PCB布板规范--精选文档

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1、PCB版图设计第一部分：设计的前期准备一、电路板结构的选择电路板结构区别：1. 单板结构单板结构是指将所有元器件尽可能布设在一块印制电路板上的结构。当电路板结构较为简单或整机电路功能唯一确定的情况下，采用单板结构。单板结构的明显优点：结构简单、可靠性高、使用方便；其缺点：改动困难、功能扩展工艺调试及维修性差。2.多板结构多板结构也称积木结构，是将整机电路按照原理功能分成若干部分，分别设计为各自功能独立的印制电路板，这是大部分中等复杂的程度以上电子产品采用的方式。多板结构一般互换性能较差，但是不同厂家按照相同的标准或协议设计生产，就可以解决互换性这个问题。其优缺点刚好与单板结构相反。3. 挠性三

2、维结构利用挠性板和刚-挠性板技术，可以实现不同类型、不同材料的印制电路板，在三维空间任意形状、任意角度的配置，使一部分像手机、数码相机及其他外形尺寸和形状有特殊要求的产品可以根据印制电路板的功能进行分割。其兼具灵活性、整体性和良好工艺性。电路板的结构选择：电子门锁要求可靠性好，体积小，故单板结构是最理想的结构，但是考虑到设计及体积问题，双层板具有折中优势，所以优先选择双层版。另外双层板也符合album designer的设计思路。双层板虽失去了维修性能，但可以很好地提高门锁的可靠性，降低生产成本，便于普及。2、 PCB材料的选择电子产品一般分为三类：（1） 消费类茶品：要求成本低、功能强、时尚

3、美观，使用寿命和可靠性要求不高。特别是数码产品、游戏、玩具、一般音频与视频电子产品对价格很敏感，而且更新换代的周期越来越短，因此对印制电路板而言，能满足一定时间内使用即可。（2） 一般工业产品与仪表仪器，对价格敏感度低于电子产品，但对使用寿命和可靠性要求高于消费类产品，并且使用环境差别较大，印制电路板基材要能满足对其使用寿命、可靠性对不同环境的要求。（3） 高性能产品：例如军用产品、航空航天、高速与高性能计算机、关键的过程控制器、医疗系统，要求高品质、高可靠性，成本相对不重要。印制电路板基材要求满足恶劣、严酷环境下的可靠性要求。常用国产覆铜板层压板的主要特性及用途基本型号基材名称国家标准号基材

4、特性适用范围CPFCP6F覆铜箔酚醛纸质压层板GB 4723具有较好的电气性能和冷冲加工性能，但是吸湿性较差，工作温度低收音机、收录机、黑白电视机等家电产业CEPCP22F覆铜箔环氧纸层压板GB 4724具有较好的机电性能；优于酚醛板，但是价格高于酚醛版工作环境较好的工作环境和彩电等CEPGC31覆铜箔环氧玻璃布层压板GB 4725机电性能良好，吸湿性小，工作温度在120度以下计算机、通信设备及航天电子产品CEPGC32F阻燃性覆铜箔环氧玻璃布层压板GB 4725机电性能优良，具有阻燃性能，工作温度较高计算机、通信设备、高级家电产品和军用航天电子产品CPI挠性覆铜箔聚酰亚胺薄膜GB 13555

5、具有良好的可挠性，工作温度高，可在200度以下连续工作设备空间小、工作温度较高、需要弯折的电子产品CPU挠性覆铜板聚酯薄膜GB 13556可挠性好，成本低，工作温度在105度以下，熔点低有弯折要求的一般民用电子产品和扁平或者带状电缆CTFGC覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板介电常数和玻璃点转化温度较低，化学稳定性好，工作范围宽，弹刚性差，成本高高频、微波电路的电子产品CPIGC覆铜箔聚酰亚胺玻璃层布压板GB/T 16317机电性能好，阻燃、耐热，工作温度高，成本高工作环境温度高或靠近热源工作的电子产品PCB材料的选择门锁的环境一般较较为干燥，温度的突变也不是很多，只是在开关门过程中对其控制部分的性

6、能要求较高，为常用的民用产品，对其稳定性要求较高，安装时嵌在门里面，故体积要小，呈扁平状最好，此处CPU是最适宜的材料选择。三、PCB的尺寸设计1.印制电路板的外形理论上印制电路板的外形是任意的，但是考虑到美观和工艺性，在满足整机空间布局要求的前提下，外形力求简单。最经济、最简单的外形是长宽比例不太悬殊的长方形。长宽比较大的长方形或面积较大的印制电路板容易产生翘曲变形。如果必须采用面积较大的印制电路板泽需要采取增加印制电路板的厚度或者增加支撑点、边框加固。尽量减少异形尺寸的电路板，可以降低加工成本、减少电路板变形的可能性。2. 电路板的尺寸印制电路板的尺寸只要取决于整机给予印制电路板的安装空间

7、，在满足安装空间的前提下同时要考虑结构的稳定性和提高材料的利用率。1） 结构稳定性印制电路板的结构稳定性对产品的可靠性影响很大，特别是移动产品，必须充分考虑各种作用在PCB上的机械应力。结构稳定性由印制电路板外形尺寸、印制电路板安装元器件及基材的结构强度决定。（1） 一般振动条件下使用印制电路板，不宜设计得过大；（2） 含有多阴线器件和质量较大元器件的印制电路板，应保证在使用条件下每毫米板长度（或宽度）在振动时的最大翘曲度保持在0.08毫米以下；（3） 外形尺寸较大的元器件或质量较大的元器件，应采用结构强度高的板材。2）PCB的合理尺寸一般最大的制版尺寸（印制电路板加工是最大毛坯料尺寸）为45

8、7.0610.0mm，减少边角废料的最佳尺寸是坯料尺寸的整数除值。虽然这样可以充分提高材料的利用率并降低成本，但是在实际设计中不容易达到，除批量生产外，一般还是按照产品实际需要确定PCB的外形尺寸。3） 拼版最小外形尺寸不限，但是为了提高生产率和适应设备加工的最小尺寸要求，一般小于50mmx50mm尺寸的PCB应该采用的拼版技术，加工后再分割为小块的独立印制电路板。此外，外形尺寸还必须考虑给PCB的安装以及采用波峰焊或者再流焊时，留出合理的工艺余量，例如，布线区边上留出35mm的余量。3. 尺寸公差由于印制电路板的材料特性，对毛坯的机械加工误差要大于金属材料的加工误差，所以对印制电路板外形尺寸

9、公差要求不能像金属加工的公差要求那么严格，对印制电路板来说过高的精度难以达到，也没必要。印制电路板设计的外形尺寸和机械安装孔尺寸公差可采用双向公差，但是一般情况按照IPC-6215标准提倡采用几何尺寸公差（位置公差），几何尺寸公差的优点在于：（1） 实际定位的公差允许范围比双向公差至少增加了57%，提高了印制电路板的可制造型，有利于采用自动化安装；（2） 保证配合部件的可替换性，有利于印制电路板组装件的维修；（3） 生产图纸上的加工标注便于统一，减少供需双方的争议。位置公差更适合于各类安装孔，并且随着尺寸加大，其公差加宽。一般情况下只要不是严格的配合尺寸，其公差要求不宜不高，以免增加加工难度、

10、提高成本。PCB厚度成品印制电路板的厚度一般由以下因素决定：（1） 印制电路板的电气性能（电流密度、耐电压和绝缘）；（2） 机械特性和强度要求，PCB单位面积承受的元器件重量；（3） 配套连接器的规格、尺寸。常用的基板标准厚度有0.12、0.165、0.30、0.50、0.8、1.0、1.2、1.6、2.0mm等多种，除非特殊需要，不选用特殊厚度的基材。通常情况下选择比较薄的基材，以免提高成本增加产品的重量。板厚的选择门锁没有特殊的需要，只要材料合适，可以选择任何厚度的设计，但是为了安装轻巧和减少成本，最适合选择0.12mm的基板。四、PCB的电气性能设计从电气性能考虑，印制电路板设计主要有印

11、制导线宽度、导线图形间距及印制导线走向与形状等方向。1. 印制导线宽度印制导线宽度由该导线的工作电流确定。印制导线由铜箔组成，铜具有一定的电阻，且电阻随着温度的变化，电流的流过会导致导线产热，温度升高。下图是同样规格的印制导线的温度电阻特性。表1 印制导线平均电阻序号试验条件电阻/1正常条件0.3062温度加40摄氏度，相对湿度增加95%，48h0.3263温度-60摄氏度，10h0.196注：导线宽度1.5mm，厚50m在大多数电子电路特别是数字系统中，电流通常都比较小，因而导线的电阻几乎被忽略不计。但是，当涉及电源线和地线时，特别对于高速信号或者是在功率电路中，必须考虑电路电阻。导线的宽度

12、与最大电流工作电流的关系如下：表2 印制导线最大允许的工作电流铜厚/35m铜厚/50m铜厚/70m电流/A线宽/mm电流/A线宽/mm电流/A线宽/mm4.52.55.12.562.5424.32.55.123.21.53.51.54.21.52.71.231.23.61.23.212.612.3120.82.40.82.80.81.60.61.90.62.30.61.350.51.70.520.51.10.41.350.41.70.40.80.31.10.31.30.30.550.20.70.20.90.20.20.150.50.150.70.15经验：（1） 电源线以及地线，在板面允许的条

13、件下尽量宽一些，即使面积紧张的条件下一般不要小于1mm。特别是地线，即使局部不允许加宽，也应在允许的地方加宽以降低整个地线系统的电阻。电源、功率电路部分必须考虑最不利的条件：例如印制导线局部毛刺和划伤等。（2） 对长度超过80mm的导线，即使工作电流不大，也应当适当加宽以减少导线压降对电路的影响。（3） 一般的信号获取及处理电路，包括常用的TTL、COMS、非功率运放、RAM、ROM、微处理器等电路部分，可不考虑导线宽度。（4） 一般安装密度不大的印制电路板，印制导线宽度不小于0.5mm为宜，手工制作的板子应不小于0.8mm。2. 导线图形间距 相邻导线图形之间的间距（包括印制导线、焊盘、印制

14、元件）由它们之间的电位差决定。印制电路板基板的种类，制造质量及表面涂覆都影响导电图形间安全工作电压。下表给出的是电压/最小间距的参考值表3 导电图形电气间距导体间电压（直流或交流峰值）/V最小间距/mm光板组件B1B2B3B4A5A6A70150.050.10.10.050.130.130.1316300.050.10.10.050.130.250.1331500.10.60.60.130.130.40.13511000.10.61.50.130.130.50.131011500.20.63.20.40.40.80.41511700.21.253.20.40.40.80.41712500.21

15、.256.40.40.40.80.42513000.21.2512.50.40.40.80.83015000.252.512.50.80.81.50.85000.00250.0050.0250.003050.003050.003050.00305注：B1-内层导体；B2-外层导体，未涂敷，海拔高度3050m以下；B3-外层导体，未涂敷，海拔高度3050以上；B4-外层导体，永久性聚合物涂敷，任何海拔；A5-外层导体，组件经敷形涂敷，任何海拔；A6-外部元件引脚/端子，未涂敷；A7-外部元件引脚/端子，敷形涂敷，任何海拔。五、设计布局布线原则1.布局布局就是将元器件放在印制电路板布线区内，布线是

16、否合理不仅影响后面的布线工作，而且对电路板的性能也有很多影响。（1） 布局的重要性布局决定设计质量；布局缺陷不易修改；CAD的自动布局现在难尽人意。（2） 布局的两个前提结构定位工艺空间 夹持边、基准、定位孔、检测（3） 布局要求首先保证电路的功能和性能指标。在此基础上满足工艺性、检测、维修方面的要求。工艺性包括元件的顺序排列、方向、引线间距等生产方面的考虑，在批量生产及采用自动插装机时尤为突出。兼顾美观性、元器件排列整齐，疏密得当。（4） 电气性能考虑信号通畅 输入输出信号尽可能不交叉，信号传输线路最短；功能分区 模拟与数字、强弱信号、高低电平分区；热磁兼顾 发热与热敏感元件尽可能远，考虑电

17、磁兼容；主次有序 保证电路板主要功能元件处于最佳工艺位置。（5） 工艺考虑层面 贴装元器件尽可能在一面，以简化组装工艺；距离 元器件之间的距离的最小限制，根据元件的外形和其他相关性能确定，目前最小为0.10.15mm，一般不小于0.20.3mm；方向 考虑组装工艺，尽可能一致；采用波峰焊工艺时特别要注意元器件方向；均衡 全局观念，防止不同区域的疏密差距过大。（6）布局原则和布放顺序就近原则 当板上对外连接确定后，相关电路部分就应就近安放，避免走远路，绕弯子，尤其忌讳交叉穿插；信号电流原则 按电路的信号流向布放，避免输入输出、高低电平部分分叉；先大后小 先安放占面积较大的元件；先集成后分立 先安

18、放集成电路；先主后次 多块集成电路时先放置主电路。2.布线布线是按照原理图要求将元器件和部件通过印制导线连接成电路。 1）基本原则布线以简短为上，除某些兼有印制元件作用的连线外，所有的印制电路走线都力求简洁，尽可能走线短、直、平滑，特别是低电平、高阻抗部分。其次是分清主次，保证关键电路。2） 四个基本要点（1）密度按照印制电路板的设计规范，以标准网格（0.1in）中穿过的导线图形数量划分为五级密度。五级密度要求可以从标准网格中穿过五条导电图形。若没特殊要求，应适当降低密度，以降低制造难度。（2） 间距选择间距主要考虑导电图形之间的工作电压（表3）。但是实际设计中要留有余地，不可以最小来设计。（

19、3） 线宽选择线宽主要考虑通过该导线的电流，主要是电源线（包括地线）和功率电路部分（表2）。大多数数字电路可以不考虑电流，但是电源线，尤其地线要尽可能宽。（4） 走向一般布线的拐角大于九十度。第二部分：电路板的设计流程1.参数确认：该电路上主要是接地部分和电源部分会通过比很大的电流，主要是电机部分，最大电流为0.1A，所以此处的散热量会很大，根据前表可以粗略设计线宽设置为30mil，这样可以在线宽容许电流的情况下正常工作。考虑到门锁的工作环境还是比较好的，一般处于密封的环境中，温度变化较小，对材料要求不高，可以次之考虑。该电路分为三部分，首先设计的控制电路部分，因其集中了极大部分的电路，电气部

20、分的大小为5800x3800mil的框图，适合门锁的大小，没有特殊的外接电路，通过内置电源供电，在安装时在PCB四角通孔固定。这样可以很稳定地在门内部固定。2. AD的使用 一、控制部分1） 导入原理图，生成网络表并保存。在导入原理图的时候会有一些错误，需要及时更正，本次主要的错误是许多器件没有命名，还有几处重复命名的部分，在初期摸索的时候出现很多问题，主要是生成的PCB版图上没有出现一部分电气元件。 2） 生成PCB界面，并保存。在生成PCB界面后就得设计外边框和电气边框。在mechanical 1层设计外边界，可以比电气边界稍大，以便有余地进行固定孔的设计。然后切换到keep-out la

21、yer进行电气边界的设定，为5800milx3800mil的边界，之后保存。3） 将原理图导入PCB中。执行生效更改，检查生成表中是否有红色的，若存在错误的地方再次返工检查电路原理图，改错。直至所有器件后面都是为止。然后执行执行更改导入器件。4） 元器件自动布局 5） 元器件手动排布6） 设置线宽 7）自动布线这之中一直存在两个绿色的元件，是在自动排版中被重叠的元件，要将其分开后才能正常布线，在这方面花了较多时间。8）检查，手动布线在自动布线之后会有些没有自动布线的部分，切换到top layer进行手动布线即可。完成后保存全部。二、电机部分1）导入原理图，生成网络表。2）生成PCB界面，并保存。设置一个1500milx1000mil的电气边框和较大一点的外边框。3）将原理图导入PCB中。4） 元器件自动布局 5）元器件手动排布6）设置线宽7）自动布线8）检查，手动布线三、IC部分1）导入原理图，生成网络表并保存。2）生成PCB界面，并保存。设置一个1500milx1000mil的电气边框和较大一点的外边框。3）将原理图导入PCB中。4）元器件自动布局（此三步不再冗述）5）元器件手动排布6）设置线宽7） 自动布线8） 检查，手动布线至此，三部分电路板排布完成。