印刷电路板(PCB)设计规范20(03518)

电子分厂电控开发部技术标准共15页第1页版本2.0印刷电路板（PCB）设计规范1范围本设计规范规定了印制电路板设计中的基本原则、技术要求。本设计规范适用于电子科技有限公司的电子设备用印刷电路板的设计。2引用文件下列文件中的条款通过在本规范中的引用成为本规范的条款。凡是注日期引用的文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本规范。GB4588.3~88中华人民共和国国家标准：《印刷电路板设计和使用》QJ3103-99中国航天工业总公司《印刷电路板设计规范》3定义本标准采用GB2036的术语定义4一般要求4.1印制板类型根据结构，印制板分为单面印制电路板、双面印制电路板、多层印制电路板,板材主要分为纸质板(FR-1)，半玻璃纤维板(CEM-1)，环氧树脂玻璃纤维板(FR-4)。有防火要求的器具用的印制板应有阻燃性和符合相应的UL标准。4.2印制板设计的基本原则在进行印制板设计时，应考虑本规范所述的基本原则。4.2.1电气连接的准确性印制板上印制导线的连接关系应与电原理图导线连接关系相一致，电原理图设计应符合原理图设计规范，并尽量调用原理图库中的功能单元原理图，印制板和原理图上元件序号应一一对应；如因结构、电气性能或其它物理性能要求不宜在印制板上布设的导电子分厂电控开发部技术标准共15页第2页版本2.0线，应在相应文件（如电原理图上）上做相应修改。4.2.2可靠性印制板应符合其产品要求的相应EMC规范和安规要求，并留有余量，以减小日益严重的电磁环境的影响。影响印制板可靠性的因素很多，印制板的结构、基材的选用、印制板的制造和装配工艺以及印制板的布线、导线宽度和间距等都会影响到印制板的可靠性。设计时必须综合考虑以上的因素，按照规范的要求，并尽可能的保留余量，以提高可靠性。4.2.3工艺性设计电路板时应考虑印制板的制造工艺和装配工艺要求，尽可能有利于制造、装配和维修，各具体要求请严格遵守QG/MK03.04-2003V的工艺规范。4.2.4经济性印制板设计应充分考虑其设计方法、选择的基材、制造工艺等成本最低的原则，满足使用的安全性和可靠性要求的前提下，力求经济实用。4.2.5布局在布局上，要把模拟信号部分，高速数字电路部分，噪声源部分（如继电器，大电流开关等）这三部分合理地分开，使相互间的信号耦合为最小，元件在印刷线路板上排列的位置要充分考虑抗电磁干扰问题，原则之一是各部件之间的引线要尽量短。布局应有利于利用自然空气对流方式以散热!5详细要求5.1印制板的选用5.1.1一般能用单面板就不要用双面板设计。5.1.2印板材料常用的有纸板、环氧树脂板、玻璃纤维板及复合材料板等,选用时根据设计的电气特性、机械要求和成本综合考虑，其价格和性能按FR-1、CEM-1、FR-4的顺序依次增加。5.2印制板的结构尺寸电子分厂电控开发部技术标准共15页第3页版本2.05.2.1形状尺寸印制板的尺寸原则上可以为任意的，但考虑到整机空间的限制、经济上的原因和易于加工、提高生产的效率，在满足空间布局与线路的前提下，力求形状规则简单，最好能做成长宽比例不太悬殊的长方形，最佳长宽比参考为3：2或4：3。印制板的两条长边应平行，不平行的要加工艺边，以便于波峰机焊接。对于板面积较大，容易产生翘曲的印制板，须采用加强筋或边框等措施进行加固，以避免在生产线上生产加工或过波峰时变形，影响合格率。5.2.2厚度印制板的厚度应根据印制板的功能及所安装的元器件的重量、与之配套的插座的规格、印制板的外形尺寸以及其所承受得机械负荷来选择。为考虑实用性及经济性，我们应在能满足要求的前提下，尽量选用薄的印制板。一般而言，带强电的印制板，应选择1.2mm以上的厚度，只有弱电且板型规则面积较小的可选用1mm以下的印制板。5.3电气性能5.3.1电阻5.3.1.1导线电阻印制导线的电阻比较小，一般10mm长、0.5mm宽、105μm厚的导线电阻为5毫欧，一般情况下可不考虑。当需要考虑时，可以依照以下原则作一大略的比较估计：相同长度的导线，导线越宽，电阻越小；导线越厚，电阻越小。5.3.1.2金属化孔电阻金属化孔电阻值很小，一般为几百毫欧。当需要考虑时，可以依照以下原则作一大略的比较估计：相同板厚的孔，孔直径越大，电阻越小；镀层越厚，电阻越小。强电不推荐用金属化孔导电。5.3.2电流负载能力5.3.2.1表面连续电流电子分厂电控开发部技术标准共15页第4页版本2.0在印制导线的电流负载能力要求严格的情况下（一般针对大负载），其电流负载能力与其在一定的使用环境温度下，通过的电流与导线的温升来决定。选定的板允许温升高，则可通过稍大点的电流。按照一般情况而言，我们的印制导线为2.5mm宽、允许温升为30℃时，可通过的电流为6A。一般为保险安全起见，我们应该考虑余量，只取50％的通流量来计算，即上述情况下，可通过电流为3A。为方便计算，可定为每1MM宽的印制导线允许通过的电流为1A。5.3.2.2冲击电流电流使导线发热的程度取决于导线的电阻、通过导线电流的大小和持续时间以及冷却条件等。而冷却条件不单只与印制板的基材有关，还与电路板的元器件的布局、元器件间的空气流动等散热情况有关。电路板上的导线的允许冲击电流一般通过试验的方法来获得。5.4机械性能5.4.1翘曲度翘曲度大的印制板能减少与其相邻的平行安装的印制板或屏蔽元器件之间的距离，同时会影响元器件、焊接点可靠连接的危险。甚至在运输、使用过程中，由于振动等环境因素的影响下，引起电路板的损坏，所以在设计过程中，应该在电路板选择、布线与元器件布置等各方面考虑印制板的翘曲问题，必要时可以考虑采取增加强度的加固措施。5.5印制板图的设计5.5.1布线设计的设计原则电路板线路的设计是根据电原理图来布置出来的，它首先需严格按照电路的要求来布置，同时应该充分的考虑电路的安全、控制器的装配、焊接质量、制造成本、生产效率、维修方便、外观美观等各方面的要求。在电路板的设计过程中，应考虑电路板在生产线上的贴片方向、插件方向、过波峰焊机、在装配成电控盒时的方便。电路板设计工程师应预先考虑好过波峰焊的方向，将多位的插座、插针、IC芯片的方电子分厂电控开发部技术标准共15页第5页版本2.0向放置为有利波峰焊焊接的方向，即芯片与波峰平行放置。并保证沿着波峰焊方向的元器件距板边在5mm以上，（或保证元件的连接盘距板边在4MM以上）必要时可以通过工艺边的方式来解决。在元器件的布置时，应尽量考虑整块电路板的中心不要太偏。有贴片元件的板应在贴片层放置两个以上的基准点连接盘，基准点尽量选用板的对角，且连接盘的大小为φ1.0mm的圆型连接盘。5.5.2电路板外形尺寸的设计电路板的外形尺寸应尽量做成规则的长方形，无法做成规则的长方形的应通过拼板、加工艺边的方法，使整个电路板的外形规则，以方便过波峰时的生产。电路板应有定位孔，孔径大小为φ4MM+0.1MM，数量至少3个，放置时应尽量拉开距离，保证在生产时针床、测试工装等地方便。(引用工艺规范)电路板机械层（包括外型与孔位）与固定电路板的机械结构设计应完全一致，公差不能超过0.1mm。5.5.3元器件的设计5.5.3.1元器件的选用原则电原理图设计时，在满足功能要求的前提下，应该尽量采用统一的电路设计，特别设计到新元器件的选择时，应尽力选用已有的元器件，同时保证封装形式一致。优先选用常用的元器件，优先选用贴片元器件，优先选用功率小、易于加工成形的元器件。不同产品上的相同性能、相同结构的电路应固化。5.5.3.2元器件封装的设计及选用5.5.3.2.1片电阻、电容、二极管、三极管、贴片IC贴片元件的两端及末端应设计有引锡，引锡的宽度推荐采用0.4mm的导线，长度一般取2、3mm为宜。(引用工艺规范)贴片集成电路一般不要设计在过波峰机面。电子分厂电控开发部技术标准共15页第6页版本2.0贴片元器件两端设接插装元器件的应加测试点，测试点直径等于或大于1.8mm，以便于在线测试仪测试。所有贴片器件的放置方向必须考虑过波峰焊的方向，必须保证所有贴片元件的方向的一致性，元器件与过波峰方向垂直。电阻、电容二极管三极管过波峰方向贴片元器件放置方向与过波峰方向的示意图贴片元器件通过回流焊和波峰焊应采用不同封装。5.5.3.2.2特殊插件电阻特殊类型的电阻，如压敏电阻、热敏电阻、水泥电阻等，采用与其脚距一致的封装形式，一定要保证生产插件时的方便。5.5.3.2.3插件电容、热敏电阻、压敏电阻采用与其脚距一致的封装形式。5.5.3.2.4插件二极管常用二极管（如IN4004、IN4007、IN4148等）的根据脚距及实际需要选用合适长度的封装。5.5.3.2.5插件三极管类推荐采用三孔一线，每孔相距2.5mm的封装。5.5.3.2.67812、7805类推荐采用三角形成形,亦可采用三孔一线，每孔相距2.5mm。当采用7812、7805共用一个散热片时，务须保证散热片的定位孔的尺寸与间距。5.5.3.2.7保险管电子分厂电控开发部技术标准共15页第7页版本2.0采用与其脚距一致的封装形式。5.5.3.2.8继电器、插座、插片、蜂鸣器、接收头、陶瓷谐振器、数码管、轻触按键、液晶屏采用与其脚距一致的封装形式，保证生产插件时的方便。5.5.3.2.9对有必要使用替换元件的位置，电路板应留有替换元件的孔位。5.5.3.2.10跳线所有跳线优先采用用0欧贴片电阻代替。如确实难以实现，则采用插件式的跳线。5.5.4元器件的放置贴片集成电路优先设计在插件元器件面，尽量不要设计在过波峰机面。同类元件在电路板上方向保持一致（如二极管、发光二极管等），以便于插件不会出错、美观，提高生产效率。插座设计成同一方向，以便于插件不会出错，外观检验方便，同时考虑总装与生产线维修、售后服务维修方便，将外接零部件的插座设计在易于接插的位置，尽量在插座的选型上能区分开，保证接插时不会出错。元器件的放置需考虑元器件高度，元件布局需均匀，紧凑，美观，重心平衡,并且必须保证安装。大功率发热量较大的元器件必须考虑它的散热效果，一定要放置在散热效果好的位置，同样的发热量、同样的散热器件，当放置位置的空气流通不一样时，散热效果相差很大。5.5.5导电图形的设计5.5.5.2导线5.5.5.2.6导线宽度导线宽度应尽量宽一些，至少应宽到足以承受所设计的电流负荷。铜箔最小线宽：单面板0.3MM(建议0.4MM)，双面板0.15MM(建议0.2MM)，边缘铜箔最小要0.8MM。5.5.5.2.7导线间距相邻导线之间的距离应满足电气安全的要求，而且为了便于操作与生产，间距应尽量宽电子分厂电控开发部技术标准共15页第8页版本2.0些。按照目前的实际情况与各类标准的要求，本规范完全引用TUV安规要求，当130V＜工作电压≤250V，无防积尘能力条件下，不同相位之间绝缘电气间隙≥2.5MM，爬电距离≥3.0MM，基本绝缘(强弱电之间)电气间隙≥3.0MM，爬电距离≥4.0MM，不够距离的需开槽，开槽宽度1.0MM，小于1.0MM的开槽为无效，而且线路板高压区须画丝印框和强电标识，以防止维修人员触及强电。弱电导线的间距至少为0.3mm(30V)以上；各空调电控应符合TUV安规要求，。5.5.5.2.8导线拐角导线拐角不要用直角或尖角，应采用45度角或圆角。5.5.5.3连接盘5.5.5.3.6连接盘的尺寸连接盘的尺寸应适当大些。考虑我们目前的设备与实际选用的元器件，推荐采用以下的尺寸要求：对常用小功率器件而言，连接盘为插孔孔径的1.8倍以上，但是对于某些孔距较小的元器件，则需区分对待。一般连接盘间净空距大于0.4mm,小于0.4的连接盘间须铺丝印以防止过炉时连焊。5.5.5.3.7连接盘的形状和大小常用的连接盘有园形、方形、椭圆形、长圆形等多种形状，为了增加连接盘的附着强度，推荐采用以下的原则:一般通孔元件的圆型连接盘直径大小：单面板不小于2mm，双面板不小于1.6MM。在中等密度布线的情况下，推荐采用椭圆形与长圆形连接盘；连接盘的直径或连接盘的最小宽度为1.6mm。对印板工艺而言,设计双层板的连接