印制電路板PCB設計綜述

1、印刷電路板 （PCB） 設計 1 基本原則 在進行印制板設計時，應考慮以下三個基本原則。 1.1 電氣連接的準確性 印制板設計時， 應使用電原理圖所規(guī)定的元器件， 印制導線的連接關系應與電原理圖導線連接關系 相一致，印制板和電路原理圖上元件序號必須一一對應，非功能跳線（僅用于布線過程中的電氣連接） 除外。 注： 如因結(jié)構、 電氣性能或其它物理性能要求不宜在印制板上布設的導線，應在相應文件 （如原理 圖上）上做相應修改。 1.2 可靠性和安全性 印制板電路設計應符合相應電磁兼容和電器安規(guī)標準的要求。 1.3 工藝性 印制板電路設計時， 應考慮印制板制造工藝和電控裝配工藝的要求， 盡可能有利于制造

2、、 裝配和維 修，降低焊接不良率。 2 技術要求 2.1 印制板的選用 2.1.1 印制電路板板層的選擇 家用電器考慮產(chǎn)品的經(jīng)濟性，一般首選單面板，其次雙面板。 2.1.2 印制電路板的材料 2.1.2.1 雙面板應采用玻璃纖維板 FR-4，單面板應采用半玻纖板 CEM-1 或者紙質(zhì)板 FR-1。 2.1.2.2 印制板材料的厚度選用 1.6mm，單面銅層厚度一般為 1 盎司。 2.1.3 印制電路板的工藝要求 雙面板原則上應該是噴錫板或鍍金板，單面板原則上應該是抗氧化膜工藝的板。 2.2 自動插件和貼片方案的選擇 雙面板盡可能采用貼片設計，單面板一般采用自動插件方案設計；接合 pcb 的大小

3、、 EMC 、安全 以及批量生產(chǎn)效率的考慮， 在有必要時可采用貼片和自動插件方案的混合工藝設計， 但需合理考慮插件 和貼片的元件數(shù)量的分配 ,一般情況下一塊大拼板機插和貼片元件數(shù)量均需在25 個元件以上 （有貼片 IC 的不受此限制 ），一般情況下禁止 PCB 采取同一面既有紅膠又有錫膏的工藝。 2.3 布局 2.3.1 印制電路板的結(jié)構尺寸 2.3.2 貼片板的尺寸必須控制在長度 100mm300mm 之間，寬度在 50mm250mm 之間；插件板的尺寸必須控制在長度 50mm 330mm 之間，寬度在 50mm250mm 之間，過大不易控制板的變形，過小要采 用拼板設計以提高生產(chǎn)效率。 P

4、CB 的外圍邊框線體線寬統(tǒng)一定為 0.127mm。尺寸小于 50mm*50mmPCB 應進行拼板。最佳拼板：平行傳送邊方向的 V-CUT 線數(shù)量 3（對于細長的單板可例外），如下圖： 2.3.2.1 印制板的兩條長邊應平行，不平行的要加工藝邊，以便于生產(chǎn)加工過程中的設備傳輸。對于板 面積較大， 容易產(chǎn)生翹曲的印制板， 須采用加強筋或邊框等措施進行加固， 以避免在生產(chǎn)線上生產(chǎn)加工 或過波峰時變形。 2.3.2.2 印制電路板應有數(shù)量不小于 3 個的測試工裝用的不對稱定位孔，定位孔的直徑可選擇4mm，直 徑誤差為 +0.05/-0mm ，孔距的公差要求在 0.08mm 之內(nèi)；定位孔、安裝孔周圍 0

5、.5mm 范圍內(nèi)不能有銅 箔（防止過波峰時孔內(nèi)填錫） ；放置時應盡量拉開距離，且距離板邊緣至少有 2mm 以上的間距，保證 在生產(chǎn)時針床、測試工裝等地方便。 2.3.2.3 自動插件工藝的印制電路板的定位尺寸應符合自動插件機的工藝要求。詳見附錄 A 。 2.3.2.4 自動貼片工藝的印制電路板的定位尺寸應符合自動貼片機的工藝要求。 在有貼片的 PCB 板上，為提高貼片元件的貼裝的準確性，應在貼片層放置兩個校正標記 （Marks） ， 分別設于 PCB 的一組對角上， 并且不對稱； 標記直徑 1mm 的焊盤， 標記部的銅箔或焊錫從標記中心圓 形的 4mm 范圍內(nèi)應無阻焊區(qū)或圖案，如下圖： 不能有

6、阻焊區(qū)和圖案 內(nèi)徑與外徑比為 1： 4 2.3.2.5 機插和貼片混合工藝的特殊要求 2.3.2.5.1 貼片板為錫膏板 采取先貼片后插件的混合工藝， 除了分別滿足貼片和機插的工藝要求外,貼片元件需與插件元件焊盤 間距有 2.5mm 以上的距離。 （因插件引腳長度為 1.2-1.8mm 范圍）。 2.3.2.5.2 貼片板為紅膠板 采取先機插后貼片的混合工藝，除了分別滿足貼片和機插的工藝要求外,貼片元件需于插件元件引 腳有 1mm 以上的距離。 2.3.3 焊接方向 2.3.3.1 一般情況下，印制電路板過波峰焊的方向，應平行于印制電路板的長邊，垂直于印制電路板的 短邊；如下圖。 2.3.3.

7、2 過波峰方向必須與元件腳間距密 （小于 2.54mm）的 IC 及接插座連接線等器件的長邊方向一致； 容易松動的元器件盡量不要布在波峰方向的尾部。如下圖。 2.3.3.3 PCB 過波峰方向應在元件面的絲印層上有明確、清晰的箭頭標識；如下圖。 過波峰標識 2.3.4 器件的布局 2.3.4.1 工藝設備對器件布局的要求 2.3.4.1.1 采用自動插件工藝的印制電路板的器件布局應符合自動插件機的工藝要求。詳見附錄A 。 2.3.4.2 元器件的放置需考慮元器件高度，元件布局應均勻，緊湊，美觀，重心平衡，并且必須保證安 裝。 2.3.4.2.1 任何元件本體之間的間距盡可能達到 0.5mm 以

8、上，不能緊貼在一起，以防元件難插到位或 不利散熱； 大功率電阻 （1W 以上）本體與周邊的元器件本體要有 2mm 以上的間隙， 原則上大功率電阻需 進行臥式設計。 2.3.4.2.2 元器件布局應和板盒裝配互相匹配， 高個子元器件尤其是插針繼電器、 風機電容、 強電插座、 大功率電阻、互感器等在裝配進電控盒后，最高處與盒體應有 3mm 以上的間隙。 2.3.4.2.3 元器件布局應考慮重心的平衡，整個板的重心應接近印制電路板的幾何中心，不允許重心偏 移到板的邊緣區(qū)（ 1/4 面積）。 2.3.4.3 插件、焊接和物料周轉(zhuǎn)質(zhì)量對器件布局的要求 2.3.4.3.1 同類元件在電路板上方向要求盡量保

9、持一致 （如二極管、 發(fā)光二極管、 電解電容、 插座等） 以便于插件不會出錯、美觀，提高生產(chǎn)效率。 2.3.4.3.2 金屬外殼的晶體振蕩器，為了防震盡可能用臥式設計并加膠固定。 2.3.4.3.3 貼片元件 （尤其是厚度較高的貼片元件 ）長軸放置方向應該盡可能垂直于波峰焊前進方向，以 盡量避免產(chǎn)生陰影區(qū)。 電阻、電容 二極管 三極管 過波峰方向 2.3.4.3.4 貼片元件放置的位置至少離撕板之 V 槽 4mm 間距，并且貼片元件必須長軸放置方向平行 V 槽線。 電阻、電容 二極管 三極管 V 槽線 2.3.4.3.5 對于貼片元件。相鄰元器件焊盤之間間隔不能太近，建議按下述原則設計。 對于

10、需波峰焊加工的單板背面器件不形成陰影效應的安全距離已考慮波峰焊工藝 （紅膠工藝） 的 SMT 器件距離要求如下： 1）相同類型器件距離 相同類型器件的封裝尺寸與距離關系 2.3.4.3.6 多芯插座、連接線組、腳間距密集（間距小于2.54mm）的 DIP 封裝 IC ，其長邊方向要與過 波峰方向平行， 并且在該元件的順波峰方向的最后引腳焊盤上增加假焊盤或加大原焊盤的面積， 以吸收 拖尾焊錫解決連焊問題； 2.3.4.3.7 根據(jù) CHIP 大小，把小的部品配置在焊接進行方向前沿，減少SKIP（陰影 ）現(xiàn)象。陰影是 指被配置在前部的部品的高度所遮擋，配置在后部的 CHIP 的錫量減少的現(xiàn)象。 2

11、.3.4.3.8 大功率發(fā)熱量較大的元器件必須考慮它的散熱效果，一定要放置在散熱效果好的位置。 2.3.4.4 器件布局應符合電磁兼容的設計要求。 2.3.4.4.1 單元電路應盡可能靠在一起。 2.3.4.4.2 溫度特性敏感的器件應遠離功率器件。 2.3.4.4.3 關鍵電路，如復位、時鐘等的器件應不能靠近大電流電路。 2.3.4.4.4 退藕電容要靠近它的電源電路。 2.3.4.4.5 回路面積應最小。 2.4 元器件的封裝和孔的設計 2.4.1 元器件封裝庫 每個公司一般有自己的標準封裝庫，對于練習，可采用 protel 自帶的封裝庫。 2.4.2 元器件的腳間距 2.4.2.1 對于

12、手插：色環(huán)電阻、 二極管類零件腳距統(tǒng)一為在 8mm 、10mm、15mm。跳線腳距統(tǒng)一在 6mm； 8mm；10mm；15mm； 4.4.2.3 機插元件：為提高插件機的效率，臥式元件跨距距必須大于元件本體長度+2.7mm ，即元件引線 兩端留有 1.3mm 以上長度用來彎腳。要求跳線長度不得大于25mm ，不小于 6mm；色環(huán)電阻的腳距盡 可能統(tǒng)一成 1/6W 電阻為大于等于 8mm，1/4W 電阻為大于等于 10mm；對于玻璃二極管 （ 1N4148，1N5242 穩(wěn)壓管等）的腳距需大于等于 6mm；對于塑封二極管（ 1N4007 ，1N4749 等）的腳距需大于等 10mm。 有彎腳帶式

13、來料（瓷片電容，熱敏電阻等）的腳距統(tǒng)一為 5mm 。插件三極管類推薦采用三孔一線，每 孔相距 2.5mm 的封裝。 2.4.2.2 元件封裝外框應不小于安裝接插件后的投影區(qū)，以保證安裝接插件后元件之間有一定的間隙。 1.5mm 以上。 2.4.3 孔間距 為提高印制板加工的可靠性，相鄰元器件的兩孔的孔距應保證 2.4.3.1 孔徑的設計如下表 1 規(guī)定 表 1 元件孔徑設計 引線直徑 設計孔徑（精度： 0.05） 單面 雙面 手插 . 機插 手插 . 機插 0.5 以下 0.75 0.9 0.8 1.0 0.80.05 1.0 1.2 1.1 1.25 D（0.9 或以上） D+0.3 不能機

14、插 D+0.3 不能機插 2.4.4 金屬化孔 2.4.4.1 不能用單一的金屬化孔傳導大電流 （0.5A 以上 ）。 2.5 焊盤設計 2.5.1 焊盤的形狀和尺寸 2.5.1.1 以 PCB 標準封裝庫中元件的焊盤形狀和尺寸為準。 2.5.1.2 所有焊盤單邊最小不小于 0.25mm ，整個焊盤直徑最大不大于元件孔徑的3 倍。 插件元件每排引腳為較多， 以焊盤排列方向平行進板方向布置器件時， 時，推薦采用橢圓形焊盤或加偷錫焊盤。 當相鄰焊盤邊緣間距小于 1.0mm 選用圓形 2.5.1.3 對于插件式的元器件，為避免焊接時出現(xiàn)銅箔斷裂現(xiàn)象，且單面的連接盤應用銅箔完全包覆； 而雙面板最小要求

15、應補淚滴；如圖： 2.5.1.4 大面積銅皮上的焊盤應采用菊花狀焊盤，不至虛焊。如果印制板上有大面積地線和電源線區(qū)， 應設計為網(wǎng)格的填充。如圖： 4.5.1.11 同一線路中的相鄰零件腳或不同 繼電器的各兼容焊盤之間要連線，如因 PIN 間距的兼容器件， 要有單獨的焊盤孔， 特別是封裝兼容的 PCB LAYOUT 無法設置單獨的焊盤孔，兩焊盤周邊必須用阻焊 漆圍住。 4.5.1.12 相臨焊盤邊緣距離小于 1mm 時，焊盤之間必須加阻焊漆。 4.5.2 制造工藝對焊盤的要求 4.5.2.1 貼片元器件兩端沒連接插裝元器件的必須增加測試點 。 4.5.2.2 有電氣連接的孔所在的位置必須加焊盤，

16、保證 PCB 上所有的網(wǎng)絡必須有 1 個以上的測試點。 4.5.2.3 單面板若有手焊元件， 要開走錫槽， 方向與過錫方向相反， 寬度視孔的大小為 0.3mm 到 0.8mm ； 如下圖： 4.5.2.4 焊盤大小尺寸與間距要 與貼片元件尺寸相匹配。 4.6 布線設計 4.6.1 網(wǎng)絡表 4.6.1.1 印制板圖紙都必須有完整的網(wǎng)絡表以保證可靠的電氣連接關系。 4.6.2 制造工藝對布線的要求 4.6.2.1 為了讓線路通過更大的電流，通常會采用寬線路上大面積露銅設計，以便過波峰時上錫。 4.6.2.2 為了防止印制電路板焊接工藝時的嚴重高溫變形，銅箔線路的鋪設應均勻、對稱。特別是貼片 工藝時

17、， 貼片元件焊盤的熱應力應最小。 貼片元件引腳與大面積銅箔連接時， 應增加隔熱焊盤以進行熱 隔離處理，如下圖： 錯誤 正確 4.6.2.3 貼片 IC 焊盤間的布線，同一 網(wǎng)絡排線時 ,應設計成在外部能用肉眼確認 4.6.3 電氣可靠性對布線的要求 4.6.3.1 應盡量降低同一參考點的電路的連接導線的導線電阻。 當需要考慮時，可以依照以下原則作一大略的比較估計： 相同長度的導線，導線越寬，電阻越??；導線越厚，電阻越小。 4.6.3.2 導線寬度應符合印制導線的電流負載能力要求，并盡可能的留有余量，以提高可靠性。 4.6.3.3 每 1mm 寬的印制導線允許通過的電流為 1A（35um 的銅箔

18、厚度 ） 4.6.3.4 導線間距應符合 4.3.3.4 爬電距離、電氣間隙的要求。 4.6.4 印制板工藝對導線的要求 4.6.4.1 單面導線間距至少為 0.3mm 以上。雙面可減小至 0.25mm 以上 . 4.7 絲印設計 4.7.1 印制電路板元件頂面必須標識元件代號， 元件具體參數(shù)值可以根據(jù)印制板的具體情況選擇是否標 識，元件外型和絲印方向與元件實物方向應保持理解一致， 不能有引起誤解可能， 并在印制板上增加機 型選擇及功能選擇說明表。 所有元器件必須有絲印代號且代號不能重復， 同時應與電路原理圖元件標號 保持一致。 附錄A A.1 定義 元件本體：指元件除引腳外的外尺寸。 A.1.1 自動插件機對 PC板的要求： 板厚要求T=1.6 0.15mm B 板外形的公差為 0.05mm. 板子彎曲度 上彎最大為 0.5mm ，下彎最大為 1.2mm 。如圖： 插件方向 圖 A.1 為提高插件機的效率，一個拼板至少應大于25 個可插的點。 A.1.2 自動插件機對 PCB 板孔徑的要求 0.8mm。 用自動插件機，元件孔徑需加大，最小孔徑必須大于 定位孔：用于自動插件的 PCB 板應有兩個定位孔，