电子设计指引

电子设计指引文件号：R&D-WI-009发布日期：2014-09-01版本/版次：生效日期：2014-09-01页次：1/81.目的说明使用EDA电子设计自动化设计软件（如Powerlogic&PowerPCB）进行印制板（PCB）设计的流程和一些注意事项，为设计人员提供设计规范，方便设计人员之间进行交流和相互检查。2.范围本公司开发中心的所有产品电子设计。3.常规设计流程3.1设计流程PCB的设计流程一般分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤。3.1.1网表输入网表输入有两种方法，一种是使用PowerLogic的OLEPowerPCBConnection功能，选择SendNetlist，应用OLE功能可以随时保持原理图和PCB图的一致，尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表，选择File-Import，将原理图生成的网表输入进来。3.1.2规则设置如果在原理图设计阶段就已经把PCB的设计规则设置好的话，就不用再进行设置这些规则了，因为输入网表时，设计规则已随网表输入进PowerPCB了。如果修改了设计规则，必须同步原理图，保证原理图和PCB的一致。除了设计规则和层定义外，还有一些规则需要设置，比如PadStacks，需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔，一定要加上Layer25。注意：PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出设置已经作成缺省启动文件，名称为Default.stp，网表输入进来以后，按照设计的实际情况，把电源网络和地分配给电源层和地层，并设置其它高级规则。在所有的规则都设置好以后，在PowerLogic中，使用OLEPowerPCBConnection的RulesFromPCB功能，更新原理图中的规则设置，保证原理图和PCB图的规则一致。3.1.3元器件布局网表输入以后，所有的元器件都会放在工作区的零点，重叠在一起，下一步的工作就是把这些元器件分开，按照一些规则摆放整齐，即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法，手工布局和自动布局。3.1.3.1手工布局a.印制板的结构尺寸画出板边（BoardOutline）。b.将元器件分散（DisperseComponents），元器件会排列在板边的周围。c.把元器件一个一个地移动、旋转，放到板边以内，按照一定的规则摆放整齐。3.1.3.2自动布局结构工程师PCB设计(规则设置、元器件布局、布线)SCH设计PCB标准库网表输入根据标准库定义元件PCBDecalName建立新的元件封装调入已有封装PCB结构尺寸电子工程师PCB检查PCB复查资料输出VerifyDesign间距、连接性、高速规则、电源层根据PCB检查表光绘文件Gerber输出电子设计指引文件号：R&D-WI-009发布日期：2014-09-01版本/版次：生效日期：2014-09-01页次：2/8PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局，但对大多数的设计来说，效果并不理想，不推荐使用。3.1.3.3注意事项a.布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起；b.数字器件和模拟器件要分开，尽量远离；c.去耦电容尽量靠近器件的VCC；d.放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集；e.多使用软件提供的Array和Union功能，提高布局的效率。3.1.4布线布线的方式也有两种，手工布线和自动布线。PowerPCB提供的手工布线功能十分强大，包括自动推挤、在线设计规则检查（DRC），自动布线由Specctra的布线引擎进行，通常这两种方法配合使用，常用的步骤是手工—自动—手工。3.1.4.1手工布线a.自动布线前，先用手工布一些重要的网络，比如高频时钟、主电源等，这些网络往往对走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封装，如BGA，自动布线很难布得有规则，也要用手工布线。b.自动布线以后，还要用手工布线对PCB的走线进行调整。3.1.4.2自动布线手工布线结束以后，剩下的网络就交给自动布线器来自布。选择Tools-SPECCTRA，启动Specctra布线器的接口，设置好DO文件，按Continue就启动了Specctra布线器自动布线，结束后如果布通率为100%，那么就可以进行手工调整布线了；如果不到100%，说明布局或手工布线有问题，需要调整布局或手工布线，直至全部布通为止。3.1.4.3注意事项a.电源线和地线尽量加粗;b.去耦电容尽量与VCC直接连接;c.设置Specctra的DO文件时，首先添加Protectallwires命令，保护手工布的线不被自动布线器重布;d.如果有混合电源层，应该将该层定义为Split/mixedPlane或CAMPlane，在布线之前将其分割，布完线之后，使用PourManager的PlaneConnect进行覆铜(若定义为CAMPlane,则不需要进覆铜);e.将所有的器件管脚设置为热焊盘方式，做法是将Filter设为Pins，选中所有的管脚，修改属性，在Thermal选项前打勾;f.手动布线时把DRC选项打开，使用动态布线（DynamicRoute）3.1.5检查检查的项目有间距（Clearance）、连接性（Connectivity）、高速规则（HighSpeed）和电源层（Plane），这些项目可以选择Tools-VerifyDesign进行。如果设置了高速规则，必须检查，否则可以跳过这一项。检查出错误，必须修改布局和布线。注意：有些错误可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，检查间距时会出错；另外每次修改过走线和过孔之后，都要重新覆铜一次。3.1.6复查复查根据“PCB设计检查表”，内容包括设计规则，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置；还要重点复查器件布局的合理性，电源、地线网络的走线，高速时钟网络的走线与屏蔽，去耦电容的摆放和连接等。复查不合格，设计者要修改布局和布线，合格之后，复查者和设计者分别签字。3.1.7设计输出PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。打印机可以把PCB分层打印，便于设计者和复查者检查；光绘文件交给制板厂家，生产印制板。光绘文件的输出十分重要，关系到这次设计的成败，下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。a.需要输出的层有布线层（包括顶层、底层、中间布线层）、电源层（包括VCC层和GND层）、丝印层（包括顶层丝印、底层丝印）、阻焊层（包括顶层阻焊和底层阻焊），另外还要生成钻孔文件（NCDrill）;b.如果电源层设置为Split/Mixed，那么在AddDocument窗口的Document项选择Routing，并且电子设计指引文件号：R&D-WI-009发布日期：2014-09-01版本/版次：生效日期：2014-09-01页次：3/8每次输出光绘文件之前，都要对PCB图使用PourManager的PlaneConnect进行覆铜；如果设置为CAMPlane，则选择Plane，在设置Layer项的时候，要把Layer25加上，在Layer25层中选择Pads和Vias;c.在设备设置窗口（按DeviceSetup），将Aperture的值改为199;d.在设置每层的Layer时，将BoardOutline选上;e.设置丝印层的Layer时，不要选择PartType，选择顶（底）层和丝印层的Outline、Text、Line;f.设置阻焊层的Layer时，选择过孔表示过孔上不加阻焊，不选过孔表示加阻焊，视具体情况确定;g.生成钻孔文件时，使用PowerPCB的缺省设置，不要作任何改动;h.所有光绘文件输出后，用CAM350打开并打印，由设计者和复查者根据“PCB设计检查表”检查。4.原理图的设计4.1根据项目的需求，确定电路设计方案，设计电原理方框图。4.2根据电原理方块图，选择关键的元器件，设计具体的电原理图。4.3电原理图的设计版面应采用统一格式。4.4电原理图设计布局要整洁,合理。4.5所有跟安全有关的元器件附近应标有符号。5.元件库的建立5.1建立CAE封装（CAEDecal逻辑封装）5.1.1进入建立“CAEDecal”界面；5.1.2使用封装生成向导Wizard，快速建立CAEDecal；5.1.3绘制封装外形；a.添加端点（元件脚）；b.修改端点；c.保存CAEDecal封装。5.1.4建立元件类型（PartType）a.在Tools\PartEditor中,打开元件编辑器;b.新建(New)选择元件类型(PartType);c.选择“EditElectrical”,编辑电气特性;d.点击“Gates”,给新元件类型分配逻辑封装CAEDecal；e.点击“PCBDecals”,给新元件类型分配对应的PCB封装；f.点击“SignalPins”,进行元件信号管脚分配；h.点击“General”,进行总体设置;i.在设计中,一些信号元件脚需用字母来表示,点击窗口中“AlphanumericPins”定义元件字母信号管脚;j.在电气特性窗口中点击“Attributes”按钮进行该元件类型的属性描述,设置完之后点击“OK”按钮退出电气特性设置;k.最后对元件类型的逻辑封装进行编辑,如设置管脚名称、类型、排列管脚顺序号，然后保存该元件类型。注：建立元件类型在Powerlogic和PowerPCB中都可以。6.常规PCB设计规则6.1线宽与间隙a.铜箔最小线宽：单面板0.3mm，双面板/多层板0.15mm，边缘铜箔0.5mm。b.铜箔最小间隙：单面板0.3mm，双面板/多层板0.15mm。c.铜箔与板边最小距离为0.5mm，单面板元件与板边最小距离为5.0mm，焊盘与板边最小距离为4.0mm。d.单面板孔洞间距离最小为1.25mm(对双面板无效)。e.交流220V电源部分的火线与中线在铜箔安全距离不小于3.0mm，交流220V线中任一PCB线或可触及点距离低压零件及壳体之间距应大于7mm。电子设计指引文件号：R&D-WI-009发布日期：2014-09-01版本/版次：生效日期：2014-09-01页次：4/86.2焊盘a.一般通孔安装元件的焊盘的大小(直径)为孔径的两倍,双面板最小为1.5mm,单面板最小为2.0mm,建议（2.5mm）。如果不能用圆形焊盘,可用腰圆形焊盘,大小如下图所示（如有标准元件库，则以标准元件库为准）:焊盘长边、短边与孔的关系为：a(mm)b(mm)c(mm)0.62.51.270.72.51.520.82.51.650.92.51.741.02.51.841.12.51.94b.大型元器件（如：开关变压器、FBT、直径φ8mm以上的电解电容、大电流的插座、接口元件等）加大铜箔及裸铜（上锡）形状如下图；阴影部分面积最小要与焊盘面积相等。c.若铜箔入圆焊盘的宽度较圆焊盘的直径小时，则需加泪滴。如图：d.元件的安放为水平或垂直，特殊位置可任意角度安放。6.3螺丝孔螺丝帽沿以内不能有铜箔(除要求接地外)及元件(或按结构图要求)。6.4丝印a.上锡位不能有丝印油覆盖；b.焊盘中心距小于2.5mm的,该相邻的焊盘周边要有丝印油包裹,丝印油宽度为0.2mm(建议0.5mm),双面板可不做要求。c.调整元件及连接插座处需要标识相关的功能或信号名称。d.设计双面板时要注意，金属外壳的元件，插件时外壳与印制板接触的，顶层的焊盘不可裸露，一定要用绿油或丝印油盖住（例如两脚的晶振）。e.丝印字符为水平或垂直摆放。f.物料编码和设计编号要放在板的空位上。g.PCB板上的保险管元件位置附近,应标识元件的标称值.h.交流220V线中任一PCB线或可触及点附近要加上符号,符号下方应有“HIGHVOLTAGEDANGER”字符，强电与弱电间应用粗的丝印线分开,以警告维修人员该处为高压部分,要小心操作。电子设计指引文件号：R&D-WI-009发布日期：2014-09-01版本/版次：生效日期：2014-09-01页次：5/86.5跳线建议跳线不要放在IC下面或电位器以