印制电路板(PCB)设计

1、印刷电路板（pcb）设计1基本原则在进行印制板设计时，应考虑以下三个基本原则。1.1电气连接的准确性印制板设计时，应使用电原理图所规定的元器件，印制导线的连接关系应与电原理图导线连接关系 相一致，印制板和电路原理图上元件序号必须一一对应，非功能跳线（仅用于布线过程屮的电气连接） 除外。注：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没的导线，应在相应文件（如原理 图上）上做相应修改。1.2可靠性和安全性印制板电路设计应符合相应电磁兼容和电器安规标准的要求。1.3工艺性印制板电路设计时，应考虑印制板制造工艺和电控装配工艺的要求，尽可能有利于制造、装配和维 修，降低焊接不良率。2技术要求2

2、.1印制板的选用2.1.1印制电路板板层的选择家用电器考虑产品的经济性，一般首选单而板，其次双而板。2. 1.2印制电路板的材料2.1.2.1双面板应采用玻璃纤维板fr-4，单面板应采用半玻纤板cem-1或者纸质板fr-1。2. 1.2. 2印制板材料的厚度选川1.6mm,单面铜层厚度一般力1盎司。2.1.3印制电路板的工艺要求双面板原则上应该是喷锡板或镀金板，中.面板原则上应该是抗氧化膜工艺的板。2.2自动插件和贴片方案的选择双面板尽可能采用贴片设计，单面板一般采用自动插件方案设计；接合pcb的大小、emc、安全 以及批量生产效率的考虑，在有必要时可采用贴片和自动插件方案的混合工艺设计，但需

3、合理考虑插件 和贴片的元件数量的分配，一般情况下一块大拼板机插和贴片元件数量均需在25个元件以上（有贴片1c 的不受此限制），一般情况下禁止pcb采取同一面既有红胶又有锡膏的工艺。2. 3布局2.3.1印制电路板的结构尺寸2. 3. 2贴片板的尺寸必须控制在k;度100mm300mm之间，宽度在50mm250mm之间；插件板的尺寸必须控制在长度50mm330mm之间，宽度在50mm250mm之间，过大不易控制板的变形，过小要采 川拼板设计以提高生产效率。fcb的外围边框线体线宽统一定力0.127mm。尺寸小于50mm*50mmpcb 应进行拼板。最佳拼板：平行传送边方向的v-cut线数量3 （

4、对于细长的单板可例外），如下图：2 条 vut-4-v-cut传送方传送方问 优迭2. 3. 2.1印制板的两条长边应平行，不平行的要加工艺边，以便于生产加工过程中的设备传输。对于板 而积较人，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。2. 3. 2. 2印制电路板应有数量不小于3个的测试工装用的不对称定位孔，定位孔的直径可选择4mm,直 径误差为+0.05/-0mm，孔距的公差要求在±0.08mm之内；定位孔、安装孔周围0.5mm范围内不能有铜 箔（防止过波峰时孔内填锡）；放置时应尽量拉开距离，且距离板边缘至少有2mm以上的间

5、距，保证 在生产时针床、测试工装等地方便。2. 3. 2. 3自动插件工艺的印制电路板的定位尺寸应符合自动插件机的工艺要求。详见附录a。2. 3. 2. 4自动贴片工艺的印制电路板的定位尺寸应符合自动贴片机的工艺要求。在有贴片的pcb板上，为提高贴片元件的贴装的准确性，应在贴片层放置两个校正标记（marks）, 分别设于pcb的一组对角上，并且不对称；标记直径lmm的焊盘，标记部的铜箔或焊锡从标记屮心圆 形的4mm范围内应无阻焊区或图案，如下图：丁 pcb marks/ 不能有阻焊区和图案内径与外径比为1: 4，y2. 3. 2. 5机插和贴片浞合工艺的特殊要求2. 3. 2. 5.1贴片板为

6、锡膏板采収先贴片后插件的混合工艺，除/分别满足贴片和机插的工艺要求外，贴片元件需与插件元件焊盘 间距有2.5mm以上的距离。（因插件引脚长度为1.2-1.8mm范围）。2. 3. 2. 5. 2贴片板为红胶板采取先机插后贴片的混合工艺，除了分别满足贴片和机插的工艺要求外，贴片元件需于插件元件引 脚有1mm以上的距离。2. 3. 3焊接方向2. 3. 3.1 般情况下，印制电路板过波峰焊的方向，应平行于印制电路板的长边，垂直于印制电路板的 短边；如下图。2. 3. 3. 2过波峰方向必须与元件脚间距密（小于2.54mm）的1c及接插座连接线等器件的长边方向一致; 容易松动的元器件尽量不要布在波峰

7、方向的尾部。如下图。2. 3.3.3 pcb过波峰方向应在元件面的丝印层上有明确、淸晰的箭头标识；如下图。i过波峰方向2. 3. 4器件的布局2. 3. 4.1工艺设备对器件布局的要求2. 3.4. 1.1采川自动插件工艺的印制电路板的器件布局应符合自动插件机的工艺要求。详见附录a。2. 3. 4. 2元器件的放置需考虑元器件高度，元件布局应均匀，紧凑，美观，重心平衡，并且必须保证安 装。2. 3. 4. 2.1任何元件本体之间的间距尽可能达到0.5mm以上，不能紧贴在一起，以防元件难插到位或 不利散热；大功率电阻（1w以上）本体与周边的元器件本体要有2mm以上的间隙，原则上大功率电阻需 进行

8、卧式设计。2. 3. 4. 2. 2元器件布局应和板盒装配互相匹配，高个子元器件尤其是插针继电器、风机电容、强电插座、 大功率电阻、互感器等在装配进电控盒后，最高处与盒体应有3mm以上的间隙。2. 3. 4. 2. 3元器件布局应考虑重心的平衡，整个板的重心应接近印制电路板的几何中心，不允许重心偏 移到板的边缘区（1/4面积）。2. 3. 4. 3插件、焊接和物料周转质量对器件布局的要求2. 3. 4. 3.1同类元件在电路板上方向要求尽量保持一致（如二极管、发光二极管、电解电容、插座等）， 以便于插件不会出错、美观，提高生产效率。2. 3. 4. 3. 2金属外壳的晶体振荡器，为了防震尽可能

9、用卧式设计并加胶固定。2. 3. 4. 3. 3贴片元件（尤其是厚度较高的贴片元件）长轴放置方向应该尽可能垂直于波峰焊前进方向，以 尽量避免产生阴影区。电阻、电容二极管三极管过波峰方向2. 3. 4. 3. 4贴片元件放置的位置至少离撕板之v槽4mm间距，并且贴片元件必须长轴放置方向平行v 槽线。电阻、电容二极管三极管v槽线2. 3. 4. 3. 5对于贴片元件。相邻元器件焊盘之间间隔不能太近，建议按下述原则设计。对于需波峰焊加工的单板背时器件不形成阴影效应的安全距离己考虑波峰焊工艺（红胶工艺）的smt器件距离要求如下：1）相同类型器件距离-b相同类型器件的封装尺寸与距离关系相同类型器件的封装

10、尺离关系（表3:傳盘间距l ( mm/mil)器件木体叫州b （mm/mil）进小f«j矩推荐闾跑.最小间矩推荐阆距06030.76/301.27/500.76z301.27/5008050.89/351.27/500.89/351.27/5012061.02/401.27/501.02/401.27/50s12061.02/401.27/501.02/401.27/50sot封装1.02/401.27/501.02/401.27/50例电蒋3216、35281.02/401.27/501.02/401.27/50识也容6032、73431.27/501.52/602.03/802.

11、54/100sop1.27/501.52/60 so2. 3. 4. 3. 6多芯插座、连接线组、脚间距密集（间距小于2.54mm）的dip封装1c，其长边方向要与过 波峰方向平行，并且在该元件的顺波峰方向的最后引脚焊盘上增加假焊盘或加大原焊盘的ifif积，以吸收 拖尾焊锡解决连焊问题；2. 3. 4. 3. 7根据chip大小，把小的部品配賈在焊接进行方向前沿，减少skip（阴影）现象。阴影是 指被配置在前部的部品的度所遮挡，配置在后部的chip的锡u:减少的现象。.ti * * * 參 9 *> 矗麄 邐量攀 獻 既j.p.戒象发生香如 術查巨品体的.sh姻胭么.发生sklelfch

12、l p町的i耶莴不平"乏劭rni时，必项把不的进行方向前沿.fis及t.时踊惠的音卩品涌茂的.1.日僚.以上 ；圓兩的间隔i2. 3. 4. 3. 8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。2. 3. 4. 4器件布局应符合电磁兼容的没计要求。2. 3. 4. 4. 1单元电路应尽可能靠在一起。2.3.4. 4.2温度特性敏感的器件应远离功率器件。2. 3. 4. 4. 3关键电路，如复位、吋钟等的器件应不能靠近大电流电路。2.3.4. 4.4退藕电容要靠近它的电源电路。2. 3. 4. 4. 5回路而积应最小。2. 4元器件的封装和孔的设计2.4

13、.1元器件封装库每个公司一般有自己的标准封装库，对于练习，nj采用protel自带的封装库。2.4.2元器件的脚间距2. 4. 2. 1对于手插：色环也阻、二极管类苓件脚距统一力在8mm、10mm、15mm。跳线脚距统一在6mm； 8mm; 10mm； 15mm；4.4.2.3机插元件：为提高插件机的效率，卧式元件跨距距必须大于元件本体长度+2.7mm，即元件引线 两端留有1.3mm以上长度用来弯脚。要求跳线长度不得大于25mm，不小于6mm;色环电阻的脚距尽 可能统一成1/6w电阻为大于等于8mm, 1/4w电阻为大于等于10mm;对于玻璃二极管（1n4148,1n5242 稳压管等）的脚距

14、需大于等于6mm;对于塑封二极管（1n4007, 1n4749等）的脚距需大于等10mm。 有弯脚带式来料（瓷片电容，热敏电肌等）的脚距统一为5mm。插件三极管类推荐采用三孔一线，每 孔相距2.5mm的封装。2. 4. 2. 2元件封装外框应不小于安装接插件后的投影区，以保证安装接插件后元件之间有一定的间隙。2.4. 3孔间距力提高印制板加工的可靠性，相邻元器件的两孔的孔距应保证1.5mm以上。 2. 4. 3. 1孔径的设计如下表1规定表1元件孔径设计引线直径设计孔径（精度：±0.（）5）单而双而手插.机插手插.机插0.5以下0.750.90.81.00.8 ±0.051

15、.()1.21.11.25d （0.9或以上）d+0.3不能机插d+0.3不能机插2.4.4金属化孔2. 4. 4. 1不能用单一的金属化孔传导大电流（0.5a以上）。2.5焊盘设计2.5.1焊盘的形状和尺寸2. 5. 1. 1以pcb标准封装库中元件的焊盘形状和尺寸为准。2. 5.1.2所有焊盘单边最小不小于0.25mm,整个焊盘直径最大不大于元件孔径的3倍。插件元件每排引脚为较多，以焊盘排列方叫平行进板方叫布貫器件时，当相邻焊盘边缘间距小于l.onun 时，推荐采用椭圆形焊盘或加偷锡焊盘。析j圆焊盘d1=d2pitch将线關箔开放为 棚作为窃锡焊盘波峰焊方向dl=d2当x4,诜用椭阓惶盘

16、当x>y,选用圆形2. 5. 1.3对于插件式的元器件，为避免焊接吋山现铜箔断裂现象，且单面的连接盘应用铜箔完全包覆; 而双面板最小要求应补泪滴；如图：2. 5.1.4大面积铜皮上的焊盘应采用菊花状焊盘，不至虚焊。如果印制板上有大面积地线和电源线区, 应设计力网格的填充。如图：4.5.1.11同一线路中的相邻零件脚或不同hn间距的兼荇器件，要有单独的焊盘孔，特别是封装兼容的 继电器的各兼容焊盘之间要连线，如因pcb layout无法设置单独的焊盘孔，两焊盘周边必须用阻焊漆围住。醐逐， 醐番 曬樋 賜4.5.1.12相临焊盘边缘距离小于1mm时，焊盘之间必须加阻焊漆。4. 5. 2制造工艺

17、对焊盘的要求4. 5. 2. 1贴片元器件两端没连接插装元器件的必须增加测试点。4. 5. 2. 2有电气连接的孔所在的位置必须加焊盘，保证pcb上所有的网络必须有1个以上的测试点。4. 5. 2. 3单面板若有手焊元件，要开走锡槽，方向与过锡方向相反，宽度视孔的大小为0.3mm到0.8mm；如下图:0.30.8隱4. 5. 2. 4焊盘大小尺、r与间距要 与贴片元件尺、r相匹配。4.6布线设计4. 6.1网络表4. 6.1.1印制板图纸都必须有完整的网络表以保证可靠的电气连接关系。4. 6. 2制造工艺对布线的要求4. 6. 2.1为了 i±线路通过更大的电流，通常会采用宽线路上大

18、面积露铜设计，以便过波峰吋上锡。4. 6. 2. 2为了防止印制电路板焊接工艺时的严重髙温变形，铜箔线路的铺设应均匀、对称。特别是贴片 工艺时，贴片元件焊盘的热应力应最小。贴片元件引脚与大而积铜箔连接时，应增加隔热焊盘以进行热 隔离处理，如下图：三三三ii 三酔三lll1焊盘两端走线均匀 或热容ht相，错误正确忤做与锏箔间以”米”宁或” i ”卞形迮技4.6.2.3贴片1c焊盘间的布线，同一网络排线时，应设计成在外部能用肉眼确认。证00mooc<><> <<><><><>00000 0 0 04. 6.3电气可靠性对

19、布线的要求4. 6. 3. 1应尽量降低同一参考点的电路的连接导线的导线电阻。当耑要考虑时，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。4. 6. 3. 2导线宽度应符合印制导线的电流负载能力要求，并尽可能的留有余量，以提高可靠性。4. 6. 3. 3每1mm宽的印制导线允许通过的电流力la（35um的铜箔厚度）4. 6. 3. 4导线间距应符合43.3.4爬电距离、电气间隙的要求。4. 6. 4印制板工艺对导线的要求4. 6. 4. 1单而导线间距至少为0.3mm以上。双而可减小至0.25mm以上.4.7丝印设计4. 7.1印制电路板元件顶而必

20、须标识元件代号，元件具体参数伉可以根据印制板的具体怡况选择是否标 识，元件外型和丝印方向与元件实物方向应保持理解一致，不能有引起误解可能，并在印制板上增加机 型选择及功能选择说明表。所有元器件必须有丝印代号且代号不能重复，同时应与电路原理图元件标号 保持一致。附录aa. 1定义元件本体：指元件除引脚外的外尺寸。a. 1.1自动插件机对pc b板的要求：板厚要求 t=1.6±0.15mm p cb板外形的公差为±0.05mm. 板子弯曲度上弯最大力0.5mm，下弯最大力1.2mm。如图:ein插件方向c5图a. 1 为提高插件机的效率，一个拼板至少应大于25个可插的点。a.1.2自动插件机对pcb板孔径的要求 用自动插件机，元件孔径需加大，最小孔径必须大于0.8mm。 定位孔：用于自动插件的pcb板应有两个定位孔，第一个机插定位孔对应的短边在离另一长 边8-10min的距离处不能有缺口，其具体要求如下图： 插件元件孔中心离板边（导轨内两侧板边）的最小距离为5mm。