印制电路板(PCB)设计规范

Q/DKBA深圳市华为技术有限公司企业标准Q/DKBA-Y004-1999印制电路板（PCB）设计规范VER1.01999-07-30发布1999-08-30实施深圳市华为技术有限公司发布前言本标准根据国家标准印制电路板设计和使用等标准编制而成。本标准于1998年07月30日首次发布。本标准起草单位：CAD研究部、硬件工程室本标准主要起草人：吴多明韩朝伦胡庆虎龚良忠张珂梅泽良本标准批准人：周代琪印制电路板（PCB）设计规范1.适用范围本《规范》适用于华为公司CAD设计的所有印制电路板（简称PCB）。2.引用标准下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨，使用下列标准最新版本的可能性。GB4588.3—88印制电路板设计和使用Q/DKBA-Y001-1999印制电路板CAD工艺设计规范1.术语1..1PCB（PrintcircuitBoard)：印刷电路板。1..2原理图：电路原理图，用原理图设计工具绘制的、表达硬件电路中各种器件之间的连接关系的图。1..3网络表：由原理图设计工具自动生成的、表达元器件电气连接关系的文本文件，一般包含元器件封装、网络列表和属性定义等组成部分。1..4布局：PCB设计过程中，按照设计要求，把元器件放置到板上的过程。深圳市华为技术有限公司1999-07-30批准1999-08-30实施1..5仿真：在器件的IBISMODEL或SPICEMODEL支持下，利用EDA设计工具对PCB的布局、布线效果进行仿真分析，从而在单板的物理实现之前发现设计中存在的EMC问题、时序问题和信号完整性问题，并找出适当的解决方案。深圳市华为技术有限公司1999-07-30批准1999-08-30实施II.目的A.本规范归定了我司PCB设计的流程和设计原则，主要目的是为PCB设计者提供必须遵循的规则和约定。B.提高PCB设计质量和设计效率。提高PCB的可生产性、可测试、可维护性。III.设计任务受理A.PCB设计申请流程当硬件项目人员需要进行PCB设计时，须在《PCB设计投板申请表》中提出投板申请，并经其项目经理和计划处批准后，流程状态到达指定的PCB设计部门审批，此时硬件项目人员须准备好以下资料：经过评审的，完全正确的原理图，包括纸面文件和电子件；带有MRPII元件编码的正式的BOM；PCB结构图，应标明外形尺寸、安装孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布线区等相关尺寸；对于新器件，即无MRPII编码的器件，需要提供封装资料；以上资料经指定的PCB设计部门审批合格并指定PCB设计者后方可开始PCB设计。B.理解设计要求并制定设计计划1.仔细审读原理图，理解电路的工作条件。如模拟电路的工作频率，数字电路的工作速度等与布线要求相关的要素。理解电路的基本功能、在系统中的作用等相关问题。2.在与原理图设计者充分交流的基础上，确认板上的关键网络，如电源、时钟、高速总线等，了解其布线要求。理解板上的高速器件及其布线要求。3.根据《硬件原理图设计规范》的要求，对原理图进行规范性审查。4.对于原理图中不符合硬件原理图设计规范的地方，要明确指出，并积极协助原理图设计者进行修改。5.在与原理图设计者交流的基础上制定出单板的PCB设计计划，填写设计记录表，计划要包含设计过程中原理图输入、布局完成、布线完成、信号完整性分析、光绘完成等关键检查点的时间要求。设计计划应由PCB设计者和原理图设计者双方签字认可。6.必要时，设计计划应征得上级主管的批准。IV.设计过程A.创建网络表1.网络表是原理图与PCB的接口文件，PCB设计人员应根据所用的原理图和PCB设计工具的特性，选用正确的网络表格式，创建符合要求的网络表。2.创建网络表的过程中，应根据原理图设计工具的特性，积极协助原理图设计者排除错误。保证网络表的正确性和完整性。3.确定器件的封装（PCBFOOTPRINT）．4.创建PCB板根据单板结构图或对应的标准板框,创建PCB设计文件；注意正确选定单板坐标原点的位置，原点的设置原则：A.单板左边和下边的延长线交汇点。B.单板左下角的第一个焊盘。板框四周倒圆角，倒角半径5mm。特殊情况参考结构设计要求。B.布局1.根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性。按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。2.根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。根据某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。3.综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程。加工工艺的优选顺序为：元件面单面贴装——元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰成型）——双面贴装——元件面贴插混装、焊接面贴装。4.布局操作的基本原则A.遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局．B.布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件．C.布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开;模拟信号与数字信号分开；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分．D.相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；E.按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；F.器件布局栅格的设置，一般IC器件布局时，栅格应为50--100mil,小型表面安装器件，如表面贴装元件布局时，栅格设置应不少于25mil。G.如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。5.同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。同一种类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致，便于生产和检验。6.发热元件要一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件。7.元器件的排列要便于调试和维修，亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元、器件周围要有足够的空间。8.需用波峰焊工艺生产的单板，其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。当安装孔需要接地时,应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。9.焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直，阻排及SOP（PIN间距大于等于1.27mm）元器件轴向与传送方向平行；PIN间距小于1.27mm（50mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。10.BGA与相邻元件的距离5mm。其它贴片元件相互间的距离0.7mm；贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm；有压接件的PCB，压接的接插件周围5mm内不能有插装元、器件，在焊接面其周围5mm内也不能有贴装元、器件。11.IC去偶电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚，并使之与电源和地之间形成的回路最短。12.元件布局时,应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起,以便于将来的电源分隔。13.用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根据其属性合理布置。串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端，距离一般不超过500mil。匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端与终端，对于多负载的终端匹配一定要在信号的最远端匹配。14.布局完成后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性，并且确认单板、背板和接插件的信号对应关系，经确认无误后方可开始布线。C.设置布线约束条件1.报告设计参数8布局基本确定后，应用PCB设计工具的统计功能，报告网络数量，网络密度，平均管脚密度等基本参数，以便确定所需要的信号布线层数。信号层数的确定可参考以下经验数据Pin密度信号层数板层数注：PIN密度的定义为：板面积（平方英寸）/（板上管脚总数/14）布线层数的具体确定还要考虑单板的可靠性要求，信号的工作速度，制造成本和交货期等因素。1.布线层设置在高速数字电路设计中，电源与地层应尽量靠在一起，中间不安排布线。所有布线层都尽量靠近一平面层，优选地平面为走线隔离层。为了减少层间信号的电磁干扰，相邻布线层的信号线走向应取垂直方向。可以根据需要设计1--2个阻抗控制层，如果需要更多的阻抗控制层需要与PCB产家协商。阻抗控制层要按要求标注清楚。将单板上有阻抗控制要求的网络布线分布在阻抗控制层上。2.线宽和线间距的设置线宽和线间距的设置要考虑的因素A.单板的密度。板的密度越高，倾向于使用更细的线宽和更窄的间隙。B.信号的电流强度。当信号的平均电流较大时，应考虑布线宽度所能承载的的电流，线宽可参考以下数据：PCB设计时铜箔厚度,走线宽度和电流的关系不同厚度，不同宽度的铜箔的载流量见下表:铜皮厚度35um铜皮厚度50um铜皮厚度70um铜皮Δt=10℃铜皮Δt=10℃铜皮Δt=10℃注：i.用铜皮作导线通过大电流时，铜箔宽度的载流量应参考表中的数值降额50%去选择考虑。ii.在PCB设计加工中，常用OZ（盎司）作为铜皮厚度的单位，1OZ铜厚的定义为1平方英尺面积内铜箔的重量为一盎，对应的物理厚度为35um；2OZ铜厚为70um。C.电路工作电压：线间距的设置应考虑其介电强度。输入150V-300V电源最小空气间隙及爬电距离输入300V-600V电源最小空气间隙及爬电距离D.可靠性要求。可靠性要求高时，倾向于使用较宽的布线和较大的间距。E.PCB加工技术限制国内国际先进水平推荐使用最小线宽/间距6mil/6mil4mil/4mil极限最小线宽/间距4mil/6mil2mil/2mil1.孔的设置过线孔制成板的最小孔径定义取决于板厚度，板厚孔径比应小于5--8。孔径优选系列如下：孔径：24mil20mil16mil12mil8mil焊盘直径：40mil35mil28mil25mil20mil内层热焊盘尺寸：50mil45mil40mil35mil30mil板厚度与最小孔径的关系：板厚：3.0mm2.5mm2.0mm1.6mm1.0mm最小孔径：24mil20mil16mil12mil8mil盲孔和埋孔11盲孔是连接表层和内层而不贯通整板的导通孔，埋孔是连接内层之间而在成品板表层不可见的导通孔，这两类过孔尺寸设置可参考过线孔。应用盲孔和埋孔设计时应对PCB加工流程有充分的认识，避免给PCB加工带来不必要的问题，必要时要与PCB供应商协商。测试孔测试孔是指用于ICT测试目的的过孔，可以兼做导通孔，原则上孔径不限，焊盘直径应不小于25mil，测试孔之间中心距不小于50mil。不推荐用元件焊接孔作为测试孔。2.特殊布线区间的设定特殊布线区间是指单板上某些特殊区域需要用到不同于一般设置的布线参数，如某些高密度器件需要用到较细的线宽、较小的间距和较小的过孔等，或某些网络的布线参数的调整等，需要在布线前加以确认和设置。3.定义和分割平面层A.平面层一般用于电路的电源和地层（参考层），由于电路中可能用到不同的电源和地层，需要对电源层和地层进行分隔，其分隔宽度要考虑不同电源之间的电位差，电位差大于12V时，分隔宽度为50mil，反之，可选20--25mil。B.平面分隔要考虑高速信号回流路径的完整性。C.当由于高速信号的回流路径遭到破坏时，应当在其他布线层给予补尝。例如可用接地的铜箔将该信号网络包围，以提供信号的地回路。B.布线前仿真（布局评估，待扩充）C.布线1.布线优先次序关键信号线优先：电源、摸拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线密度优先原则：从单板上连接关系最复杂的器件着手布线。从单板上连线最密集的区域开始布线。2.自动布线在布线质量满足设计要求的情况下，可使用自动布线器以提高工作效率，在自动布线前应完成以下准备工作：自动布线控制文件(dofile)为了更好地控制布线质量，一般在运行前要详细定义布线规则，这些规则可以在软件的图形界面内进行定义，但软件提供了更好的控制方法，即针对设计情况，写出自动布线控制文件（dofile),软件在该文件控制下运行。3.尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层，并保证其最小的回路面积。必要时应采取手工优先布线、屏蔽和加大安全间距等方法。保证信号质量。4.电