尺寸越大,如與電源線和地線相連接所用的過孔就要大一些。但過孔不宜設(shè)置過大,這將影響電路的外觀。過孔上允許放置阻焊油墨。3．5 標(biāo)注（Designator、Comment）標(biāo)注用于說明元件的型號(hào)、器件標(biāo)號(hào)。一般情況下,元件僅標(biāo)注標(biāo)號(hào),而不標(biāo)注型號(hào)。需特別標(biāo)識(shí)的元件例外。標(biāo)注需要設(shè)置尺寸。通常的設(shè)置是：標(biāo)注字符高度 40-60 mil,字符寬度6-10 mil。標(biāo)注的放置應(yīng)排列整齊,便于查找。標(biāo)注不得放置于焊盤上。標(biāo)注也不能放置于無法視及的區(qū)域。標(biāo)注字符布置原則：不出歧義,見縫插針,美觀大方。3．6 文字（String）文字標(biāo)注于電路板上,提供給操作者一些輔助提示信息。文字需要設(shè)置尺寸、字體。通常的設(shè)置是：標(biāo)注字符高度 40-100 mil,字符寬度6-15 mil。在同一電路板上,所有的文字均具有統(tǒng)一的風(fēng)格。文字的放置規(guī)則同標(biāo)注。3．7 覆銅（Polygon）覆銅位于信號(hào)層,在電氣特性上有較強(qiáng)的抑制高頻干擾的作用,也可改善加工工藝。覆銅可分為網(wǎng)格式覆銅（GridSize> TrackWidth）或?qū)嵭氖礁层~（GridSize = TrackWidth）,應(yīng)根據(jù)實(shí)際電路類型進(jìn)行選擇。通常選用實(shí)心式覆銅,高頻電路選用網(wǎng)格式覆銅。通常,設(shè)置覆銅的電氣網(wǎng)格尺寸≥ 20mil,覆銅與導(dǎo)線、焊盤、過孔的電氣間距≥ 20mil。覆銅與同一網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的過孔按直連方式（DirectConnect）連接,與焊盤按十字花盤方式（ReliefConnect）連接。覆銅可設(shè)置為特定的形狀。3．8 安裝孔安裝孔設(shè)定電路板的安裝位置、方式。安裝孔由繪制于機(jī)械尺寸層的圓所決定。安裝孔的直徑與機(jī)械尺寸應(yīng)能匹配。一般可設(shè)置為128mil（安裝螺絲3.0mm）、148mil（一般推薦）、168mil（安裝螺絲4.0mm）。安裝孔距離電路板的邊距保持一致。一般可設(shè)置：安裝孔圓心距電路板邊距為200mil、 240mil。安裝孔不需作搪錫處理（非金屬化）。3．9 其他（Others）針對具體的電路設(shè)計(jì),可采用內(nèi)電層分割、補(bǔ)淚滴（Teardrops）等功能,提高電路的整體性能。特殊應(yīng)用的場合,可在阻焊層（TopSolderLayer、BottomSolderLayer）、阻焊層（TopPasteLayer、BottomPasteLayer）放置實(shí)心的圖形區(qū)域（導(dǎo)線Track、填充Fill、圓弧Arc等）,建立助焊區(qū)與阻焊區(qū)。根據(jù)要求,可在電路板上增加中文文字、公司徴記。4. 設(shè)計(jì)規(guī)范4．1 關(guān)于原理圖原理圖應(yīng)整齊、緊湊、美觀,原理正確,連線清晰,層次分明。原理圖可繪制為單張圖紙或?qū)哟问綀D紙。4．2 電路板設(shè)計(jì)前的準(zhǔn)備確定所使用的各種元件封裝。有必要的話,制作特殊元件的封裝庫。確認(rèn)電路的功能,對單元電路可在實(shí)驗(yàn)板上用模擬運(yùn)行方式驗(yàn)證。確定電路板的合理尺寸。電路板設(shè)計(jì)直接影響著應(yīng)用系統(tǒng)的抗干擾能力。在設(shè)計(jì)電路板前,應(yīng)認(rèn)真考慮控制噪聲源、減小噪聲傳播與耦合、減小噪聲吸收等方面的思路。4．3 布局將電路板合理分區(qū),通�？砂匆韵路謪^(qū)：電源區(qū)、模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅(qū)動(dòng)區(qū)、用戶接口區(qū)。各個(gè)區(qū)按各自的電氣特性放置元件,不可交叉放置元件。布局原則：元件排列美觀,并使各元件之間的導(dǎo)線盡可能短。對于特殊的元件,放置規(guī)則如下：l 連接件應(yīng)放置于電路板的四周。l 時(shí)鐘器件應(yīng)盡量靠近使用該時(shí)鐘器件的元件。l 噪聲元件與非噪聲元件的間隔要遠(yuǎn)。l I／O驅(qū)動(dòng)器件、功率放大器件盡量靠近電路板的四周,并靠近其所引出的接插件。l 每個(gè)集成電路旁應(yīng)放置一個(gè)104pF去耦電容,去耦電容盡可能靠近集成電路,引線應(yīng)短而粗。l 合理放置電源的去耦電容。當(dāng)電路板尺寸較大時(shí),可在適當(dāng)位置增加電源的去耦電容。4．4 布線采用手工布線的方法,部分電路輔以自動(dòng)布線。信號(hào)線寬度合理,排列勻稱,并盡可能減少過孔。信號(hào)線越短、越粗,信號(hào)傳輸就越好。特別注意電源線、地線的放置。電源線、地線要盡量粗。若電路板上具有模擬電路區(qū)、數(shù)字電路區(qū)、功率驅(qū)動(dòng)區(qū),應(yīng)使用單點(diǎn)接電源、單點(diǎn)接地原則。注意：模擬電路的地線不能布成環(huán)路。l 時(shí)鐘振蕩電路、特殊高速邏輯電路部分用地線包圍。l 石英晶體振蕩器外殼接地線,時(shí)鐘線要盡量短。l 石英晶體振蕩器、噪聲敏感器件下要布大面積覆銅,不應(yīng)穿過其它信號(hào)線。l 時(shí)鐘線垂直于信號(hào)線比平行于信號(hào)線,所受干擾小;允許時(shí),時(shí)鐘線要遠(yuǎn)離信號(hào)線。l 使用45°的折線布線,不要使用90°折線,這可以減小高頻信號(hào)的發(fā)射。4．5 元件封裝所有元件的封裝,均需經(jīng)過驗(yàn)證,才能放置于電路板上。選取元件時(shí),優(yōu)先考慮采用表面安裝元件。分立元件的封裝形式應(yīng)采用公司現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)封裝庫;表面安裝元件的封裝形式應(yīng)采用生產(chǎn)廠家提供的封裝庫。當(dāng)新增元件時(shí),應(yīng)及時(shí)加入公司的元件封裝庫中,并在修改記錄中說明。4．6 連接件選擇合理的連接件,將有助于改善電路板的布局,使電路整體更美觀。采用國際標(biāo)準(zhǔn)的連接件,注意選擇合適的外觀尺寸、引腳間距（100mil、80mil、50mil）。連接件附近標(biāo)注清晰的文字,說明該連接件的功能。連接件的放置應(yīng)參考人們的使用習(xí)慣。連接件可統(tǒng)一安放于電路板的四周,方便操作。4．7 用戶接口用戶接口應(yīng)放置于指定的區(qū)域,并符合通常的操作習(xí)慣。用戶接口的設(shè)置同連接件。4．8 EMI注意各類元件的分布,元件電源線、地線、信號(hào)線的排列方式,盡可能降低所設(shè)計(jì)電路的EMI,提高應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾的能力。5. 應(yīng)用技巧5.1 焊盤與覆銅的連接在大面積覆銅時(shí),對應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的元件管腳與該覆銅相連接,其管腳連接方式的處理需要綜合考慮。從電氣性能方面考慮,管腳與覆銅直接連接（DirectConnect）為好,但對元件的焊接就會(huì)存在一些不良隱患,如：焊接功率加大、容易造成虛焊等。因此,需兼顧電氣性能與工藝需要,做成十字花焊盤（ReliefConnect）連接。這樣,可提高工藝處理的可靠性。多層板中,管腳與覆銅、內(nèi)電層的連接與此處理方法相同。5．2 覆銅的設(shè)置設(shè)置覆銅時(shí),注意電氣網(wǎng)格（GridSize）與線寬（TrackWidth）的尺寸設(shè)置。覆銅布線是依據(jù)該參數(shù)決定的。尺寸過小,通路雖然有所增加,但造成圖形的數(shù)據(jù)量過大,文件的存貯空間也相應(yīng)增加,對計(jì)算機(jī)造成的負(fù)擔(dān)也重;尺寸過大,通路則會(huì)減少,對覆銅的外觀會(huì)有影響。所以,需要設(shè)置一個(gè)合理的尺寸。標(biāo)準(zhǔn)元器件兩腿之間的距離為 100mil,所以,該尺寸一般設(shè)置為10mil的整數(shù)倍,如：10mil、20mil、50mil等。另外,長度（Length）的設(shè)置也可參考以上參數(shù)。5．3 多塊電路板繪制于同一文件中當(dāng)多塊不同的板繪制在一個(gè)文件中,并希望分割交貨時(shí),需要在機(jī)械尺寸層（Mechanical1 Layer）為每塊電路板畫一個(gè)邊框,各電路板間留100mil的間距。6. 設(shè)計(jì)檢查電路設(shè)計(jì)完成后,需認(rèn)真檢查電路板的設(shè)計(jì)是否符合規(guī)則、是否符合生產(chǎn)工藝的需求。一般來說,檢查有如下幾個(gè)方面：l 原理圖、PCB圖是否完全一致？l 導(dǎo)線、焊盤、過孔的尺寸是否合理,是否滿足生產(chǎn)要求？ l 導(dǎo)線、焊盤、過孔、覆銅、填充之間的距離是否合理,是否滿足生產(chǎn)要求？ l 電源線、地線的寬度是否合適,是否具有較低的的阻抗？地線是否具有加寬的可能？l 信號(hào)線是否采取了最佳措施,如長度最短、加保護(hù)線等,輸入線及輸出線是否經(jīng)過處理？l 導(dǎo)線形狀是否理想,有沒有需要修改的導(dǎo)線？l 模擬電路和數(shù)字電路部分是否有各自獨(dú)立的地線？ l 文字、標(biāo)注是否大小合適,排列合理？l 工藝標(biāo)注、阻焊標(biāo)注、助焊標(biāo)注是否合理,符合工藝要求和使用習(xí)慣？l 多層板中的電源層、地線層設(shè)置是否合理？ |
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