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文檔簡介
1、版本號ZFX0.005.002目 錄1、 適用范圍 - 22、 引用標準 - 23、 術語 - 34、 目的 - 34.1 提供必須遵循的規(guī)則和約定 - 34.2 提高PCB設計質(zhì)量和設計效率 - 34.3 目前我公司采用的軟件 - 35、 設計任務受理 - 45.1 PCB設計申請流程 - 45.2 理解設計要求并制定設計計劃 - 46、 設計過程 - 46.1 創(chuàng)建網(wǎng)絡表 - 46.2 創(chuàng)建PCB板 - 46.3 布局 - 76.4 設置布線約束條件 - 10 6.5 布線 - 166.6 PCB電氣檢查 - 166.7 后仿真及設計優(yōu)化(待補充) - 166.8 工藝設計要求 - 196
2、.9 加工數(shù)據(jù)文件的生成及PCB的說明 - 207、 設計評審 - 20 7.1 評審流程 - 207.2 自檢項目 - 20PCB設計規(guī)范舊底圖總號更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期底圖總號設計審核簽名日期工藝圖樣標記重量比例第 1 張共 20 張標準化批準版本號ZFX0.005.002PCB設計規(guī)范1、適用范圍本規(guī)范適用于浙江法信科技有限公司CAD設計的所有印制電路板(簡稱PCB)。2、規(guī)范性引用文件下列文件中的條款通過本規(guī)范的引用而成為本規(guī)范的條款。凡是注日期的引用文件,其隨后所有的修改單(不包括勘誤的內(nèi)容)或修訂版均不適用于本規(guī)范,然而,鼓勵根據(jù)本規(guī)范達成協(xié)議的各方研究是否可使用這些文件
3、的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本適用于本規(guī)范。GB/T 4588.3-2002 印制板的設計和使用 GB/T 2036-1994 印制電路術語IPC-SM-782 表面貼焊盤設計標準3、術語3.1 印制電路在絕緣基材上按預定設計形成的印制元件或印制線路以及兩者結合的導電圖形。3.2 印制線路在絕緣基材上形成的導電圖形用于元器件之間的連接但不包括印制元件。3.3 印制板印制電路或印制線路成品板的通稱。它包括剛性撓性和剛撓結合的單面雙面和多層印制板等。3.4 原理圖借助圖解符號示出特定電路安排的電氣連接、各個元件和所完成功能的圖。3.5 印制板組裝圖說明剛性或撓性印制板上要裝聯(lián)的單獨
4、制造的各種元件以及結合這些元件實現(xiàn)特定功能所需資料的一種文件。3.6 網(wǎng)表以計算機能夠處理的格式,表示印制板內(nèi)元件之間連接關系的設計數(shù)據(jù)。在印制板計算機輔助設計中,一般根據(jù)輸入的電路圖自動生成網(wǎng)表。3.7 鍍覆孔孔壁鍍覆金屬的孔。用于內(nèi)層或外層導電圖形之間或內(nèi)外層導電圖形之間的連接。同義詞金屬化孔。3.8 導通孔用于印制板不同層中導線之間電氣互連的一種鍍覆孔。3.9 盲孔僅延伸到印制板一個表面的導通孔。3.10 埋孔未延伸到印制板表面的導通孔。3.11 無連接盤孔沒有連接盤的鍍覆孔。舊底圖總號底圖總號設計簽名日期審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第2 頁共 20 頁版本號ZFX0.
5、005.0023.12 元件孔將元件接線端包括元件引線和引腳固定于印制板并實現(xiàn)電氣連接的孔。3.13 安裝孔機械安裝印制板或機械固定元件于印制板上所使用的孔。3.14 定位孔指放置在板邊緣上的用于電路板生產(chǎn)的非金屬化孔。3.15 異性孔指形狀不為圓形,如為橢圓形,正方形的孔。3.16 熱風整平用過量熔融焊料涂覆印制板的全部可焊區(qū)域,然后用灼熱的強力空氣整平焊料的一種技術。3.17 光學定位點指為了滿足電路板自動化生產(chǎn)需要,而在板上放置的用于元件貼裝和板測試定位的特殊焊盤。3.18 負片(Negative)指一塊區(qū)域,在計算機和膠片中看來是透明的地方代表有物質(zhì)(如銅箔,阻焊.)。負片主要用于內(nèi)層
6、,當有大面積的敷銅時,使用正片將產(chǎn)生非常大的輸出數(shù)據(jù),導致無法光繪,因此采用負片。3.19 正片(Positive)與負片定義相反。3.20 回流焊(Reflow Soldering)一種焊接工藝,既熔化已放在焊點上的焊料,形成焊點。主要用于表面貼裝元件的焊接。3.21 波峰焊(Wave Solder)一種能焊接大量焊點的工藝,即在熔化焊料形成的波峰上,通過印制板,形成焊點.主要用于插腳元件的焊接。3.22 PBA(Print Board Assembly)指裝配元器件后的電路板。3.23 布局PCB設計過程中,按照設計要求,把元器件放置到板上的過程。3.24 仿真在器件的IBIS MODEL
7、或SPICE MODEL支持下,利用EDA設計工具對PCB的布局、布線效果進行仿真分析,從而在單板的物理實現(xiàn)之前發(fā)現(xiàn)設計中存在的EMC問題、時序問題和信號完整性問題,并找出適當?shù)慕鉀Q方案。4、目的4.1 本規(guī)范歸定了本公司PCB設計的流程和設計原則,主要目的是為PCB設計者提供必須遵循的規(guī)則和約定。4.2 提高PCB設計質(zhì)量和設計效率。提高PCB的可生產(chǎn)性、可測試、可維護性。4.3 目前采用的軟件 根據(jù)公司目前的實際情況需要,現(xiàn)采用POWERPCB50(含POWERLOGIC)和PROTEL99SE兩種軟件,將來根據(jù)情況再采用別的軟件。舊底圖總號底圖總號設計簽名日期審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號
8、簽名日期工藝標準化第3 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.0025、設計任務受理5.1 PCB設計申請流程 當項目硬件人員需要進行PCB設計時,須在PCB設計投板申請表中提出投板申請,經(jīng)項目經(jīng)理和研發(fā)部經(jīng)理批準后,按流程送達指定的PCB設計部門審批,此時項目硬件人員須準備好以下資料:a) 經(jīng)過評審的、正確的原理圖,包括紙質(zhì)文件和電子文件;b) 帶有MRPII元件編碼的正式BOM表;c) PCB結構圖,應標明其外形尺寸、安裝孔大小及定位尺寸、接插件定位尺寸、禁止布線區(qū)等相關尺寸;d) 對于新器件,即無MRPII編碼的器件,需要提供封裝資料。以上資料經(jīng)指定的PCB設計部門審批通過,并指定PCB
9、設計者后方可開始PCB設計。5.2 理解設計要求并制定設計計劃a) 仔細審閱原理圖,理解電路的工作條件。如模擬電路的工作頻率,數(shù)字電路的工作速度等與布線要求相關的要素。理解電路的基本功能、在系統(tǒng)中的作用等相關問題。b) 在與原理圖設計者充分交流的基礎上,確認板上的關鍵網(wǎng)絡,如電源、時鐘、高速總線等,了解其布線要求。c) 根據(jù)硬件原理圖設計規(guī)范的要求,對原理圖進行規(guī)范性審查。對于原理圖中不符合硬件原理圖設計規(guī)范的地方,要明確指出,并積極協(xié)助原理圖設計者進行修改。d) 在與原理圖設計者交流的基礎上制定出單板的PCB設計計劃,填寫設計記錄表,計劃要包含設計過程中原理圖輸入、布局完成、布線完成、信號完
10、整性分析、光繪完成等關鍵檢查點的時間要求。設計計劃應由PCB設計者和原理圖設計者雙方簽字認可。必要時,設計計劃應征得上級主管的批準。6、 設計過程6.1 創(chuàng)建網(wǎng)絡表a) 網(wǎng)絡表是原理圖與PCB的接口文件,PCB設計人員應根據(jù)所用的原理圖和PCB設計工具的特性,選用正確的網(wǎng)絡表格式,創(chuàng)建符合要求的網(wǎng)絡表。b) 創(chuàng)建網(wǎng)絡表的過程中,應根據(jù)原理圖設計工具的特性,積極協(xié)助原理圖設計者排除錯誤。保證網(wǎng)絡表的正確性和完整性。c) 確定器件的封裝(PCB FOOTPRINT)。d) 相關規(guī)則設置應根據(jù)不同軟件而進行不同的設置。6.2 創(chuàng)建PCB板a) 根據(jù)單板結構圖或對應的標準板框, 創(chuàng)建PCB設計文件;b
11、) 注意正確選定單板坐標原點的位置,原點的設置原則:(1)單板左邊和下邊的延長線交匯點;(2)單板左下角的第一個焊盤;(3)板框四周倒圓角,倒角半徑5mm。特殊情況參考結構設計要求。6.3 布局6.3.1根據(jù)結構圖設置板框尺寸,按結構要素布置安裝孔、接插件等需要定位的器件,并給這些器件賦予不可移動屬性,按工藝設計規(guī)范的要求進行尺寸標注。舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第4 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.0026.3.2 根據(jù)結構圖和生產(chǎn)加工時所須的夾持邊設置印制板的禁止布線區(qū)、禁止布局區(qū)域。根據(jù)某些元件的特殊要求,設置禁止布線區(qū)。6.3.3
12、綜合考慮PCB性能和加工的效率選擇加工流程。加工工藝的優(yōu)選順序為:元件面單面貼裝 元件面貼、插混裝(元件面插裝焊接面貼裝一次波峰成型) 雙面貼裝 元件面貼、插混裝、焊接面貼裝。6.3.4 布局操作的基本原則a) 遵照“先大后小,先難后易”的布置原則,即重要的單元電路、核心元器件應當優(yōu)先布局,距板邊距離大于5mm,PCB的板框通常用10mil的線繪制;b) 布局中應參考原理框圖,根據(jù)單板的主信號流向規(guī)律安排主要元器件;c) 布局應盡量滿足以下要求:(1) 總的連線盡可能短,關鍵信號線最短;(2) 高電壓、大電流信號與小電流,低電壓的弱信號完全分開;(3) 模擬信號與數(shù)字信號分開;(4) 高頻信號
13、與低頻信號分開;(5) 高頻元器件的間隔要充分;(6)高速的元件(和外界接口的)應盡量靠近連接器,見圖1。圖1d) 相同結構電路部分,盡可能采用“對稱式”標準布局;e) 按照均勻分布、重心平衡、版面美觀的標準優(yōu)化布局;f) 器件布局柵格的設置,一般IC器件布局時,柵格應為50 mil100 mil,小型表面安裝器件,如表面貼裝元件布局時,柵格設置應不少于25 mil;g) 如有特殊布局要求,應雙方溝通后確定。6.3.5 同類型插裝元器件在X或Y方向上應朝一個方向放置。同一種類型的有極性分立元件也要力爭在X或Y方向上保持一致,便于生產(chǎn)和檢驗。6.3.6 發(fā)熱元件一般應均勻分布,以利于單板和整機的
14、散熱,除溫度檢測元件以外的溫度敏感器件應遠離發(fā)熱量大的元器件。6.3.7 元器件的排列要便于調(diào)試和維修,即小元件周圍不能放置大元件、需調(diào)試的元器件周圍要有足夠的空間。6.3.8 需用波峰焊工藝生產(chǎn)的單板,其緊固件安裝孔和定位孔都應為非金屬化孔。當安裝孔需要接地時, 舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第5 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002應采用分布接地小孔的方式與地平面連接。6.3.9 焊接面的貼裝元件采用波峰焊接生產(chǎn)工藝時,阻、容件軸向要與波峰焊傳送方向垂直,阻排及SOP(PIN間距大于等于1.27mm)元器件軸向與傳送方向平行;PIN間距
15、小于1.27mm(50 mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接(特殊情況由工藝和結構相關人員確認)。6.3.10 BGA與相鄰元件的距離>5mm。其它貼片元件相互間的距離>0.7mm;貼裝元件焊盤的外側與相鄰插裝元件的外側距離大于2mm;有壓接件的PCB,壓接的接插件周圍5mm內(nèi)不能有插裝元、器件,在焊接面其周圍5mm內(nèi)也不能有貼裝元、器件(特殊情況由工藝和結構相關人員確認)。6.3.11 IC去偶電容的布局要盡量靠近IC的電源管腳,并使之與電源和地之間形成的回路最短。6.3.12 元件布局時,應適當考慮使用同一種電源的器件盡量放在一起, 以便于電源分隔
16、。6.3.13 用于阻抗匹配目的阻容器件的布局,要根據(jù)其屬性合理布置。串聯(lián)匹配電阻的布局要靠近該信號的驅動端,距離一般不超過500mil。匹配電阻、電容的布局一定要分清信號的源端與終端,對于多負載的終端匹配一定要在信號的最遠端匹配。6.3.14 質(zhì)量較大的元器件應避免放在板的中心,應靠近板在機箱中的固定邊放置。6.3.15 帶高壓的元器件應盡量放在調(diào)試時手不易觸及的地方。6.3.16 光學定位點(Mark點)布局規(guī)范,為了滿足SMC的自動化生產(chǎn)處理的需要,必須在PCB的表面和底層上添加光學定位點, 設計要求見表1。表 1CHECK項目設計要求備注及附圖形狀要求Mark點標記為實心圓。組成一個完
17、整的MARK點包括:標記點(或特征點)和空曠區(qū)域。位置1)Mark點位于電路板或組合板上的對角線相對位置且盡可能地距離分開,最好分布在最長對角線位置。2)為保證貼裝精度的要求,SMT要求:Jan-01-06 起在SMT試跑的所有機種(包括衍生機種),每1pcsPCB板內(nèi)必須至少有一對符合設計要求的可供SMT機器識別的MARK點,即必須有單板MARK(單板和拼板時,板內(nèi)MARK位置如右圖所示)。拼板MARK或組合MARK只起輔助定位的作用。3)拼板時,每一單板的MARK點相對位置必須一樣。不能因為任何原因而挪動拼板中任一單板上MARK點的位置,而導致各單板MARK點位置不對稱。4)PCB板上所有
18、MARK點只有滿足:在同一對角線上且成對出現(xiàn)的兩個MARK,方才有效。因此MARK點都必須成對出現(xiàn),才能使用。尺寸1)Mark點標記最小的直徑為1.0mm 0.040",最大直徑是3.0mm 0.120"。Mark點標記在同一塊印制板上尺寸變化不能超過25 微米0.001"。2)特別強調(diào):同一板號PCB上所有Mark點的大小必須一致(包括不同廠家生產(chǎn)的同一板號的PCB)。3)建議RD-layout將所有圖檔的Mark點標記直徑統(tǒng)一為1.0mm。舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第6 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.0
19、02表1(續(xù))CHECK項目設計要求備注及附圖邊緣距離Mark點(邊緣)距離印制板邊緣(有工藝邊時含工藝邊)必須5.0mm 0.200"(機器夾持PCB最小間距要求),且必須在PCB板內(nèi)而非在板邊,并滿足最小的Mark點空曠度要求。強調(diào):所指為MARK點邊緣距板邊距離5.0mm0.200",而非MARK點中心??諘缍纫笤贛ark點標記周圍,必須有一塊沒有其它電路特征或標記的空曠面積??諘鐓^(qū)圓半徑 r2R , R為MARK點半徑,r達到3R時,機器識別效果更好。常有發(fā)現(xiàn)MARK點空曠區(qū)為字符層所遮擋或為V-CUT所切割,造成SMT機器無法識別。材料Mark點標記可以是裸銅、
20、清澈的防氧化涂層保護的裸銅、鍍鎳或鍍錫、或焊錫涂層。如果使用阻焊(soldermask),不應該覆蓋Mark點或其空曠區(qū)域。6.3.17 PCB板上表面貼裝元件的參考點 QFP、CSP、BGA等重要元件引腳中心距小于0.6 mm時,在其對角線上增加23個參考點,見圖2。圖26.3.18 布局完成后打印出裝配圖供原理圖設計者檢查器件封裝的正確性,并且確認單板、背板和接插件的信號對應關系,經(jīng)確認無誤后方可開始布線。6.4 設置布線約束條件6.4.1 報告設計參數(shù)布局基本確定后,應用PCB設計工具的統(tǒng)計功能,報告網(wǎng)絡數(shù)量,網(wǎng)絡密度,平均管腳密度等基本參數(shù),以便確定所需要的信號布線層數(shù)。信號層數(shù)的確定
21、可參考表2的經(jīng)驗數(shù)據(jù)。表 2舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第7 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002注:PIN密度的定義為板面積(平方英寸)/(板上管腳總數(shù)/14)。布線層數(shù)的具體確定還要考慮單板的可靠性要求,信號的工作速度,制造成本和交貨期等因素。6.4.2 布線層設置在高速數(shù)字電路設計中,電源與地層應盡量靠在一起,中間不安排布線。所有布線層都盡量靠近一平面層,優(yōu)選地平面為走線隔離層。為了減少層間信號的電磁干擾,相鄰布線層的信號線走向應取垂直方向??梢愿鶕?jù)需要設計12個阻抗控制層,如果需要更多的阻抗控制層需要與PCB廠家協(xié)商。阻抗控制層要
22、按要求標注清楚。將單板上有阻抗控制要求的網(wǎng)絡布線分布在阻抗控制層上。6.4.3 線寬和線間距的設置線寬和線間距的設置要考慮相關因素。6.4.3.1 單板的密度。板的密度越高,傾向于使用更細的線寬和更窄的間隙。6.4.3.2 信號的電流強度。當信號的平均電流較大時,應考慮布線寬度所能承載的的電流,線寬可參考表3的數(shù)據(jù)。PCB設計時銅箔厚度,走線寬度和電流的關系不同厚度,不同寬度的銅箔的載流量。表3注:1. 用銅皮作導線通過大電流時,銅箔寬度的載流量應參考表中的數(shù)值降額50%去選擇考慮。2. 在PCB設計加工中,常用OZ(盎司)作為銅皮厚度的單位,1 OZ銅厚的定義為1 平方英尺面積內(nèi)銅箔的重量為
23、一盎,對應的物理厚度為35m;2OZ銅厚為70m。6.4.4 電路工作電壓線間距的設置應考慮其介電強度。6.4.5 輸入150V-300V電源最小空氣間隙及爬電距離見表4。表4舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第8 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.0026.4.5 輸入300V-600V電源最小空氣間隙及爬電距離見表5表56.4.6 可靠性要求可靠性要求高時,傾向于使用較寬的布線和較大的間距。6.4.7 PCB加工技術限制,國內(nèi)國際先進水平推薦使用最小線寬/間距 6mil/6mil 4mil/4mil;極限最小線寬/間距 4mil/6mil 2m
24、il/2mil;6.4.8 孔的設置過線孔制成板的最小孔徑定義取決于板厚度,板厚孔徑比應小于58??讖絻?yōu)選系列如下:a) 孔徑: 24mil 20mil 16mil 12mil 8mil 6milb) 焊盤直徑: 40mil 35mil 28mil 25mil 20mil 18milc) 內(nèi)層熱焊盤尺寸: 50mil 45mil 40mil 35mil 30mil 28mild) 板厚度與最小孔徑的關系:e) 板厚: 3.0mm 2.5mm 2.0mm 1.6mm 1.0mmf) 最小孔徑: 24mil 20mil 16mil 12mil 8milg) BGA表貼焊盤、過孔焊盤、過孔孔徑可以參
25、照表6。 表6 單位為mmBGA結距1.271.00.80.7BGA焊盤0.6350.50.350.35過孔孔徑0.30.20.150.15過孔焊盤直徑0.6350.60.450.35線寬/線間距0.2/0.20.15/0.150.12/0.110.12/0.11注:更小節(jié)距的BGA,根據(jù)具體情況結合PCB廠的生產(chǎn)工藝設定。6.4.9 盲孔和埋孔盲孔是連接表層和內(nèi)層而不貫通整板的導通孔,埋孔是連接內(nèi)層之間而在成品板表層不可見的導通孔,這兩類過孔尺寸設置可參考過線孔。應用盲孔和埋孔設計時應對PCB加工流程有充分的認識,避免給PCB加工帶來不必要的問題,必要時要與PCB供應商協(xié)商。6.4.10 測
26、試點a) 測試點焊盤直徑應不小于25mil,測試點之間中心距不小于50mil。不推薦用元件焊接孔作為測舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第9 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002試點。b) 最好將測試點放置在元器件周圍1.0mm以外,避免探針和元器件撞擊損傷。定位孔環(huán)狀周圍3.2mm以內(nèi),不可有元器件或測試點。c) 測試點不可設置在PCB邊緣4mm的范圍內(nèi),這4mm的空間用以保證夾具夾持(有設計工藝邊的單獨考慮)。通常在輸送帶式的生產(chǎn)設備與SMT設備中也要求有同樣的工藝邊。d) 所有探測點最好鍍錫或選用質(zhì)地較軟、易貫穿、不易氧化的金屬傳導物,以
27、保證可靠接觸,延長探針的使用壽命。測試點不可被阻焊劑或文字油墨覆蓋,否則將會縮小測試點的接觸面積,降低測試的可靠性。e) 要求盡量將元件面的SMC/SMD的測試點通過過孔引到焊接面,過孔直徑應大于1mm。這樣可使在線測試采用單面針床來進行測試,從而降低了在線測試成本。f) 在電路的走線上設置測試點時,可將其寬度放大到40mil寬大。g) 將測試點均衡地分布在印制板上。如果探針集中在某一區(qū)域時,較高的壓力會使待測板或針床變形,進一步造成部分探針不能接觸到測試點。6.4.11 特殊布線區(qū)間的設定特殊布線區(qū)間是指單板上某些特殊區(qū)域需要用到不同于一般設置的布線參數(shù),如某些高密度器件需要用到較細的線寬、
28、較小的間距和較小的過孔等,或某些網(wǎng)絡的布線參數(shù)的調(diào)整等,需要在布線前加以確認和設置。6.4.12 定義和分割平面層6.4.12.1平面層一般用于電路的電源和地層(參考層),由于電路中可能用到不同的電源和地層,需要對電源層和地層進行分隔,其分隔寬度要考慮不同電源之間的電位差,電位差大于12V時,分隔寬度為50mil,反之,可選20mil25mil 。6.4.12.2 平面分隔要考慮高速信號回流路徑的完整性。6.4.12.3 當由于高速信號的回流路徑遭到破壞時,應當在其他布線層給予補償。例如可用接地的銅箔將該信號網(wǎng)絡包圍,以提供信號的地回路。6.5 布線6.5.1 布線優(yōu)先次序關鍵信號線優(yōu)先:電源
29、、摸擬小信號、高速信號、時鐘信號和同步信號等關鍵信號優(yōu)先布線。密度優(yōu)先原則:從單板上連接關系最復雜的器件著手布線。從單板上連線最密集的區(qū)域開始布線。6.5.2 自動布線在布線質(zhì)量滿足設計要求的情況下,可使用自動布線器以提高工作效率,在自動布線前應完成以下準備工作:自動布線控制文件(do file),為了更好地控制布線質(zhì)量,一般在運行前要詳細定義布線規(guī)則,這些規(guī)則可以在軟件的圖形界面內(nèi)進行定義,但軟件提供了更好的控制方法,即針對設計情況,寫出自動布線控制文件(do file),軟件在該文件控制下運行。6.5.3 盡量為時鐘信號、高頻信號、敏感信號等關鍵信號提供專門的布線層,并保證其最小的回路面積
30、。必要時應采取手工優(yōu)先布線、屏蔽和加大安全間距等方法。保證信號質(zhì)量。6.5.4 電源層和地層之間的EMC環(huán)境較差,應避免布置對干擾敏感的信號。舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第10 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.0026.5.5 有阻抗控制要求的網(wǎng)絡應布置在阻抗控制層上。6.5.6 進行PCB設計時應該遵循的規(guī)則6.5.6.1 地線回路規(guī)則環(huán)路最小規(guī)則,即信號線與其回路構成的環(huán)面積要盡可能小,環(huán)面積越小,對外的輻射越少,接收外界的干擾也越小。針對這一規(guī)則,在地平面分割時,要考慮到地平面與重要信號走線的分布,防止由于地平面開槽等帶來的問題;在雙
31、層板設計中,在為電源留下足夠空間的情況下,應該將留下的部分用參考地填充,且增加一些必要的孔,將雙面地信號有效連接起來,對一些關鍵信號盡量采用地線隔離,對一些頻率較高的設計,需特別考慮其地平面信號回路問題,建議采用多層板為宜。圖36.5.6.2 竄擾控制竄擾(CrossTalk)是指PCB上不同網(wǎng)絡之間因較長的平行布線引起的相互干擾,主要是由于平行線間的分布電容和分布電感的作用。克服竄擾的主要措施是:加大平行布線的間距,遵循3W規(guī)則。在平行線間插入接地的隔離線。減小布線層與地平面的距離。6.5.6.3 屏蔽保護對應地線回路規(guī)則,實際上也是為了盡量減小信號的回路面積,多見于一些比較重要的信號,如時
32、鐘信號、同步信號;對一些特別重要,頻率特別高的信號,應該考慮采用銅軸電纜屏蔽結構設計,即將所布的線上下左右用地線隔離,而且還要考慮好如何有效的讓屏蔽地與實際地平面有效結合。圖46.5.6.4 走線的方向控制規(guī)則即相鄰層的走線方向成正交結構。避免將不同的信號線在相鄰層走成同一方向,以減少不必要的層舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第11 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002間竄擾;當由于板結構限制(如某些背板)難以避免出現(xiàn)該情況,特別是信號速率較高時,應考慮用地平面隔離各布線層,用地信號線隔離各信號線。圖56.5.6.5 走線的開環(huán)檢查規(guī)則一般不
33、允許出現(xiàn)一端浮空的布線(Dangling Line),主要是為了避免產(chǎn)生"天線效應",減少不必要的干擾輻射和接受,否則可能帶來不可預知的結果。圖66.5.6.7 走線終結網(wǎng)絡規(guī)則圖7在高速數(shù)字電路中,當PCB布線的延遲時間大于信號上升時間(或下降時間)的1/4時,該布線即可以看成傳輸線,為了保證信號的輸入和輸出阻抗與傳輸線的阻抗正確匹配,可以采用多種形式的匹配方法,所選擇的匹配方法與網(wǎng)絡的連接方式和布線的拓樸結構有關。a) 對于點對點(一個輸出對應一個輸入)連接,可以選擇始端串聯(lián)匹配或終端并聯(lián)匹配。前者結構簡單,成本低,但延遲較大。后者匹配效果好,但結構復雜,成本較高。舊底
34、圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第12 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002b) 對于點對多點(一個輸出對應多個輸出)連接,當網(wǎng)絡的拓樸結構為菊花鏈時,應選擇終端并聯(lián)匹配。當網(wǎng)絡為星型結構時,可以參考點對點結構。c) 星形和菊花鏈為兩種基本的拓撲結構, 其他結構可看成基本結構的變形, 可采取一些靈活措施進行匹配。在實際操作中要兼顧成本、功耗和性能等因素,一般不追求完全匹配,只要將失配引起的反射等干擾限制在可接受的范圍即可。6.5.6.8 走線閉環(huán)檢查規(guī)則防止信號線在不同層間形成自環(huán)。在多層板設計中容易發(fā)生此類問題,自環(huán)將引起輻射干擾。圖86.5.
35、6.9 走線的分枝長度控制規(guī)則盡量控制分枝的長度,一般的要求是TdelayTrise/20。圖96.5.6.10 走線的諧振規(guī)則主要針對高頻信號設計而言,即布線長度不得與其波長成整數(shù)倍關系,以免產(chǎn)生諧振現(xiàn)象。圖106.5.6.11 走線長度控制規(guī)則即短線規(guī)則,在設計時應該盡量讓布線長度盡量短,以減少由于走線過長帶來的干擾問題,特別是一些重要信號線,如時鐘線,務必將其振蕩器放在離器件很近的地方。對驅動多個器件的情況,應根據(jù)具體情況決定采用何種網(wǎng)絡拓撲結構。舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第13 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002圖116.5.
36、6.12 倒角規(guī)則PCB設計中應避免產(chǎn)生銳角和直角,產(chǎn)生不必要的輻射,同時工藝性能也不好。圖126.5.6.13 器件去藕規(guī)則圖13a) 在印制版上增加必要的去藕電容,濾除電源上的干擾信號,使電源信號穩(wěn)定。在多層板中,對去藕電容的位置一般要求不太高,但對雙層板,去藕電容的布局及電源的布線方式將直接影響到整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性,有時甚至關系到設計的成敗。b) 在雙層板設計中,一般應該使電流先經(jīng)過濾波電容濾波再供器件使用,同時還要充分考慮到由于器件產(chǎn)生的電源噪聲對下游的器件的影響,一般來說,采用總結構設計比較好,在設計時,還要考慮到由于傳輸距離過長而帶來的電壓跌落給器件造成的影響,必要時增加一些電源濾波
37、環(huán)路,避免產(chǎn)生電位差。c) 在高速電路設計中,能否正確地使用去藕電容,關系到整個板的穩(wěn)定性。6.5.6.14 器件布局分區(qū)/分層規(guī)則圖14a) 主要是為了防止不同工作頻率的模塊之間的互相干擾,同時盡量縮短高頻部分的布線長度。通常將高頻的部分布設在接口部分以減少布線長度,當然,這樣的布局仍然要考慮到低頻信號可能受到的干擾。b) 對混合電路,也有將模擬與數(shù)字電路分別布置在印制板的兩面,分別使用不同的層布線,中間用地層隔離的方式。舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第14 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.0026.5.6.15 孤立銅區(qū)控制規(guī)則孤立銅區(qū)的
38、出現(xiàn),將帶來一些不可預知的問題,因此將孤立銅區(qū)與別的信號相接,有助于改善信號質(zhì)量,通常是將孤立銅區(qū)接地或刪除。圖15在實際的制作中,PCB廠家將一些板的空置部分增加了一些銅箔,這主要是為了方便印制板加工,同時對防止印制板翹曲也有一定的作用。圖166.5.6.16 電源與地線層的完整性規(guī)則對于導通孔密集的區(qū)域,要注意避免孔在電源和地層的挖空區(qū)域相互連接,形成對平面層的分割,從而破壞平面層的完整性,并進而導致信號線在地層的回路面積增大。6.5.6.17 重疊電源與地線層規(guī)則圖17不同電源層在空間上要避免重疊。主要是為了減少不同電源之間的干擾,特別是一些電壓相差很大的電源之間,電源平面的重疊問題一定
39、要設法避免,難以避免時可考慮中間隔地層。6.5.6.18 3W規(guī)則圖18舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第15 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002為了減少線間串擾,應保證線間距足夠大,當線中心間距不少于3倍線寬時,則可保持70%的電場不互相干擾,稱為3W規(guī)則。如要達到98%的電場不互相干擾,可使用10W的間距。6.5.6.19 20H規(guī)則圖19 由于電源層與地層之間的電場是變化的,在板的邊緣會向外輻射電磁干擾。稱為邊沿效應。解決的辦法是將電源層內(nèi)縮,使得電場只在接地層的范圍內(nèi)傳導。以一個H(電源和地之間的介質(zhì)厚度)為單位,若內(nèi)縮20H則可以
40、將70%的電場限制在接地層邊沿內(nèi);內(nèi)縮100H則可以將98%的電場限制在內(nèi)。6.5.6.20 五-五規(guī)則印制板層數(shù)選擇規(guī)則,即時鐘頻率到5MHz或脈沖上升時間小于5ns,則PCB板須采用多層板,這是一般的規(guī)則,有的時候出于成本等因素的考慮,采用雙層板結構時,這種情況下,最好將印制板的一面做為一個完整的地平面層。6.6 PCB電氣檢查通過PCB設計軟件的自身能力,依據(jù)規(guī)則對電氣性能進行自動檢測。6.7 后仿真及設計優(yōu)化(待補充)6.8 工藝設計要求6.8.1 通常布線時最常用走線寬度,過孔尺寸。注意:BGA封裝元件下方的過孔,根據(jù)加工工藝的要求,需要在其正、反兩面用阻焊層覆蓋。a) 當走線寬度為
41、0.3mm時,見表7。表7b) 當走線寬度為0.2mm時,見表8。表8舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第16 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002 c) 當走線寬度為0.15mm時,見表9。表9 d) 當走線寬度為0.12mm時,見表10。表10值得注意的是,BGA下方的焊盤和焊盤間過孔焊盤的間距也為線寬.且由于工藝方面的難度,不推薦使用0.12mm的線寬。表11 e) 當線寬小于0.12mm時,過孔焊盤需要加淚滴;當板子的尺寸大于600mm時,過孔的焊盤寬度需要增大0.1mm。對于非金屬化孔,阻焊窗直徑應該比孔的直徑大0.5mm.而表層隔離
42、區(qū)域寬度也由孔的尺寸決定,當孔的直徑小于等于3.3mm時,其范圍是“孔徑+2.0”.當孔的直徑大于3.3mm時,其范圍是孔徑的1.6倍.內(nèi)層的隔離區(qū)范圍是“孔徑+2.0mm”。舊底圖總號底圖總號設計簽名簽名審核更改標記處數(shù)分區(qū)更改單號簽名日期工藝標準化第17 頁共 20 頁版本號ZFX0.005.002表13 單位為mm 6.8.2 功能板的ICT可測試要求6.8.2.1 對于大批量生產(chǎn)的單板,一般在生產(chǎn)中要做ICT(In Circuit Test), 為了滿足ICT測試設備的要求,PCB設計中應做相應的處理,一般要求每個網(wǎng)絡都至少要有一個可供測試探針接觸的測試點,稱為ICT測試點。6.8.2
43、.2 PCB上的ICT測試點的數(shù)目應符合ICT測試規(guī)范的要求,且應在PCB板的焊接面,檢測點可以是器件的焊點,也可以是過孔。6.8.2.3 檢測點的焊盤尺寸最小為24mils(0.6mm),兩個單獨測試點的最小間距為60mils(1.5mm)。6.8.2.4 需要進行ICT測試的單板,PCB的對角上要設計兩個125MILS的非金屬化的孔,為ICT測試定位用。6.8.3 PCB標注規(guī)范鉆孔層中應標明印制板的精確的外形尺寸,且不能形成封閉尺寸標注; 所有孔的尺寸和數(shù)量并注明孔是否金屬化。a) 元件和焊接面應該有該PCB或PBA的編號和版本號.在板的焊接面標明光板號,在元件面標明裝焊號,裝焊號一般是在光板后面加1。b) 標注時,頂層
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