PCB印刷电路板设计规范.doc

PCB印刷电路板设计规范202020年5月29日文档仅供参考印刷电路板(PCB)设计规范1 范围本设计规范规定了印制电路板设计中的基本原则、技术要求。 本设计规范适用于电子科技有限公司的电子设备用印刷电路板的设计。2 引用文件下列文件中的条款经过在本规范中的引用成为本规范的条款。凡是注日期引用的文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用本规范。GB 4588.388中华人民共和国国家标准:QJ 3103-99 中国航天工业总公司3 定义本标准采用GB2036的术语定义4 一般要求4.1 印制板类型 根据结构,印制板分为单面印制电路板、双面印制电路板、多层印制电路板,板材主要分为纸质板(FR-1),半玻璃纤维板(CEM-1),环氧树脂玻璃纤维板(FR-4)。有防火要求的器具用的印制板应有阻燃性和符合相应的UL标准。4.2 印制板设计的基本原则 在进行印制板设计时,应考虑本规范所述的基本原则。4.2.1 电气连接的准确性 印制板上印制导线的连接关系应与电原理图导线连接关系相一致,电原理图设计应符合原理图设计规范,并尽量调用原理图库中的功能单元原理图,印制板和原理图上元件序号应一一对应;如因结构、电气性能或其它物理性能要求不宜在印制板上布设的导线,应在相应文件(如电原理图上)上做相应修改。4.2.2 可靠性 印制板应符合其产品要求的相应EMC规范和安规要求,并留有余量,以减小日益严重的电磁环境的影响。影响印制板可靠性的因素很多,印制板的结构、基材的选用、印制板的制造和装配工艺以及印制板的布线、导线宽度和间距等都会影响到印制板的可靠性。设计时必须综合考虑以上的因素,按照规范的要求,并尽可能的保留余量,以提高可靠性。4.2.3 工艺性 设计电路板时应考虑印制板的制造工艺和装配工艺要求,尽可能有利于制造、装配和维修,各具体要求请严格遵守QG/MK03.04- V的工艺规范。4.2.4 经济性印制板设计应充分考虑其设计方法、选择的基材、制造工艺等成本最低的原则,满足使用的安全性和可靠性要求的前提下,力求经济实用。4.2.5 布局在布局上,要把模拟信号部分,高速数字电路部分,噪声源部分(如继电器,大电流开关等)这三部分合理地分开,使相互间的信号耦合为最小,元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题,原则之一是各部件之间的引线要尽量短。布局应有利于利用自然空气对流方式以散热!5 详细要求5.1 印制板的选用5.1.1 一般能用单面板就不要用双面板设计。5.1.2 印板材料常见的有纸板、环氧树脂板、玻璃纤维板及复合材料板等,选用时根据设计的电气特性、机械要求和成本综合考虑,其价格和性能按FR-1、CEM-1、FR-4的顺序依次增加。5.2 印制板的结构尺寸5.2.1 形状尺寸印制板的尺寸原则上能够为任意的,但考虑到整机空间的限制、经济上的原因和易于加工、提高生产的效率,在满足空间布局与线路的前提下,力求形状规则简单,最好能做成长宽比例不太悬殊的长方形,最佳长宽比参考为3:2或4:3 。 印制板的两条长边应平行,不平行的要加工艺边,以便于波峰机焊接。对于板面积较大,容易产生翘曲的印制板,须采用加强筋或边框等措施进行加固,以避免在生产线上生产加工或过波峰时变形,影响合格率。5.2.2 厚度印制板的厚度应根据印制板的功能及所安装的元器件的重量、与之配套的插座的规格、印制板的外形尺寸以及其所承受得机械负荷来选择。为考虑实用性及经济性,我们应在能满足要求的前提下,尽量选用薄的印制板。一般而言,带强电的印制板,应选择1.2mm以上的厚度,只有弱电且板型规则面积较小的可选用1mm以下的印制板。5.3 电气性能5.3.1 电阻5.3.1.1 导线电阻印制导线的电阻比较小,一般10mm长、0.5mm宽、105m厚的导线电阻为5毫欧,一般情况下可不考虑。当需要考虑时,能够依照以下原则作一大略的比较估计:相同长度的导线,导线越宽,电阻越小;导线越厚,电阻越小。5.3.1.2 金属化孔电阻金属化孔电阻值很小,一般为几百毫欧。当需要考虑时,能够依照以下原则作一大略的比较估计:相同板厚的孔,孔直径越大,电阻越小;镀层越厚,电阻越小。强电不推荐用金属化孔导电。5.3.2 电流负载能力5.3.2.1 表面连续电流在印制导线的电流负载能力要求严格的情况下(一般针对大负载),其电流负载能力与其在一定的使用环境温度下,经过的电流与导线的温升来决定。选定的板允许温升高,则可经过稍大点的电流。按照一般情况而言,我们的印制导线为2.5mm宽、允许温升为30时,可经过的电流为6A。一般为保险安全起见,我们应该考虑余量,只取50的通流量来计算,即上述情况下,可经过电流为3A。为方便计算,可定为每1MM宽的印制导线允许经过的电流为1A。5.3.2.2 冲击电流 电流使导线发热的程度取决于导线的电阻、经过导线电流的大小和持续时间以及冷却条件等。而冷却条件不单只与印制板的基材有关,还与电路板的元器件的布局、元器件间的空气流动等散热情况有关。电路板上的导线的允许冲击电流一般经过试验的方法来获得。5.4 机械性能5.4.1 翘曲度 翘曲度大的印制板能减少与其相邻的平行安装的印制板或屏蔽元器件之间的距离,同时会影响元器件、焊接点可靠连接的危险。甚至在运输、使用过程中,由于振动等环境因素的影响下,引起电路板的损坏,因此在设计过程中,应该在电路板选择、布线与元器件布置等各方面考虑印制板的翘曲问题,必要时能够考虑采取增加强度的加固措施。5.5 印制板图的设计5.5.1 布线设计的设计原则 电路板线路的设计是根据电原理图来布置出来的,它首先需严格按照电路的要求来布置,同时应该充分的考虑电路的安全、控制器的装配、焊接质量、制造成本、生产效率、维修方便、外观美观等各方面的要求。 在电路板的设计过程中,应考虑电路板在生产线上的贴片方向、插件方向、过波峰焊机、在装配成电控盒时的方便。电路板设计工程师应预先考虑好过波峰焊的方向,将多位的插座、插针、IC芯片的方向放置为有利波峰焊焊接的方向,即芯片与波峰平行放置。并保证沿着波峰焊方向的元器件距板边在5mm以上,(或保证元件的连接盘距板边在4MM以上)必要时能够经过工艺边的方式来解决。在元器件的布置时,应尽量考虑整块电路板的中心不要太偏。有贴片元件的板应在贴片层放置两个以上的基准点连接盘,基准点尽量选用板的对角,且连接盘的大小为1.0mm的圆型连接盘。5.5.2 电路板外形尺寸的设计 电路板的外形尺寸应尽量做成规则的长方形,无法做成规则的长方形的应经过拼板、加工艺边的方法,使整个电路板的外形规则,以方便过波峰时的生产。 电路板应有定位孔,孔径大小为4MM+0.1MM,数量至少3个,放置时应尽量拉开距离,保证在生产时针床、测试工装等地方便。(引用工艺规范)电路板机械层(包括外型与孔位)与固定电路板的机械结构设计应完全一致,公差不能超过0.1mm。5.5.3 元器件的设计5.5.3.1 元器件的选用原则 电原理图设计时,在满足功能要求的前提下,应该尽量采用统一的电路设计,特别设计到新元器件的选择时,应尽力选用已有的元器件,同时保证封装形式一致。 优先选用常见的元器件,优先选用贴片元器件,优先选用功率小、易于加工成形的元器件。不同产品上的相同性能、相同结构的电路应固化。5.5.3.2 元器件封装的设计及选用5.5.3.2.1片电阻、电容、二极管、三极管、贴片IC 贴片元件的两端及末端应设计有引锡,引锡的宽度推荐采用0.4mm的导线,长度一般取2、3mm为宜。(引用工艺规范)贴片集成电路一般不要设计在过波峰机面。贴片元器件两端设接插装元器件的应加测试点,测试点直径等于或大于1.8mm,以便于在线测试仪测试。所有贴片器件的放置方向必须考虑过波峰焊的方向,必须保证所有贴片元件的方向的一致性,元器件与过波峰方向垂直。 电阻、电容 二极管 三极管 过波峰方向贴片元器件放置方向与过波峰方向的示意图 贴片元器件经过回流焊和波峰焊应采用不同封装。5.5.3.2.2特殊插件电阻 特殊类型的电阻,如压敏电阻、热敏电阻、水泥电阻等,采用与其脚距一致的封装形式,一定要保证生产插件时的方便。5.5.3.2.3插件电容、热敏电阻、压敏电阻 采用与其脚距一致的封装形式。5.5.3.2.4插件二极管 常见二极管(如IN4004、IN4007、IN4148等)的根据脚距及实际需要选用合适长度的封装。 5.5.3.2.5 插件三极管类 推荐采用三孔一线,每孔相距2.5mm的封装。5.5.3.2.6 7812、7805类 推荐采用三角形成形,亦可采用三孔一线,每孔相距2.5mm。 当采用7812、7805共用一个散热片时,务须保证散热片的定位孔的尺寸与间距。5.5.3.2.7 保险管 采用与其脚距一致的封装形式。5.5.3.2.8 继电器、插座、插片、蜂鸣器、接收头、陶瓷谐振器、数码管、轻触按键、液晶屏采用与其脚距一致的封装形式,保证生产插件时的方便。5.5.3.2.9 对有必要使用替换元件的位置,电路板应留有替换元件的孔位。5.5.3.2.10 跳线 所有跳线优先采用用0欧贴片电阻代替。如确实难以实现,则采用插件式的跳线。5.5.4 元器件的放置 贴片集成电路优先设计在插件元器件面,尽量不要设计在过波峰机面。 同类元件在电路板上方向保持一致(如二极管、发光二极管等),以便于插件不会出错、美观,提高生产效率。 插座设计成同一方向,以便于插件不会出错,外观检验方便,同时考虑总装与生产线维修、售后服务维修方便,将外接零部件的插座设计在易于接插的位置,尽量在插座的选型上能区分开,保证接插时不会出错。 元器件的放置需考虑元器件高度,元件布局需均匀,紧凑,美观,重心平衡,而且必须保证安装。大功率发热量较大的元器件必须考虑它的散热效果,一定要放置在散热效果好的位置,同样的发热量、同样的散热器件,当放置位置的空气流通不一样时,散热效果相差很大。5.5.5 导电图形的设计5.5.5.2 导线5.5.5.2.6 导线宽度导线宽度应尽量宽一些,至少应宽到足以承受所设计的电流负荷。铜箔最小线宽:单面板0.3MM (建议0.4MM),双面板0.15MM(建议0.2MM),边缘铜箔最小要0.8MM。 5.5.5.2.7 导线间距 相邻导线之间的距离应满足电气安全的要求,而且为了便于操作与生产,间距应尽量宽些。按照当前的实际情况与各类标准的要求,本规范完全引用TUV安规要求,当130V工作电压250V,无防积尘能力条件下,不同相位之间绝缘电气间隙2.5MM,爬电距离3.0MM,基本绝缘(强弱电之间)电气间隙3.0MM,爬电距离4.0MM,不够距离的需开槽,开槽宽度1.0MM,小于1.0MM的开槽为无效,而且线路板高压区须画丝印框和强电标识,以防止维修人员触及强电。弱电导线的间距至少为0.3mm(2.5。 在高密度布线场合下,推荐采用圆形与方形连接盘;连接盘的直径或连接盘的宽度一般为1.4mm或1.3mm,甚至更小。 对于插件式的元器件,为避免焊接时出现铜箔断地现象,应调用PCB标准封装库,且单面的连接盘应用铜箔完全包覆;而双面板最小要求应补泪滴。重量大,受力的元件连接盘需相应加大,并包覆较大的铜箔,以防起铜箔。发热或需隔热的元件可考虑采用菊花状旱盘,减少热量经过铜箔传递。大面积铜皮上的连接盘可采用菊花状旱盘,不至虚焊。5.5.5.4 金属化孔 在同一块印制板上,应尽量减少不同尺寸的孔的种类。金属化孔的直径与板厚之比最好不小于1:31:5。 只作贯通连接的导通孔,在满足布线要求的前提下,一般不作特别要求,一般采用孔直径为1.0mm的孔。 用于安装元器件的金属化孔尺寸,应考虑元器件引线的安装性能,而且遵循本规范所要求的孔径与连接盘大小地要求。一般常见小功率器件设计时,孔径以比为实际元器件脚径的1.4倍为宜。5.5.5.5 孔对于单面板,为保证良好的焊接效果,手工插置的带圆形的安装管脚元件,安装管脚小于0.5MM,其连接盘插孔孔径应为0.8MM,最大不超过0.9MM(开模冲孔)。安装管脚大于0.5MM且小于0.8MM,连接盘插孔孔径应为1.0MM,最大不超过1.1MM(开模冲孔);对大于0.8MM安装管脚,连接盘插孔孔径为管脚加上0.3MM0.1MM(确认的元件应对其管脚尺寸公差有严格要求);对于双面板,手工插置的带圆形的安装管脚元件,其连接盘插孔孔径为单面板孔径要求的基础上加0.1MM;对于其它未说明的元件其连接盘插孔孔径要求,应遵守QG/MK03.04- V的工艺规范。对于自动插机要求请见附录A5.5.5.6 孔间距 相邻两个元器件的孔距应保证1.5mm以上。5.5.5.7 定位孔 整块电路板的所有定位孔应该使用同一基准点作为参考标准点。而且孔边缘到印制板边缘的最小距离应大于印制板厚度。依照实际电路板、电控盒的固定与元器件安装的需要,精确定位,公差不能超过0.1mm。 孔的标称直径,按所插入元件引线的标称直径来考虑,一般我们选定定位孔直径为4.0mm。5.5.5.8 丝印元件顶面标识元件序列号,底面标识元件参数值。 丝印必须有板上所有元器件的图形标识(含方向标识)和代号标识。 丝印必须有型号规格、版本号和日期。 丝印字符的大小尽量一致,一般元件的设计序号和元件型号用0.25mm宽的线,高1.0mm的字,特殊的元件和产品的型号规格,版本号和日期用0.3mm宽的线,高2mm的字表示。为有利于市场维护和物料的组织(如有可完全借用的接线铭牌,则延用旧的命名),分体机和柜机的功能连接口(强弱电连接插座)对应的序号规定如下表,见附录B5.5.5.9 连接插头 连接插头的布线与孔的安排应与实际接插件的尺寸相符,以保证连接可靠与接插方便。 为保证焊接的有效性,应考虑电路板的厚度与接插件的插针的长度对焊接效果的影响。 应充分考虑插座所要求的连接孔互相之间的焊接效果与连焊的预防,一般需保证连接盘外间距在0.4mm以上,连接盘与金属化孔的比例为1:1.8以上,连接盘形状采用长圆形为宜。并需在电路板上标识出插座的方向。5.5.5.10 导电橡胶按键 导电橡胶按键的间距与尺寸大小应与实际的导电橡胶按键的尺寸相符。5.5.6 使用公司的标准元器件库在实际布线设计时,请调用标准元器件库中的元器件封装,标准元器件库中未作出的元器件,请参照上面所述的原则进行设计。6.自动化设计6.1 设计平台为资料的存贮和方便调用,统一采用PROTEL99SE(6.0)作为印制板自动化设计平台。6.2贮存格式对于所有发外的印制板文件和原理图文件,应在PDM中的相应项目下有备份。格式为: RROTEL软件中的PCB BINARY VERSION4.0 格式6.3印制板确认 印制板的确认应符合相应的PDM关于印制板的确认流程。 0601发布 /6/1实施本规范由电子分厂电控开发部起草并负责解释、修订附录APCB应用自动插件机的要求范围:本文适用针对PANASONIC的Panasert AVK2(立式),Panasert RHS2(卧式)自动插件机的PCB设计。参考文件:Panasonic Panasert RHS2 ,Panasonic Panasert AVK2 定义: 元件本体:指元件除引脚外的外尺寸。一般要求:1.PCB尺寸要求:中号托盘330*250mm 和大号托盘508*350mm2.拼板的注意要点:2.1主板因面积、重量大,按照330*250MM的托盘设计,垂直方向拼3PCS较为合适。2.2 显示板能够垂直、横向两个方向拼板,但不宜超过330*250MM。2.3为提高插件机的效率,一个拼板至少应大于100个可插的点。2.4使用自动插件机,元件孔径需加大,但孔径必须0.85mm。*直接调用服务期上的PCBGROUPLIBRARY中结尾带的封装库,能够确保插件元件的正确选择及孔径/孔距合适。原本就调用标准库的PCB更改成应用于插件机的比较方便,直接在原有封装名后加即可。卧式元件: 孔型元件封装孔径(mm)冲孔钻孔(一般为双面板)0.81.2-1.31.2-1.30.60.9-1.01.0-1.10.50.9-1.01.0-1.10.40.8-0.90.9-1.0注释:以上数据为极限值,综合考虑冲孔和转孔,PCB制造公差,应在元件管脚直径的基础上+0.5mm,因孔径规格的原因,只保留小数位后1位数(四舍五入)。立式元件:元件直径0.5mm,孔径为1.0mm,元件直径0.5mm,孔径为0.9mm.电路中相邻而且相同性质的元件应排成准确的一排,而且是同一方向的有利于插件机的工作。元件孔位坐标(以插件机定位孔中心为准)在格点上有利于插件机准确对位,例如一孔(X=80.1mm,y=50.5mm),减少出现(X=80.03,Y=50.344)此类的孔坐标。3.插件机对PCB设计的各项具体要求:3.1.元件弯角有30度、45度3.2.元件的弯脚长度为1.2mm-1.8mm3.3.卧式元件弯脚朝元件中心,两脚的立式元件弯脚为向外弯45度,而且两脚互相平行。3.4.由于弯脚有可能超出焊盘范围,须特别注意弯脚对电气间隙、爬电距离的影响。3.5.设计一块电路板开始时就应考虑是否会应用在自动插件机上,如果要使用自动插件机,则孔径外都按照自动插件机的设计。3.6.卧式元件:3.7.卧式元件孔距5mm且12.7mm,建议只用6mm,可降低元件采购的精度级别。必须选用标准库中的封装,以避免脚距种类太多,不利生产。3.8.插件机可插元件的脚距范围:6-12.7mm.3.9.立式元件:3.10.可插的元件脚距为:2.5(2.54)mm、5.0(5.08)mm、7.5(7.62)mm,建议只用2.5与5.0的规格,否则需更换自动插件机的刀具,较为不便。4.应遵守元件的间距:4.1卧式元件之间: 平行的元件之间:孔距2mm 互相垂直的元件之间:孔-本体1.5mm 4.2立式元件之间: 元件直径3mm的,要求本体本体之间1mm(最少0.5mm)4.3卧式与立式元件之间: 卧式元件的本体-立式元件孔2mm4.4.PCB机械尺寸公差允许范围:元件孔径:0.1mm插件定位孔孔径:4mm-0+0.1mm板翘曲:下凹1.2mm,上凸0.5mm孔距误差:0.1mm板外框公差:0.2mm5具体图例文件见后附文件中,文件名为:自动插件PCB模板.PCB 附录B 功能连接口定义 分体机室内注:分体机只有室内电控部分,室外无电控接口!序号功能定义印制丝印名称备注CN1 室温 ROOMCN2 管温 PIPECN3 换气风机 CN4 室内风机信号反馈 CN5 室内风机驱动口 I.FANCN6 显示组件接口 DISPCN7 摇摆电机接口 SWINGCN8变压器输出 TRANS.OCN9变压器输入 TRANS.I CN10四通阀和室外风机接口S.V&O.FAN P1电源N线接口 N为双插片 柜机室内注:柜机室外电控只有电流检测板,完全延用其现有的命名!序号功能定义印制丝印名称备注CN1 室温和管温接口 ROOM& PIPECN2室外温度检测接口 O.PIPECN3换气&负离子接口1CN4换气&负离子接口2CN5 室内风机驱动口 I.FANCN6 显示组件接口 DISPCN7 摇摆电机接口 SWINGCN8变压器输出 TRANS.OCN9变压器输入 TRANS.I CN10变压器输出 TRANS.O第二组电源 CN11变压器输入 TRANS.I第二组电源 CN12 电源进主板L线 L CN13电源进主板N线 N CN14 电辅热接口 HART P1室外风机信号接口 O.FAN P2压缩机信号接口 COMPP3四通阀信号接口 S.V