印制电路板工艺设计规范

1、印制电路板工艺设计规范一、目的： 规范印制电路板工艺设计，满足印制电路板可制造性设计的要求，为硬件设计人员提 供印制电路板工艺设计准则，为工艺人员审核印制电路板可制造性提供工艺审核准则。二、范围： 本规范规定了硬件设计人员设计印制电路板时应该遵循的工艺设计要求， 适用于公司 设计的所有印制电路板。三、特殊定义：印制电路板 ( PCB, printed circuit board)：在绝缘基材上，按预定设计形成印制元件或 印制线路或两者结合的导电图形的印制板。元件面( Component Side )：安装有主要器件( IC 等主要器件)和大多数元器件的印制 电路板一面， 其特征表现为器件复杂，

2、 对印制电路板组装工艺流程有较大影响。 通常以顶面 (Top)定义。焊接面 (Solder Side)：与印制电路板的元件面相对应的另一面，其特征表现为元器件 较为简单。通常以底面( Bottom )定义。金属化孔(Plated Through Hole )：孔壁沉积有金属的孔。主要用于层间导电图形的电气 连接。测试孔：设计用于印制电路板及印制电路板组件电气性能测试的电气连接孔。安装孔 ：为穿过元器件的机械固定脚， 固定元器件于印制电路板上的孔， 可以是金属化 孔，也可以是非金属化孔，形状因需要而定。阻焊膜( Solder Mask, Solder Resist )： 用于在焊接过程中及焊接后

3、提供介质和机械屏蔽 的一种覆膜。焊盘(Land, Pad)： 用于电气连接和元器件固定或两者兼备的导电图形。 其它有关印制电路的名词述语和定义参见GB2036-80 印制电路名词述语和定义 。QFP(Quad Flat Package)：方形扁平封装。PLCC ( Plastic Leaded Chip Carrier )：有引线塑料芯片栽体。 DIP (Dual In-line Package )：双列直插封装。SIP( Single inline Package )：单列直插封装 SOP( Small Out-Line Package )：小外形封装。 SOJ( Small Out-Lin

4、e J-Leaded Package )：J 形引线小外形封装。 COB ( Chip on Board )：板上芯片封装。片式元件( CHIP )：片式元件主要为片式电阻、片式电容、片式电感等无源元件。根据 引脚的不同，有全端子元件(即元件引线端子覆盖整个元件端)和非全端子元件， 一般的普 通片式电阻、电容为全端子元件，而像钽电容之类则为非全端子元件。THT ( Through Hole Technology )：通孔插装技术 SMT ( Surface Mount Technology )：表面安装技术四、规范内容：电子装联工艺中有多种加工工艺，包括SMT 、THT 和 SMT/THT 混

5、合组装，根据我司特点，建议优选下列加工工艺：单面 SMT (单面回流焊接技术) 此种工艺较简单。典型的单面 SMT 其 PCB 主要一面全部是表面组装元器件。根据我 司实际情况， 可以将单面 SMT 概念略微放宽一些， 即 PCB 主要一面上可以有少量符合回流 焊接温度要求和通孔回流焊接条件的 THT 元器件， 采用通孔回流焊接技术焊接这些 THT 元 器件，另外考虑到节省钢网， 也可以允许在有少量 SMT 元器件采用手工焊接， 手工焊接 SMT 元器件的封装要求如下：引线间距大于 0.5mm（不包括 0.5mm）的器件，片式电阻、 电容的封装尺寸不小于 0603， 不要有 0402 排阻，不

6、要有 BGA 等面阵列器件。也可以手工焊接少量 THT 元件。加工工艺为：锡膏涂布元器件贴装回流焊接手工焊接单面 SMT+THT 混装（单面回流焊接，波峰焊接） 此类工艺是一种常用的加工方法， 因此在 PCB 布局时， 尽可能将元器件都布于同一面， 减少加工环节，提高生产效率。加工工艺为：锡膏涂布元器件贴装回流焊接插件波峰焊接元器件布局通则 在设计许可的条件下， 元器件的布局尽可能做到同类元器件按相同的方向排列， 相同功 能的模块集中在一起布置；相同封装的元器件等距离放置，以便元件贴装、焊接和检测。PCB 板尺寸的考虑PCB 拼板尺寸： 70mm70mm 310mm 240mm 。 工艺边PC

7、B 板上至少要有一对边留有足够的传送带位置空间，即工艺边。 PCB 板加工时，通 常用较长的对边作为工艺边， 留给设备的传送带用， 在传送带的范围内不能有元器件和引线 干涉，否则会影响 PCB 板的正常传送。工艺边的宽度不小于 5mm 。如果 PCB 板的布局无法满足时，可以采用增加辅助边或拼 板的方法。PCB 板做成圆弧角直角的 PCB 板在传送时容易产生卡板，因此在设计 PCB 板时，要对板框做圆弧角处 理，根据 PCB 板尺寸的大小确定圆弧角的半径（ 5mm）。拼板和加有辅助边的 PCB 板在辅 助边上做圆弧角。元器件体之间的安全距离 考虑到机器贴装时存在一定的误差， 并考虑到便于维修和

8、目视外观检验， 相邻两元器件 体不能太近，要留有一定的安全距离。QFP、PLCC此两种器件的共同特点是四边引线封装，不同的是引线外形有所区别。 QFP 是鸥翼形 引线， PLCC 是 J 形引线。QFP、 PLCC 器件通常布在 PCB 板的元件面，若要布在焊接面进行二次回流焊接工艺， 其重量必须满足：每平方英寸焊角接触面的承重量应小于等于 30 克的要求。SOIC 器件 小外形封装的器件有多种形式，有SO、 SOP、 SSOP、TSOP 等，其共同特点都是对边引线封装。此类器件适合回流焊接工艺，布局设计要求与 QFP 器件相同。PCB 布线通用规则： 在设计印制线路板时，应注意以下几点：（1

9、）从减小辐射骚扰的角度出发，应尽量选用多层板，内层分别作电源层、地线层，用以降 低供电线路阻抗， 抑制公共阻抗噪声， 对信号线形成均匀的接地面， 加大信号线和接地面间 的分布电容，抑制其向空间辐射的能力。(2) 电源线、地线、印制板走线对高频信号应保持低阻抗。在频率很高的情况下，电源线、 地线、或印制板走线都会成为接收与发射骚扰的小天线。 降低这种骚扰的方法除了加滤波电 容外， 更值得重视的是减小电源线、 地线及其他印制板走线本身的高频阻抗。因此，各种印 制板走线要短而粗，线条要均匀。(3) 电源线、地线及印制导线在印制板上的排列要恰当，尽量做到短而直，以减小信号线与 回线之间所形成的环路面积

10、。(4) 时钟发生器尽量靠近到用该时钟的器件。(5) 石英晶体振荡器外壳要接地。(6) 用地线将时钟区圈起来，时钟线尽量短。(7) 印制板尽量使用 45折线而不用 90 折线布线以减小高频信号对外的发射与耦合。(8) 单面板和双面板用单点接电源和单点接地；电源线、地线尽量粗。(9) I/O 驱动电路尽量靠近印刷板边的接插件，让其尽快离开印刷板。(10) 关键的线要尽量粗，并在两边加上保护地。高速线要短而直。(11) 元件引脚尽量短，去耦电容引脚尽量短，去耦电容最好使用无引线的贴片电容。(12) 对 A/D 类器件，数字部分与模拟部分地线宁可统一也不要交叉。(13) 时钟、总线、片选信号要远离

11、I/O 线和接插件。(14) 模拟电压输入线、参考电压端要尽量远离数字电路信号线，特别是时钟。(15) 时钟线垂直于 I/O 线比平行 I/O 线干扰小，时钟元件引脚需远离 I/O 电缆。(16) 石英晶体下面以及对噪声敏感的器件下面不要走线。(17) 弱信号电路，低频电路周围不要形成电流环路。(18) 任何信号都不要形成环路，如不可避免，让环路区尽量小。PCB 板的地线设计在电子设备中， 接地是控制干扰的重要方法。 如能将接地和屏蔽正确结合起来使用， 可 解决大部分干扰问题。电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地) 、数字地(逻 辑地)和模拟地等。(1) 正确选择单点接地与多点接地在

12、低频电路中，信号的工作频率小于 1MHz ，它的布线和器件间的电感影响较小，而接 地电路形成的环流对干扰影响较大， 因而应采用一点接地。 当信号工作频率大于 10MHz 时， 地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。当工作频率在 110MHz 时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。高频电路宜采用多点串联接地， 地线应短而粗， 高频元件周围尽量布置栅格状大面积接 地铜箔。(2) 将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路， 又有线性电路， 应使它们尽量分开， 而两者的地线不要相 混，分别与电源端地线相连。要尽量加大线性电路的接地

13、面积。(3) 尽量加粗接地线 若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳， 抗噪声性能变坏。 因此应将接地线尽量加粗， 使它能通过三倍于印制线路板的允许电流。 如 有可能，接地线的宽度应大于 3mm。(4) 单层 PCB 的接地线在单层(单面) PCB 中，接地线的宽度应尽可能的宽，且至少应为 1.5mm(60mil) 。由 于在单层 PCB 上无法实现星形布线，因此跳线和地线宽度的改变应当保持为最低，否则将 引起线路阻抗与电感的变化。(5) 双层 PCB 的接地线在双层(双面) PCB 中，对于数字电路优先使用地线栅格 /点阵布线，这种布线方式可 以减少接地阻

14、抗、接地回路和信号环路。像在单层 PCB 中那样，地线和电源线的宽度最少 应为 1.5mm 。另外的一种布局是将接地层放在一边， 信号和电源线放于另一边。 在这种布置方式中将 进一步减少接地回路和阻抗。此时，去耦电容可以放置在距离 IC 供电线和接地层之间尽可 能近的地方。(6) 地的铜填充在某些模拟电路中， 没有用到的电路板区域是由一个大的接地面来覆盖， 以此提供屏蔽 和增加去耦能力。但是假如这片铜区是悬空的(比如它没有和地连接) ，那么它可能表现为 一个天线，并将导致电磁兼容问题。PCB 设计时的电路措施我们在设计电子线路时， 比较多考虑的是产品的实际性能， 而不会太多考虑产品的电磁 兼容

15、特性和电磁骚扰的抑制及电磁抗干扰特性。用这样的电路原理图进行 PCB 的排板时为 达到电磁兼容的目的， 必须采取必要的电路措施， 即在其电路原理图的基础上增加必要的附 加电路，以提高其产品的电磁兼容性能。实际PCB 设计中可采用以下电路措施：(1) 可用在 PCB 走线上串接一个电阻的办法，降低控制信号线上下沿跳变速率。(2) 尽量为继电器等提供某种形式的阻尼(高频电容、反向二极管等) 。(3) 对进入印制板的信号要加滤波，从高噪声区到低噪声区的信号也要加滤波，同时用串终 端电阻的办法，减小信号反射。(4) MCU 无用端要通过相应的匹配电阻接电源或接地。 或定义成输出端， 集成电路上该接电

16、源、地的端都要接，不要悬空。(5) 闲置不用的门电路输入端不要悬空，而是通过相应的匹配电阻接电源或接地。闲置不用 的运放正输入端接地，负输入端接输出端。(6) 为每个集成电路设一个高频去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。(7) 用大容量的钽电容或聚酯电容而不用电解电容作电路板上的充放电储能电容。使用管状 电容时，外壳要接地。五、结束语印制线路板是电子产品最基本的部件， 也是绝大部分电子元器件的载体。 当一个产品的 印制线路板设计完成后， 可以说其核心电路的骚扰和抗扰特性就基本已经确定下来了， 要想 再提高其电磁兼容特性， 就只能通过接口电路的滤波和外壳的屏蔽来“围追堵截” 了，这样 不但大大增加了产品的后续成本， 也增加了产品的复杂程度， 降低了产品的