工程师必看PCB布局和走线规则

1.目的标准电源产品的PCB布局设计、PCB工艺设计、PCB安规及EMC设计，规定PCB设计的相关参数，使得PCB的设计满足可生产性、可测试性、符合安规、EMC等的技术标准要求，在产品设计过程中构建产品的工艺、技术、质量、本钱优势。表达DFM(DesignForManufacture)的原那么，提高生产效率和改善产品的质量2.适用范围本标准适用于本公司的电源产品的PCB设计3.说明本标准之前的相关标准、标准的内容如与本标准的规定相抵触的，以本标准为准。假设客户有特殊要求那么以客户要求为准!二合一电源中非电源局部按非电源产品标准执行4.引用/参考标准或资料TS—S0902023001<<信息技术设备PCB安规设计标准>>TS—SOE0199001<<电子设备的强迫风冷热设计标准>>TS—SOE0199002<<电子设备的自然冷却热设计标准>>IEC60194<<印制板设计、制造与组装术语与定义>>〔PrintedCircuitBoarddesignmanufactureandassembly-termsanddefinitions〕IPC—A—600F<<印制板的验收条件>>〔Acceptablyofprintedboard〕IEC609505.标准内容5.1.创立PCB文件5.1.1.结构工程师将客户提供的结构图转为PCB设计所需的dxf文件格式，PCB设计人员根据结构图〔pdf文件和dxf文件〕创立PCB文件：首先确定板的属性，如：单面板、双面板等等5.1.2.PCB设计工程师将初始PCB图〔由原理图设计人员提供的已导入元器件封装的PCB文件〕转入到已创立的PCB文件中，并确认转入前后的一致性5.1.3.PCB设计工程师根据要求设定PCB的各层定义，Top层，Bottom层按照结构图的正、反面定义5.1.4.PCB设计工程师对PCB文件进行相关规那么属性设置5.2.PCB布局5.2.1.根据结构图设置板框尺寸；布置安装孔、接插件等需要定位的器件，赋予这些安装孔和器件不可移动属性5.2.2.根据结构和生产工艺要求设置印制板的禁止布线区、禁止布局区。如：安装孔周围，工艺边附近〔工艺边的宽度为3mm〕等5.2.3.贴片元器件距板边的距离〔拼板时考虑〕为：垂直方向摆放时﹥120mil；平行方向摆放时﹥80mil5.2.4.综合考虑PCB性能和加工的效率选择加工流程：加工工艺的优选顺序为，单面插装→一面贴、一面插装，一次波峰成型→双面贴装。根据加工工艺的要求确定拼板方式，如果采用过波峰焊的加工工艺，还应确定过波峰焊时PCBA的走动方向5.2.5.布局操作：一、要依照各模块电路的特性，遵照“先大后小，先难后易〞的布置原那么，即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。.二、参考原理图，根据电路的特性安排主要元器件布局。三、要考虑各元件立体空间协调与安规距离的符合5.2.6.过锡方向分析，散热分析，风向及风流量考虑(如：散热片应怎样放、多厚、散热牙(翼)方向、散热面积多大最利于散热、散热片材质要求、辅助散热、风道方向、PIN脚稳固性、可靠度等)5.2.7.布局应尽量满足以下要求:初级电路与次级电路分开布局；交流回路,PFC、PWM回路，整流回路，滤波回路这四大回路包围的面积尽量小,各回路中功率元件引脚彼此尽量靠近，控制IC要尽量靠近被控制的MOS管，控制IC周边的元件尽量靠近IC布置5.2.8.电解电容不可触及高发热元件，如大功率电阻，变压器，散热片5.2.9所有金属管脚不能紧靠在相邻元件本体上，以防过锡时高温使元件管脚烫伤其它元件外壳而短路或爆裂5.2.10.发热元件一般应均匀分布，以利于单板和整机的散热，除温度检测元件以外的温度敏感器件应远离发热量大的元器件5.2.11.跳线不要放在IC及其它大体积塑胶外壳的元件下，防止短路或烫伤别的元器件。SOL5.2.12.SMD封装的IC摆放的方向必需与过锡炉的方向成平行，不可垂直,如以下图SOL5.2.13.SMD封装的IC两端尽可能要预留2.0mm的空间不能摆元件，为了预防两端SMD元件吃锡不良。如果布局上有困难，可允许预留1.0mm的空间5.2.14.多脚元件应有第1脚及规律性的脚位标识〔双列16PIN以上和单排10PIN以上均应进行脚位标识〕PFCMOS和PWMMOS散热片必须接地，以减少共模干扰5.2.15.对热敏感元件(如电解电容、IC、功率管等)应远离热源，变压器、电感、整流器等；发热量大的元件应放在出风口或边缘；散热片要顺着风的流向摆放；发热器件不能过于集中5.2.16．功率电阻要选用立插封装摆放，以便散热或防止烧坏板子；如果是卧插封装，作业时一定要用打KIN元器件5.2.17.考虑管子使用压条时,压条与周边元件不能相碰或出现加工抵触5.2.18.贴片元件间的间距：a.单面板：PAD与PAD之间要求不小于0.75mmb.双面板：PAD于PAD之间要求不小于0.50mmc.单面板/双面板：PAD于板边间距要求不小于1.0mm;防止折板边损坏元件〔机器分板〕；d.贴片元件与A/I或R/I元件间的距离如图：5.2.19.按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准布局5.2.20.器件布局栅格的设置，一般IC器件布局时，栅格应为10、20mil,小型外表安装器件，如外表贴装元件布局时，栅格设置应不少于10mil5.2.21.如有特殊布局要求，应同原理图设计人员沟通后确定，需用波峰焊工艺生产的PCB板，其紧固件安装孔和定位孔都应为非金属化孔。当安装孔需要接地时,应将该安装孔作成梅花孔5.2.22.布局完成后要求原理图设计者检查器件封装的正确性及布局合理性，并且确认接插件的引脚与信号对应关系〔比方：FUSE所接的输入端为L端等〕，经确认无误前方可开始布线5.3.PCB铜箔走线距离5.3.1依照IEC60950-1/GB4943-2001〔IT类〕标准要求：最小〔空气间隙〕爬电距离为：初、次级间：〔4.0〕5.0mm〔≥150Vin〕，〔1.6〕3.2mm〔≤150Vin〕初级对大地：(2.0)2.5mm〔≥150Vin〕，〔1.0〕1.6mm〔≤150Vin〕初级对功能地：〔4.0〕5.0mm〔≥150Vin〕，〔1.6〕3.2mm〔≤150Vin〕次级对大地或功能地：(0.4)0.8mm〔≥150Vin〕；(0.4)0.8mm〔≤150Vin〕L对N：〔2.0〕2.5mm〔保险之前〕；〔1.0〕1.5mm〔保险之后至大电解处〕〔≥150Vin〕〔1.0〕1.6mm〔保险之前〕；(0.4)0.8mm〔保险之后至大电解处〕〔≤150Vin〕电气间隙与爬电距离不区分：原边其他直流高压：1.5mm〔≥150Vin〕；0.8mm〔≤150Vin〕同类型线路间最小距离：0.5mm〔SMT0.4mm〕，局部短线可以用到0.4mm〔SMT0.35mm〕。5.3.2依照IEC600065-1/GB8898-2001〔AV类〕标准要求：最小空气间隙与爬电距离为：〔此标准两类距离不区分〕初、次级间： 6.0mm〔≥150Vin〕，4.4mm〔≤150Vin〕初级对大地： 3.0mm〔≥150Vin〕，2.2mm〔≤150Vin〕初级对功能地：6.0mm〔≥150Vin〕，4.4mm〔≤150Vin〕次级对大地或功能地： 0.9mm〔≥150Vin〕；0.9mm〔≤150Vin〕L对N： 3.0mm〔保险之前〕；1.7mm〔保险之后至大电解处〕〔≥150Vin〕2.2mm〔保险之前〕；0.9mm〔保险之后至大电解处〕〔≤150Vin〕电气间隙与爬电距离不区分：原边其他直流高压：1.7mm〔≥150Vin〕；0.9mm〔≤150Vin〕同类型线路间最小距离：0.5mm〔SMT0.4mm〕，局部短线可以用到0.4mm〔SMT0.35mm〕注：1.以上为普通布板情况，特殊情况或未到之处请咨询安规工程师2.初、次级同时靠近一个地时，初级到地距离+次级到地距离≥初、次级间距离5.4.PCB布线5.4.1.为了保证PCB加工时板边不出现断线的缺陷，PCB布线距离板边不能小于0.5mm5.4.2.在布线时,不能有90度夹角的走线出现5.4.3.IC相邻PIN脚不允许垂直于引脚相连5.4.4.各类螺钉孔的禁布区范围内禁止有走线5.4.5.逆变器高压输出的电路间隔要大于240mil,否那么开槽≥1.0mm,并有高压符号标示5.4.6.铜箔最小间距:单/双面板0.40mm,特殊情况可以减小，但不超过4处5.4.7.设计双面板时要注意，底部有金属外壳或绕铜线的元件，因插件时底部与PCB接触，顶层的焊盘要开小或不开，同时顶层走线要避开元件底部,以防短路发生不良。5.4.9.双面板锰铜线顶层不要铺铜，锰铜线孔不做金属化；(锰铜丝等作为测量用的跳线，焊盘过孔要做成非金属化；假设是金属化，那么焊接后，焊盘内的那段电阻将被短路，电阻的有效长度将变小而且不一致，从而导致测试结果不准确)。5.4.10.布线时交流回路应远离PFC、PWM回路。5.4.11.PFC、PWM回路要单点接地。5.4.12..有金属与PCB接触的元件，禁止下面有元件跳线和走线。5.4.13.金属膜电阻下不能走高压线〔针对多面板〕。5.4.14.反应线应尽量远离干扰源(如PFC电感、PFC二极管引线、MOS管)的引线，不得与它们靠近平行走线。5.4.15.变压器下面禁止铺铜、走线及放置器件。5.4.16.假设铜箔入焊盘的宽度较焊盘的直径小时，那么需加泪滴，如以下图。经常需拆取的元件，引脚焊盘周围须加大铺铜面积，以防拆取元件造成翘皮，如插座多PIN脚、晶体脚、单焊盘铜箔等有可能经常取插维修之焊盘。5.4.17.布线要尽可能的短，特别是EMI线路，主回路及局部回路与电源线,大电流的铜箔要求走粗；主回路及各功能模块的参考点或地线要分开。5.4.18.ICT测试焊盘:测试焊盘直径以1.0mm为准，测试点与测试点之间不小于1.5mm，每个网络上不少于一个测试点，ICT测试治具作好后，其测试焊盘禁止移动，非不得已事先要与TE商量。5.4.19.(过孔/贯穿孔)大小定义：a.信号线过孔/贯穿孔一般可设置0.5～1mm。b.过孔/贯穿孔不能放于SMD之焊盘中。c.加载铜箔加过孔/贯穿孔时一般设置1.0mm，如接地，功率线等。d.定位孔距器件或线路的平安距离大于15Mil,禁止布线。5.4.20.如果接地是以焊接方式接入的,接地焊盘应设为通孔焊盘，接地孔直径≥3.5mm。5.4.21.PCB板上的散热孔其直径不可大于3.0mm。5.4.22.线条宽度要满足最大电流要求≥1mm/1A〔铜厚1盎司〕。5.4.23.走线时IC的下方尽可能只走地线、电源线，尽可能在IC周围构成GND短路环。同时尽可能构造初级GND短路环、次级GND短路环，以减少干扰。5.4.24.当需要增加跳线时，跳线的命名为J1，J2......Jn,跳线的种类是以2.5mm的倍数增加，比方5.0mm;7.5mm;10mm......30mm等等。5.4.25.裸露跳线下不能有走线和铺铜，以防止和板上的铜皮短路，绿油不能作为有效的绝缘。5.4.26.所有元器件的焊盘禁止大面积铺铜(即要做"热焊盘"或"花孔")。5.4.27.信号地与功率地要分开铺铜。5.4.28.假设电源初次级共金属件或外壳为金属机壳，那么需同结构、安规、工艺共同讨论电源周边布线及放元件的方式，决定是否需要加辅助绝缘材料等5.5.铺设防焊5.5.1.主回路、大电流的铜箔上需铺设防焊，即增加拉载能力又帮助散热。5.5.2.AI元件在以下图所示阴影范围内禁止有非相同网络的走线和铺铜,也不可以放置其他贴片元件。5.5.3.在高发热元件引脚下的铜箔要求铺设防焊以加强吃锡帮助散热。5.5.4.大面积铺设防焊时可采用网状格式铺设。5.5.5.针对大功率电源，L↔GN↔G共模电感要加放电锯齿，锯齿间要设防焊开窗；5.5.6.A/I元件(如电阻、二极管、跳线)PIN脚下方防焊要闪开，防止过锡时发生短路。SOL5.5.7.需要过锡后才焊接的元件，焊盘要开流锡槽(C型孔)，方向与过锡方向相反，宽度视孔的大小为0.5mm到1.0mm,如以下图：SOL正确正确错误码脱锡焊盘插件元件每排引脚数较多，以焊盘排列方向平行于进板方向布置器件时。当相邻焊盘边缘间距为0.6mm-1.0mm时，须增加偷锡焊盘：1.偷锡焊盘须加于元件出波峰焊端。2.偷锡焊盘形状与元件引脚焊盘相等，即d1=d2。3.偷锡焊盘与元件引脚焊盘间距为元件引脚间距，即D1=D2。4.偷锡焊盘必要时可与出波峰焊端最后引脚焊盘连成一体，焊盘由具体情况而定多排脚的贴片元件，以元件轴向与过波峰焊方向平时，须增加偷锡焊盘：偷锡焊盘须加于元件出波峰焊端。偷锡焊盘宽度为元件焊盘宽度的2.5倍，长度与元件引脚焊盘相同。偷锡焊盘与元件脚焊盘的距离如以下图所示。偷锡焊盘必要时可与出波峰焊端最后引脚焊盘连成一体，焊盘面积d2=2.5d1防焊白漆：插件引脚焊盘边缘间距0.5mm<D<1.0mm时须在底层丝印面增加防焊白漆,防焊白漆可以是直线型或圆型，以免出现连锡现象，但防焊白漆的宽度不能小于0.5mm。5.6.丝印摆放要求5.6.1.所有元器件、安装孔、定位孔都有对应的丝印标号；元件位号要求水平或90度摆放，且不能被别的丝印盖住，不能放于焊盘上，方向一致。5.6.2.PCB板上必须有以下标识：1、PCB板名称2、版本号3、输入输出极性识4、认证相关信息〔包含认证号、板材型号、防火等级〕5、保险管的安规标识保险丝附近有6项完整标识，有时可省去防爆特性与英文警告。如F1F3.15H,250Vac。a.包括保险丝标号：F1b.熔断特性：F(快熔)，T(慢熔)c.额定电流值：3.15Ad.额定电压值：250Vace.防爆特性：H〔高防爆能力〕，L〔低防爆能力〕f.英文警告标识：“CAUTION：ForContinuedProtectionAgainstRiskofFire，ReplaceOnlyWithSameTypeandRatingofFuse〞。或“WARNING：ForContinuedProtectionAgainstRiskofFire，ReplaceOnlyWithSameTypeandRatingofFuse〞。假设PCB上没有空间排布英文警告标识，可将英文警告标识放到产品的使用说明书中说明。5.6.3.有必要有以下标识：3、ACT或myACT标志〔ACT标志用于国内客户，myACT用于国外客户〕4、制作或修改日期注：各字符或标志之间不能引起任何误会5.6.4.PCB板的丝印文字字体需统一〔可设为系统默认状态DEFAULT〕，大小可分为几种，如：a.PCB板名称大小不得小于Height:100mil;〔以工程部发放的产品型号为依据〕b.年月日及PCB版本号大小不得小于Height:80mil;Width:8mil，如：“041103〞表示2004年11月3日；PCB版本号表示格式为Vx.x可放在年月日的后面，中间用空格隔开c.警告标识，警告文字内容一致不能更改，字高≧1.5mm，d.重要器件接插座、LN等可用Height:80mil;Width:12mil，其它字符可统一用小些的，但不得小于Height:45mil;Width:6mil；.单面板顶层文字用黑色油墨，底层文字用白色油墨，双面板顶层文字和底层文字全部用白色油墨。.PCB上的安装孔用丝印H1、H2、…Hn进行标识;在外接黄绿线的螺丝孔边加上接地符号。原理图中常见的接地符号有：PE,PGND,FG－保护地或机壳；BGND或DC-RETURN－直流48V(+24V)电源〔电池〕回流；GND－工作地；DGND－数字地；AGND－模拟地；LGND－防雷保护地〞。5.6.7.对于电解电容、二极管等有极性的器件在每个功能单元内尽量保持方向一致，有极性元器件其极性在丝印图上表示清楚，极性方向标记应易于识别。有方向的接插件其方向在丝印图上表示清楚。5.6.8.一次侧和二次侧电路用隔离带隔开,隔离带要清晰明确。5.6.9.为了保证器件的焊接可靠性，要求器件焊盘上无丝印。为了保证搪锡的锡道连续性，要求需搪锡的锡道上无丝印。1.为了便于器件插装和维修，器件位号不应被安装后器件所遮挡。5.6.12.丝印不能压在导通孔、焊盘上，以免开阻焊窗时造成局部丝印丧失，影响识别〔密度较高，PCB上不需作丝印的除外〕。.三极管或MOS一般要在丝印层标出E,C,B或G,D,S脚位。5.6.14每一块PCB上都必须用实心箭头在板边标出过锡方向。.PCB元器件的位号标识符必须和原理图、位号图及BOM清单中的标识符号一致。5.7.基准点要求5.7.1.基准点用于锡膏印刷和元件贴片时的光学定位。根据基准点在PCB上的作用分别为拼板基准点，单元基准点，局部基准点。5.7.2.基准点的标准为内圆直径40mil，外圆直径100mil并要阻焊开窗：阻焊形状为基准点同心圆形直径的两倍。5.7.3.有外表贴片器件的PCB板对角至少有两个或两个以上不对称基准点。5.7.4.为了保证印刷和贴片的识别效果，基准点范围内应无其它走线及丝印。5.7.5.需要拼板的单元板，每块单元板上尽量保证有基准点，假设由于空间原因单元板上无法布下基准点，单元板上无基准点的情况下，必须保证拼板工艺边上有基准点。5.8.PCB设计检查5.8.1.检查交流回路，PFC，PWM整流回路，滤波回路是否回路面积最小、是否远离干扰源。5.8.2.检查定位孔、定位件是否与结构图一致，ICT测试点、SMT定位光标是否加上并符合工艺要求。5.8.3.检查器件的序号是否摆放有规那么，并且有无丝印覆盖焊盘；检查丝印的版本号是否符合版本升级标准。5.8.4.检查布线完成情况是否百分之百；网络连接是否正确5.8.5.检查电源、地的分割是否正确；单点共地是否已作处理.5.8.6.PCB自检通过后,电子档先交安规、EMC、工艺、设计工程师检查5.8.7.将检查中发现的问题解决前方可召集相关工程师依据《PCB评审表》进行评审5.8.8.PCB评审不通过,需修改后再评审,直到通过为止5.9.设计文件输出5.9.1.用于PCB厂加工的文件，可以是PCB原始文件的形式外发，也可转为Gerber文件的形式外发，填好的《PCB加工工艺文件》也随同发出5.9.3.在生成PCB位号图时，必须以公司内部《文件资料管理程序》的要求，使用最新的PCB位号图受控格式，生成符合程序文件要求受控的PCB位号图。同时在修改记录处标明最新修改内容，在设计栏处签名后交文员办理受控5.9.4.针对需要SMT加工的PCB板，需生成PCB坐标文件，该坐标文件的单位需设置为mm，该文件随PCB位号图一同以邮件的形式发给工程部，由工程部外发至SMT加工厂以下仅供设计参考5.10.基板标准.基板材料(以基材使用为基准)基板种类材质名称UL耐燃性等级基板厚度玻璃纤维FR-4(南亚)MCLE-67(日立化成)94V-1以上T=1.6T=1.2T=1.0T=0.8合成材CEM-3(南亚)910(OAK)94V-1以上T=1.6T=1.2T=1.0T=0.8合成材CEM-1(南亚)KB94V-1以上T=1.6T=1.2T=1.0T=0.8.基板局部参数FR-4CEM-3CEM-10.8t±0.17±0.17±0.11.0t±0.18±0.18±0.121.2t±0.19±0.19±0.131.6t±0.19±0.19±0.142.0t±0.21±0.21±0.16.基板弯曲规定基板弯曲标准如下：弯曲度X=H-T/L*100%单面板：X<0.7%.铜箔厚度标准以70um为主+0.0070.018mm(18um,1/2盎司)-0.0050.035mm(35um,1盎司)+0.010-0.0050.07mm(70um,2盎司)+0.018-0.008.开孔孔径的公差a.单面板孔径的公差0.05mmb.双面板孔径的公差0.075mm5.11.孔径与孔距5.11.1.一般电阻、电容、二极管元件孔径大小为:a.单面板元件脚大小+0.3mm〔打Kin元件+0.4mm〕,b.双面板元件脚大小+0.4mm;c.R/I,A/I元件孔径：元件脚大小+0.4mm。5.11.2.PCB一般最小孔径为1.0mm，特殊情况可开0.8mm。如脚直径为0.6mm.5.11.3.孔边到孔边大于或等于0.75mmorPCB厚度;孔边到PCB板边大于或等于PCB厚度5.11.4.电阻及二极管A/I元件脚距必须是7.5mm,10mm,12.5mm,特殊情况1/8W的电阻可用6.0mm5.11.5.引脚直径0.8mm以上只能手插，不能打A/I，0.8mm以下脚距为17.5mm以下可AI。5.11.6.引脚直径0.8mm以上的立式元件不能打R/I，因机器不能剪断元件脚。5.11.7.R/I元件的脚距必须是2.5mm或5.0mm;5.11.8.A/I&R/I的板边定位孔规定为孔径大小为3.5或4.0mm,且要有两个在同一直在线标5.0mm/5.0mm孔。5.12.连片方式5.12.1.控制小板连片方式(可参考以下图).注意：由于使用机器设备分板，不用人工折板，要求零件PAD与板边间距不小于1.0mm;板与板之间漏空，以利机器辅助分板，提高效率。PCB的连片最大和最小尺寸：最大最小AI立式483﹡406100﹡80AI卧式457﹡310100﹡805.12.2.大板连片方式.注：不是所有大板都要加板边，假设靠板边3mm内无元件脚及上锡位，可两边都不加板边或一边不加板边.大板长度小于200mm，一般要求水平方向两连片，可在板边层画出示意图;假设Layout时全部用传统元件需打R/I,板边一定要加标准5mm/5mm孔。5.13.导入R/I考前须知5.13.1.打卧式PIN脚为内弯脚,立式PIN脚为外弯。5.13.2.(Layout时注意周边平安位置需留出及PIN脚与防焊短路)5.13.3.PCB孔距(即材料脚距):卧式元件5mm----18mm之间；5.13.4.立式只能固定打2.5mm和5.0mm两种。5.13.5.电阻最大能打到1W小型化,电解电容最大直径为10mm以下，高度为20mm。陶瓷电容/电解电容/Y电容:本体高度不能超过18mm,宽度不能超过10mm所有材料均要为编带。5.14.卧式零件与相邻零件布置原那么5.14.1.卧式零件孔径规格:15~4515~4