印制電路板的設計規范(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 ..................................................................................................................................42 高速串行總線布線要求 ......................................................................................................................................43 差分線布線要求 ..................................................................................................................................................44 電源、地線 ..........................................................................................................................................................451 印制線路板（PCB）說明 印制線路板定義印制電路板 PCB(printed circuit board)是重要的電子部件，是電子元件的支撐體，是電子元器件線路連接的提供者。傳統的電路板，采用印刷抗蝕刻劑的工法，做出電路的線路及圖面，因此被稱為印刷電路板或印刷線路板。由于電子產品不斷微小化和精細化，目前大多數的電路板都是采用貼附抗蝕刻劑(壓膜或涂布)，經過曝光顯影后，再用蝕刻方式做出電路板。 印制線路板基本組成1) 線路與圖面(Pattern): 線路是作為元件之間導通的工具；圖面則是指在設計上根據需要鋪設的大銅面作為接地及電源層。線路與圖面是同時做出的。 2) 介電層(Dielectric)用來保持線路及各層之間的絕緣性，俗稱為基材 。3) 通孔(Through hole ): 通孔分為插件通孔(plated through hole)，過電通孔（via）和非導通孔（Nonplated through hole） 。元件是通過插件通孔固定且與一層或以上的線路相連；過電通孔根據孔的分布層分為盲孔、埋孔和過孔，其目的都是通過該過電孔將 2 層或以上的線路層連接起來；非導通孔通常是用作電子元件裝聯時定位，電子元件或設備組裝時固定螺絲用。4) 防焊油墨(Solder resistant /Solder Mask) :并非全部的銅面都要需要進行表面處理，因此不需要做表面處理的區域，會涂敷絕緣油墨層(通常為環氧樹脂)，主要功能是避免表面處理時或焊接組裝時線路間短路。 5) 絲?。↙egend /Marking/Silk screen): 主要的功能是在電路板上標注各零件的名稱，方便組裝后維修及辨識用。6) 表面處理(Surface Finish):由于銅面在一般環境中容易氧化，會導致裝聯過程中焊錫性不良，因此需要對需焊接的銅面上進行保護，這種保護方式成為表面處理。表面處理通常有噴錫(Hot Air Solder Leveling)，化金(Electroless Nickel/Immersion Gold)，化銀(Immersion Silver)，化錫(Immersion Tin)，有機保焊劑(Organic Solderability Preservative)。 印制線路板分類7) 按結構可分為：單面板、雙面板、多層板（盲孔多層板和埋孔多層板） 。8) 按基材類型可分為：剛性板、柔性板、剛柔接合板、陶瓷基板、鋁基板。9) 按其他分類可分為：厚銅板、高頻板、埋銅板、埋光纖板、埋容板，埋阻板、階梯板10) 按公司現有設計分為：普通板和高端板。2 原理圖入口條件1) 原理圖用 CADENCE 的 Design Entry HDL 設計。2) 原理圖必須使用標準庫設計，具體方法請參考《庫平臺使用指導書》 。3) 原理圖需要進行設計評審，滿足各項評審要求。4) 說明：原理圖設計評審要素表由產品部制定，并進行審核。原理圖如為改版，沒有改動的器件5) 位號必須與上一版本一致，新增的器件使用新位號，不能使用已刪除器件的位號。6) 原理圖不允許放可替代器件，如果管腳兼容，只能放一種。7) 說明：為了保證設計的正確性和可檢查性，PCB 上不允許器件疊放。8) 原理圖需有 PCB 設計流程卡，當中要詳細說明設計時間，功能框圖，信號類型，電源功率等信息。9) 原理圖應用公司的 PLM 流程。3 原理圖的使用1) 原理圖不能隨意更改。2) 原理圖導入的設計方法請參考《原理圖導入操作指導書》 。3) 如果元件位號需根據布局的順序從左至右重新排序請參考《元件位號重排操作指導書》 。4) 對于線序可調的器件，要求在原理圖里調整網絡，不允許在 PCB 上調整管腳后反標回原理圖。5) 原理圖庫和封裝庫的使用請參考《庫平臺使用指導書》 。4 結構圖入口條件（游）1) 結構圖需包含完整的外形尺寸、禁布區，結構定位器件，定位孔信息。2) 結構圖輸出比例必須是 1：1。3) 結構圖必須是 DXF 文件格式。4) 結構圖的單位為 mm，精度 4 位。5) 結構圖的命名方式為“單盤板號_毛坯圖號” 。6) 結構圖的坐標原點必須是單盤左下角兩邊延長線的交點。7) 結構圖必須以元件面為視圖基準方向，面板在下方，背板連接器在上方。8) 結構圖中有特殊設計要求，例如孔的兼容設計、特殊孔的公差要求等，需局部放大，標注說明。9) 其他要求在結構圖的“技術要求” 里面體現，包括金屬化和非金屬化孔的要求、器件裝配高度限制、鋪裸露銅箔的區域說明。10) 結構圖必須有設計人、審核人的簽名以及日期。5 結構圖的使用1) 結構圖必須做成機械 symbol。2) 結構圖上的所有層只導入機械 symbol 新增的“DXF******”層（*表示 6 位的年月日） ，導入后不允許旋轉、鏡像、刪改視圖。3) 機械 symbol 單位和精度必須與結構圖一致。4) 機械 symbol 的圖幅大小為 4000*4000mm，原點偏移為 2022*2022mm。5) 機械 symbol 的坐標原點必須是單盤左下角兩邊延長線的交點。6) 機械 symbol 上必須包括 outline/routekeepin all/packagekeepout TOP/ packagekeepout BOTTOM7) OUTLINE 層表示板的外形，用寬度為 0 的線表示。8) Routekeepin all 層表示所有層的可布線區域，用 shape 表示，范圍為 outline 內縮。9) packagekeepout TOP 表示 TOP 層禁止放器件的區域，需添加 TOP 層限高屬性。10) packagekeepout BOTTOM 表示 BOTTOM 層禁止放器件的區域，需添加 BOTTOM 層限高屬性。11) 結構圖上要求的板邊禁止布線但表層可布地線的區域，在平面層用 anti etch 填充，在信號層用 route keepout 區域來限制。12) 結構圖所標注安裝孔的屬性必須是 PIN。13) 布局評審前將 TOP/BOT 層數據導成 DXF 格式，發給結構設計人員核對。6 電路分類 從安規角度分類1) L/N 線（一次電路側）：110v、220v 以及和 L/N 沒有隔離的其他所有電路的布線。2) 48v/RTN 類（危險電壓二次電路）：48v、60v、5v、12v 給單盤供電的布線以及和這些電源沒有隔離的其他電路。3) 低壓電源電路類（SELV 電路，但有能量危險）：持續功率大于 15V 的，但低于48v 的電源電路的走線，可以是單盤外供電電源，也可能是單盤內部轉換產生的。該電源不僅僅是數字電路的電源，還包括模擬電路的電源。4) 96V/回流線（TVN3 電路）：ISDN 遠端盤的 96v 布線（從電壓變換處到轉接外線的繼電器處） 。5) 鈴流線（TNV3 電路）：鈴流布線。6) 用戶線（TNV3 電路）：用戶板上 a、b 線，XDSL 板上的 a、b 線。7) 信號線—出戶外信號線（TNV1 電路）：單盤上直接連接戶外線纜的布線。包括E1/T1/E3/T網線、串/ 并口線。8) 信號線—不出戶外信號線（SELV 電路，但無能量危險）：不出戶外的信號線纜在單盤上的布線，以及出戶外信號線經接口器件后的電路的布線。包括音視頻信號線，功能驅動控制線、告警線、數字信號線、模擬信號線。9) PGND(獨立于電源、信號之外的人可觸及的等電位體)：單盤上的 PGND 布線。包括與拔盤器、金屬外殼、導軌、光口屏蔽殼等相連接的網絡。 布局設計要求1) 保險絲盡量靠近電源入口2) 不同極性的保險絲不要在 PCB 的相鄰層平行布線，防止內層絕緣破壞造成短路燒板。3) 同類型電路盡量集中，不同類型電路盡量不交叉。4) 48v/RTN 類電路要單獨分一個區域布局，其他電路盡量不要與該區域的器件等交叉。5) L/N 線布局區域與其他區域分開。6) TNV3 對外接口電路布局是，盡量靠近連接器，單獨分區，不與其他電路交叉。 各類電路距離要求1) 各類電路過孔到線，線到線，孔到線的 airgap 間距要求表（單位：mm）：表 1.L/N 線 48v/RTN類用戶線類出戶外信號線96V/回流線鈴流線 低壓電源電路不出戶外信號線PGNDL/N 線 48v/RTN類用戶線類 出戶外信號線96V/回流線鈴流線 低壓電源電路不出戶外信號線2) 上表中的要求均為同層之間的間距要求，如果是相鄰層間要求不小于 。3) 上表中“/”前為表層間距要求， “/”后為內層間距要求，且均為強制要求。 其他設置1) ET1 、E3 、TDS3 信號，最小線寬不能小于 10mils。2) 用戶線信號最小線寬不能小于 12mils。3) 信號線與銅箔的間距最好大于 15mils，防止對信號的阻抗有影響。 其他要求1) 直流熔絲焊盤兩端的間距要求不小于 2mm，交流熔絲焊盤兩端的間距要求不小于。2) 對于插裝的電源模塊，要防止無臺階的金屬外殼與印制板銅皮的間距不夠，所以盡量不要讓電源模塊的輸入輸出銅皮都放在元件面上，或者元件面焊盤添加阻焊劑。3) 對外接口信號線盡量不布在元件面上，避免被壓在金屬外殼下，或者依靠助焊劑來絕緣。4) 表層布電源線要防止不在外殼或接地的金屬外殼器件下，以免金屬外殼和表層走線穿過阻焊膜短路。例如晶體和表層信號線短路。5) 線寬和電流的關系請參考下圖。7 規則設置 規則分類1) 規則通常分為物理規則和電氣規則。2) 物理規則一般是指 PCB 板上最小線寬和過孔大小的規則，以及 PCB 板的 DFX 要求的相關規則等。3) 電氣規則一般是指差分規則、時序規則、阻抗控制規則、串擾控制規則、電氣安全控制規則等。4) 在印制板上，物理規則和電器規則都是通過控制布線、過孔、層疊、焊盤和銅箔等的物理實現而達成的。 基本設置1) 對于不同的銅厚，最小設計線寬和線間距有不同要求，線寬/線間距最小設計值必須大于表 5 的推薦值。說明：如有線寬/線間距特殊需求時，設計值必須先征得相關廠家，產品線以及工藝部門的同意，并且確保最小設計值在表 2 的最小值和推薦值之間。表 2. 線寬/線間距最新設計值（單位：mil） 銅厚 外層線寬/線間距最小值 外層線寬/線間距推薦值 內層線寬/線間距最小值 內層線寬/線間距推薦值 4/4 5/5 4/4 5/51OZ 5/5 6/6 4/4 5/52OZ 8/8 12/12 8/8 10/102) 線間距要求大于線寬。說明：如 5mil 的線寬，建議線間 距設置為 8mil。3) 布線與過孔 airgap 距離不能小于 5mil說明：對于局部高頻區域布線與過孔 airgap 的最小一般可以允許 4mil。但如果小于 4mil，一定需要與廠家確認。4) 布線與過孔 airgap 距離盡量大于等于 5mil5) 過孔間距必須滿足表 7 的推薦值要求。說明：如過孔間距特殊要求時，設計值必須先征得相關廠家的同意，并且確保最小設計值在表3 的最小值和推薦值之間。表 3. 孔間距、孔線間距的推薦值和最小值（MIL ）名稱 TOP 層推薦值 TOP 層最小值 BOTTOM層推薦值 BOTTOM層最小值 內層推薦值 內層最小值VIAVIA 8 5 8 5 8 5VIATVIA 8 5 12 8 8 5VIALINE 6 4．5 6 4．5 5 46) 關于最小過孔的選擇，優選厚徑比控制在 8 以下，小于等于 10 屬于可選，大于 10 需要慎選并需要與具體的生產廠家確認。 特殊區域1) PCB 板上需要定義的特殊區域一般有以下幾種：表 4. 常用的特殊區域名稱 定義 備注高壓區域 常用與 220V、70V、48V、BGND 等網絡分布的區域 一般指有效值高于 36V 的區域為高壓區域BGA 區域 BGA 封裝區域禁布區 禁布局、禁布線、禁布過孔等區域對外接口區域 外接電纜接口與隔離期間之間的 PCB上的電流區域2) 有禁布要求的區域必須要根據禁布