電子設(shè)計指引

1、電子設(shè)計指引文件號：R&D-WI-009發(fā)布日期：2014-09-01版本/版次：生效日期：2014-09-01頁 次： 9/91. 目的說明使用EDA電子設(shè)計自動化設(shè)計軟件（如Power logic & Power PCB）進(jìn)行印制板（PCB）設(shè)計的流程和一些注意事項，為設(shè)計人員提供設(shè)計規(guī)范，方便設(shè)計人員之間進(jìn)行交流和相互檢查。2. 范圍本公司開發(fā)中心的所有產(chǎn)品電子設(shè)計。3. 常規(guī)設(shè)計流程結(jié)構(gòu)工程師PCB設(shè)計(規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線)SCH設(shè)計PCB標(biāo)準(zhǔn)庫網(wǎng)表輸入根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)庫定義元件PCB Decal Name建立新的元件封裝調(diào)入已有封 裝PCB結(jié)構(gòu)尺寸電子工程師PCB檢查

2、PCB復(fù)查資料輸出Verify Design間距、連接性、高速規(guī)則、電源層根據(jù)PCB檢查表光繪文件Gerber輸出3.1 設(shè)計流程 PCB的設(shè)計流程一般分為網(wǎng)表輸入、規(guī)則設(shè)置、元器件布局、布線、檢查、復(fù)查、輸出六個步驟。 3.1.1 網(wǎng)表輸入網(wǎng)表輸入有兩種方法，一種是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能，選擇Send Netlist，應(yīng)用OLE功能可以隨時保持原理圖和PCB圖的一致，盡量減少出錯的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網(wǎng)表，選擇File->Import，將原理圖生成的網(wǎng)表輸入進(jìn)來。 3.1.2 規(guī)則設(shè)置 如果在原理圖設(shè)計階段

3、就已經(jīng)把PCB的設(shè)計規(guī)則設(shè)置好的話，就不用再進(jìn)行設(shè)置這些規(guī)則了，因為輸入網(wǎng)表時，設(shè)計規(guī)則已隨網(wǎng)表輸入進(jìn)PowerPCB了。如果修改了設(shè)計規(guī)則，必須同步原理圖，保證原理圖和PCB的一致。除了設(shè)計規(guī)則和層定義外，還有一些規(guī)則需要設(shè)置，比如Pad Stacks，需要修改標(biāo)準(zhǔn)過孔的大小。如果設(shè)計者新建了一個焊盤或過孔，一定要加上Layer 25。 注意： PCB設(shè)計規(guī)則、層定義、過孔設(shè)置、CAM輸出設(shè)置已經(jīng)作成缺省啟動文件，名稱為Default.stp，網(wǎng)表輸入進(jìn)來以后，按照設(shè)計的實際情況，把電源網(wǎng)絡(luò)和地分配給電源層和地層，并設(shè)置其它高級規(guī)則。在所有的規(guī)則都設(shè)置好以后，在PowerLogic中，使用O

4、LE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能，更新原理圖中的規(guī)則設(shè)置，保證原理圖和PCB圖的規(guī)則一致。 3.1.3 元器件布局 網(wǎng)表輸入以后，所有的元器件都會放在工作區(qū)的零點，重疊在一起，下一步的工作就是把這些元器件分開，按照一些規(guī)則擺放整齊，即元器件布局。PowerPCB提供了兩種方法，手工布局和自動布局。 3.1.3.1 手工布局 a. 印制板的結(jié)構(gòu)尺寸畫出板邊（Board Outline）。b. 將元器件分散（Disperse Components），元器件會排列在板邊的周圍。 c. 把元器件一個一個地移動、旋轉(zhuǎn)，放到板邊以內(nèi)，按照一定的規(guī)則擺放整齊。

5、3.1.3.2 自動布局 PowerPCB提供了自動布局和自動的局部簇布局，但對大多數(shù)的設(shè)計來說，效果并不理想，不推薦使用。 3.1.3.3 注意事項 a. 布局的首要原則是保證布線的布通率，移動器件時注意飛線的連接，把有連線關(guān)系的器件放在一起； b. 數(shù)字器件和模擬器件要分開，盡量遠(yuǎn)離； c. 去耦電容盡量靠近器件的VCC；d. 放置器件時要考慮以后的焊接，不要太密集；e. 多使用軟件提供的Array和Union功能，提高布局的效率 。3.1.4布線布線的方式也有兩種，手工布線和自動布線。PowerPCB提供的手工布線功能十分強(qiáng)大，包括自動推擠、在線設(shè)計規(guī)則檢查（DRC），自動布線由Spec

6、ctra的布線引擎進(jìn)行，通常這兩種方法配合使用，常用的步驟是手工自動手工。 3.1.4.1 手工布線 a. 自動布線前，先用手工布一些重要的網(wǎng)絡(luò)，比如高頻時鐘、主電源等，這些網(wǎng)絡(luò)往往對走線距離、線寬、線間距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封裝，如BGA，自動布線很難布得有規(guī)則，也要用手工布線。b. 自動布線以后，還要用手工布線對PCB的走線進(jìn)行調(diào)整。 3.1.4.2 自動布線手工布線結(jié)束以后，剩下的網(wǎng)絡(luò)就交給自動布線器來自布。選擇Tools->SPECCTRA，啟動Specctra布線器的接口，設(shè)置好DO文件，按Continue就啟動了Specctra布線器自動布線，結(jié)束后如果布通率為

7、100%，那么就可以進(jìn)行手工調(diào)整布線了；如果不到100%，說明布局或手工布線有問題，需要調(diào)整布局或手工布線，直至全部布通為止。 3.1.4.3 注意事項a. 電源線和地線盡量加粗;b. 去耦電容盡量與VCC直接連接;c. 設(shè)置Specctra的DO文件時，首先添加Protect all wires命令，保護(hù)手工布的線不被自動布線器重布; d. 如果有混合電源層，應(yīng)該將該層定義為Split/mixed Plane或CAM Plane，在布線之前將其分割，布完線之后，使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅(若定義為CAM Plane,則不需要進(jìn)覆銅); e. 將所有的器件

8、管腳設(shè)置為熱焊盤方式，做法是將Filter設(shè)為Pins，選中所有的管腳，修改屬性，在Thermal選項前打勾; f. 手動布線時把DRC選項打開，使用動態(tài)布線（Dynamic Route） 3.1.5 檢查檢查的項目有間距（Clearance）、連接性（Connectivity）、高速規(guī)則（High Speed）和電源層（Plane），這些項目可以選擇Tools->Verify Design進(jìn)行。如果設(shè)置了高速規(guī)則，必須檢查，否則可以跳過這一項。檢查出錯誤，必須修改布局和布線。注意：有些錯誤可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，檢查間距時會出錯；另外每次修改過走線

9、和過孔之后，都要重新覆銅一次。3.1.6 復(fù)查復(fù)查根據(jù)“PCB設(shè)計檢查表”，內(nèi)容包括設(shè)計規(guī)則，層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設(shè)置；還要重點復(fù)查器件布局的合理性，電源、地線網(wǎng)絡(luò)的走線，高速時鐘網(wǎng)絡(luò)的走線與屏蔽，去耦電容的擺放和連接等。復(fù)查不合格，設(shè)計者要修改布局和布線，合格之后，復(fù)查者和設(shè)計者分別簽字。 3.1.7 設(shè)計輸出PCB設(shè)計可以輸出到打印機(jī)或輸出光繪文件。打印機(jī)可以把PCB分層打印，便于設(shè)計者和復(fù)查者檢查；光繪文件交給制板廠家，生產(chǎn)印制板。光繪文件的輸出十分重要，關(guān)系到這次設(shè)計的成敗，下面將著重說明輸出光繪文件的注意事項。a. 需要輸出的層有布線層（包括頂層、底層、中間布線層）、電源層

10、（包括VCC層和GND層 ）、絲印層（包括頂層絲印、底層絲?。?、阻焊層（包括頂層阻焊和底層阻焊），另外還要生成鉆孔文件（NC Drill）;b. 如果電源層設(shè)置為Split/Mixed，那么在Add Document窗口的Document項選擇Routing，并且每次輸出光繪文件之前，都要對PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅；如果設(shè)置為CAM Plane，則選擇Plane，在設(shè)置Layer項的時候，要把Layer25加上，在Layer25層中選擇Pads和Vias;c. 在設(shè)備設(shè)置窗口（按Device Setup），將Aperture的值改為199; d.

11、 在設(shè)置每層的Layer時，將Board Outline選上;e. 設(shè)置絲印層的Layer時，不要選擇Part Type，選擇頂（底）層和絲印層的Outline 、Text、Line; f. 設(shè)置阻焊層的Layer時，選擇過孔表示過孔上不加阻焊，不選過孔表示加阻焊，視具體情況確定; g. 生成鉆孔文件時，使用PowerPCB的缺省設(shè)置，不要作任何改動; h. 所有光繪文件輸出后，用CAM350打開并打印，由設(shè)計者和復(fù)查者根據(jù)“PCB設(shè)計檢查表”檢查。4. 原理圖的設(shè)計4.1 根據(jù)項目的需求，確定電路設(shè)計方案，設(shè)計電原理方框圖。4.2 根據(jù)電原理方塊圖，選擇關(guān)鍵的元器件，設(shè)計具體的電原理圖。4.

12、3 電原理圖的設(shè)計版面應(yīng)采用統(tǒng)一格式。4.4 電原理圖設(shè)計布局要整潔,合理。4.5 所有跟安全有關(guān)的元器件附近應(yīng)標(biāo)有符號。5. 元件庫的建立5.1 建立CAE封裝（CAE Decal邏輯封裝）5.1.1 進(jìn)入建立“CAE Decal”界面；5.1.2 使用封裝生成向?qū)izard，快速建立CAE Decal；5.1.3 繪制封裝外形；a.添加端點（元件腳）；b.修改端點；c.保存CAE Decal封裝。5.1.4 建立元件類型（Part Type）a.在ToolsPart Editor中,打開元件編輯器;b.新建(New) 選擇元件類型(Part Type);c.選擇“Edit Electri

13、cal”,編輯電氣特性;d.點擊“Gates”,給新元件類型分配邏輯封裝CAE Decal；e.點擊“PCB Decals”,給新元件類型分配對應(yīng)的PCB封裝；f.點擊“Signal Pins”,進(jìn)行元件信號管腳分配；h.點擊“General”,進(jìn)行總體設(shè)置;i.在設(shè)計中,一些信號元件腳需用字母來表示,點擊窗口中“Alphanumeric Pins”定義元件字母信號管腳;j.在電氣特性窗口中點擊“Attributes”按鈕進(jìn)行該元件類型的屬性描述,設(shè)置完之后點擊“OK”按鈕退出電氣特性設(shè)置;k.最后對元件類型的邏輯封裝進(jìn)行編輯,如設(shè)置管腳名稱、類型、排列管腳順序號，然后保存該元件類型。注：建立

14、元件類型在Power logic和Power PCB中都可以。6. 常規(guī)PCB設(shè)計規(guī)則6.1 線寬與間隙a. 銅箔最小線寬：單面板0.3mm，雙面板/多層板0.15mm，邊緣銅箔0.5mm。b. 銅箔最小間隙：單面板0.3mm，雙面板/多層板0.15mm。c. 銅箔與板邊最小距離為0.5mm，單面板元件與板邊最小距離為5.0mm，焊盤與板邊最小距離為4.0mm。d. 單面板孔洞間距離最小為1.25mm(對雙面板無效)。e. 交流220V電源部分的火線與中線在銅箔安全距離不小于3.0mm，交流220V線中任一PCB線或可觸及點距離低壓零件及殼體之間距應(yīng)大于7mm。6.2 焊盤a. 一般通孔安裝元

15、件的焊盤的大小(直徑)為孔徑的兩倍,雙面板最小為1.5mm,單面板最小為2.0mm,建議（2.5mm）。如果不能用圓形焊盤,可用腰圓形焊盤,大小如下圖所示（如有標(biāo)準(zhǔn)元件庫，則以標(biāo)準(zhǔn)元件庫為準(zhǔn)）:焊盤長邊、短邊與孔的關(guān)系為：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：開關(guān)變壓器、FBT、直徑8mm以上的電解電容、大電流的插座、接口元件等）加大銅箔及裸銅（上錫）形狀如下圖；陰影部分面積最小要與焊盤面積相等。c.若銅箔入圓焊盤的寬度較圓焊盤的直徑小時，則需加淚滴。如圖

16、：d. 元件的安放為水平或垂直，特殊位置可任意角度安放。6.3 螺絲孔 螺絲帽沿以內(nèi)不能有銅箔(除要求接地外)及元件 (或按結(jié)構(gòu)圖要求)。6.4 絲印 a.上錫位不能有絲印油覆蓋； b. 焊盤中心距小于2.5mm的,該相鄰的焊盤周邊要有絲印油包裹,絲印油寬度為0.2mm(建議0.5mm),雙面板可不做要求。c.調(diào)整元件及連接插座處需要標(biāo)識相關(guān)的功能或信號名稱。d.設(shè)計雙面板時要注意，金屬外殼的元件，插件時外殼與印制板接觸的，頂層的焊盤不可裸露，一定要用綠油或絲印油蓋?。ɡ鐑赡_的晶振）。e.絲印字符為水平或垂直擺放。f.物料編碼和設(shè)計編號要放在板的空位上。g.PCB板上的保險管元件位置附近,

17、應(yīng)標(biāo)識元件的標(biāo)稱值.h.交流220V線中任一PCB線或可觸及點附近要加上 符號,符號下方應(yīng)有“HIGH VOLTAGE DANGER”字符，強(qiáng)電與弱電間應(yīng)用粗的絲印線分開,以警告維修人員該處為高壓部分,要小心操作。6.5 跳線 建議跳線不要放在IC下面或電位器以及其它大體積金屬外殼的元件下.6.6 錫刀線 在大面積PCB設(shè)計中(大約超過500cm2以上),為防止過錫爐時PCB板彎曲,應(yīng)在PCB板中間留一條5至10mm寬的空隙不放元器件(可走線),以用來在過錫爐時加上防止PCB板彎曲的壓條,如下圖的陰影區(qū):6.7 走錫位 a.需要過錫爐后補(bǔ)焊的元件,焊盤要開走錫位,方向與過錫方向相反,寬度視孔的

18、大小為0.3mm到1mm。如下圖：b. PCB上都必須用實心箭頭標(biāo)出過錫爐的方向：6.8 布線 a. 布線方向為水平或垂直，由垂直轉(zhuǎn)入水平要走45度進(jìn)入，特殊位置可走任意角度的線。 b. 如果印制板上有大面積地線和電源線區(qū)（面積超過500mm2），應(yīng)局部開窗口。如圖： c. DIP器件的引腳與大面積銅箔連接時，要進(jìn)行熱隔離處理。6.9 跨距 a. 橫插元件（電阻、二極管等）腳間中心，相距必須是7.5mm，10.0mm 及12.5mm。(如非必要，6.0mm亦可利用，但適用于IN4148之類的二極管或1/16W電阻上。1/4W電阻由10.0mm開始)。b. 跳線腳間中心相距必須是5.0mm，7.

19、5mm，10mm,12.5mm，15mm，17.5mm，20mm，22.5mm，25mm。6.10 孔徑 a. 跳線的孔直徑為0.8+0.1/-0.0mmb. 一般插件元件(電阻、電容、晶體管等)孔直徑為:1.0+0.1/-0.0mmc. 鉚釘孔直徑 -2.0mm鉚釘孔直徑=2.25+0.1/-0.0mm-3.0mm鉚釘孔直徑=3.25+0.1/-0.0mmd. 用于測試的PCB定位孔直徑為3.2+0.1/-0.0mme. PCB板上的散熱孔，直徑不可大于3.5mmPCB上如果有12或方形12mm以上的孔,必須做一個防止焊錫流出的孔蓋,如下圖:(孔隙為1.0mm)6.11 元件間距a. 電解電

20、容不可觸及發(fā)熱元件,如大功率電阻,熱敏電阻,變壓器,散熱器等。電解電容與散熱器的間隔最小為10.0mm,其它元件到散熱器的間隔最小為2.0mm。b. 印制板橫插元件（電阻、二極管）間之最小距離X如下表：相對位置1/16W電阻1/4W電阻跳線X=2.83X=2.83X=2.83X=2.5X=2.5X=2.5X=3.0X=3.2X=3.0X=3.2X=3.4X=3.2c. 貼片元件的間距：d. 貼片元件與插件元件腳之間的距離，如圖：e.所有貼片元件到板邊得距離應(yīng)大于3mm，如設(shè)計工藝要求必須在邊距2mm以內(nèi)安放元件時，可以考慮加一條5mm寬的工藝邊。6.12 測試焊盤（TEST POINT）:測試

21、焊盤以2.0mm為標(biāo)準(zhǔn)，最小要1.0mm。6.13 MARK點 a. 在用貼片元件的PCB板上，為了提高貼片元件的貼裝準(zhǔn)確性，PCB板上必須設(shè)有校正標(biāo)記（MARK），且每一塊板最少要兩個標(biāo)記，分別設(shè)于PCB的一組對角上，MARK點的位置應(yīng)安排在PCB板的對角附近,離板邊的距離應(yīng)大于3mm。如下圖：b. 一般MARK標(biāo)記的形狀有：A=(1.0mm2.0mm)±10%c. 最常用的MARK標(biāo)記為正方形和圓形，標(biāo)記部的銅箔或焊錫從標(biāo)記中心圓形的4mm范圍內(nèi)應(yīng)無焊跡或圖案。如下圖：d. 對于IC(QFP)等當(dāng)引腳間距小于0.8mm時,要求在零件的單位對角加兩個標(biāo)記，作為該零件的校正標(biāo)記，如下

22、圖所示：e. 為了能對放板錯誤進(jìn)行識別，設(shè)計安放MARK點位置時不要完全對稱，即兩個MARK點到各自板邊的距離不要完全相同。6.14 PCB的拼板a.拼板PCB如小板密度太高無法放置MARK時，可以考慮加工藝邊，并在工藝邊上放置MARK點。b.拼板時PCB的BOT面和TOP面要統(tǒng)一排放，不可進(jìn)行混拼（即大板的同一面既有小板的BOT面又有小板的TOP面）。c.PCB在軌道寬度方向的尺寸小于50mm時，機(jī)器無法直接貼裝，必須按要求進(jìn)行拼板。可貼裝PCB的最大尺寸為：460mm×460mm。d.拼板時要綜合考慮拼板數(shù)量和刻痕深度，不能嚴(yán)重影響PCB的整體剛性。7.PCB經(jīng)濟(jì)尺寸在電子產(chǎn)品的

23、設(shè)計中，PCB板是影響產(chǎn)品成本的因素之一。 要使PCB板成本最低，主要從以下三方面考慮：7.1 單板PCB的面積盡量小。PCB板的價格一般按面積的大小來計算的。7.2 PCB板大小適中，加工方便。當(dāng)單板很小時，就要進(jìn)行拼板開模，以提高生產(chǎn)效率，減少加工工時，節(jié)約加工成本。7.3 PCB廠家在生產(chǎn)PCB板時，原材料的利用率最高。PCB板廠的原材料一般都是1020mm1020mm和1020mm1220mm規(guī)格，如果單板或拼板的尺寸不合適，PCB生產(chǎn)過程中，就會產(chǎn)生很多的原料廢邊；如果板子大小設(shè)計得好，單板或拼板的尺寸是原材料的n等分，那么原材料的利用率就最高,單板價格也就是最便宜。下表列出最合適的

24、PCB板尺寸規(guī)格，供設(shè)計時參考。PCB板經(jīng)濟(jì)尺寸表 (單位:mm)397 (3)297 (4)237 (5)197 (6)168 (7)147 (8)130 (9)117 (10)106 (11)97 (12)89 (13)83 (14)77 (15)72 (16)68 (17)64 (18)60 (19)57 (20)330 (3)91215182124273033363942454851545760247 (4)121620242832364044485256606468727680197 (5)1520253035404550556065707580859095100163 (6)182430364