PCB设计中都有哪些重要规则,如何设定它们

法律分析：是指产品从设计到销售到终端用户，贯穿产品使用的整个寿命周期，相对于销售地的法律、法规及标准产品安全符合性。这种产品安全符合性不仅仅包含了普通意义上的产品安全，同时还包括产品的电磁兼容与辐射、节能环保、食品卫生等等方面的要求。她应当不仅仅是一种要求、一本标准、一张证书、一份测试报告所能取代或能说明的，更应该是贯穿了产品生命周期的一种产品安全责任和活动。

法律依据：《中华人民共和国建筑法》

第七条 建筑工程开工前，建设单位应当按照国家有关规定向工程所在地县级以上人民政府建设行政主管部门申请领取施工许可证但是，国务院建设行政主管部门确定的限额以下的小型工程除外。

按照国务院规定的权限和程序批准开工报告的建筑工程，不再领取施工许可证。

第三十六条 建筑工程安全生产管理必须坚持安全第一、预防为主的方针，建立健全安全生产的责任制度和群防群治制度。

第三十七条 建筑工程设计应当符合按照国家规定制定的建筑安全规程和技术规范，保证工程的安全性能。

第五十一条 施工中发生事故时，建筑施工企业应当采取紧急措施减少人员伤亡和事故损失，并按照国家有关规定及时向有关部门报告。

第五十二条 建筑工程勘察、设计、施工的质量必须符合国家有关建筑工程安全标准的要求，具体管理办法由国务院规定。

有关建筑工程安全的国家标准不能适应确保建筑安全的要求时，应当及时修订。

第五十三条 国家对从事建筑活动的单位推行质量体系认证制度。从事建筑活动的单位根据自愿原则可以向国务院产品质量监督管理部门或者国务院产品质量监督管理部门授权的部门认可的认证机构申请质量体系认证。经认证合格的，由认证机构颁发质量体系认证证书。

印刷电路板的设计

SMT线路板是表面贴装设计中不可缺少的组成之一.SMT线路板是电子产品中电路元件与器件的支撑件,它实现了电路元件和器件之间的电气连接.随著电子技术发展,PCB板的体积越来越小,密度也越来越高,并且PCB板层不断地增加,因此,要求PCB在整体布局,抗干扰能力,工艺上和可制造性上要求越来越高.

印刷电路板设计的主要步骤

1:绘制原理图.

2:元件库的创建.

3:建立原理图与印制板上元件的网路连接关系.

4:布线和布局.

5:创建印制板生产使用资料和贴装生产使用资料.

印制电路板的设计过程中要考虑以下问题:

要确保电路原理图元件图形与实物相一致和电路原理图中网路连接的正确性.

印制电路板的设计不仅仅是考虑原理图的网路连接关系,而且要考虑电路工程 的一些要求,电路工程的要求主要是电源线,地线和其他一些导线的宽度,线路的连接,一些元件的高频特性,元件的阻抗,抗干扰等.

印制电路板整机系统安装的要求,主要考虑安装孔,插头,定位孔,基准点等

都要满足要求,各种元件的摆放位置和准确地安装在规定的位置,同时要便於安装,系统调试,以及通风散热.

印制电路板的可制造性上和它的工艺性上的要求,要熟悉设计规范和满足生产

工艺要求,使设计出的印制电路板能顺利地进行生产.

在考虑元器件在生产上便於安装,调试,返修,同时印制电路板上的图形,焊

盘,过孔等要标准,确保元器件之间不会碰撞,又方便地安装.

设计出印制电路板的目的主要是应用,因此我们要考虑它的实用性和可靠性,

同时减少印制电路板的板层和面积,从而来降低成本,适当大一些的焊盘,通孔,走线等有利於可靠性的提高,减少过孔,优化走线,使其疏密均匀,一致性好,使板面的整体布局美观一些.

一,要使所设计的电路板达到预期的目的,印刷电路板的整体布局,元器件的摆放位置起著关键作用,它直接影响到整个印刷电路板的安装,可靠性,通风散热,布线的直通率.

PCB上的元件位置和外形确定后,再考虑PCB的布线

二,为了使所设计的产品更好有效地工作,PCB在设计中不得不考虑它的抗干扰能力,并且与具体的电路有著密切的关系.

三,线路板的元件和线路设计完成后,接上来要考虑它的工艺设计,目的将各种不良因素消灭在生产开始之前,同时又要兼顾线路板的可制造性,以便生产出优质的产品和批量进行生产.

前面在说元件得定位及布线时已经把线路板的工艺方面涉及到一些.线路板的工艺设计主要是把我们设计出的线路板与元件通过SMT生产线有机的组装在一起,从而实现良好电气连接达到我们设计产品的位置布局.焊盘设计,布线以抗干扰性等还要考虑我们设计出的板子是不是便於生产,能不能用现代组装技术-SMT技术进行组装,同时要在生产中达到不让产生不良品的条件产生设计高度.具体有以下几个方面:

1:不同的SMT生产线有各自不同的生产条件,但就PCB的大小,pcb的单板尺寸不小於200*150mm.如果长边过小可以采用拼版,同时长与宽之比为3:2或4:3电路板面尺寸大於200×150mm时,应考虑电路板所受的机械强度.

2:当电路板尺寸过小,对於SMT整线生产工艺很难,更不易於批量生产,最好方法采用拼板形式,就是根据单板尺寸,把2块,4块,6块等单板组合到一起,构成一个适合批量生产的整板,整板尺寸要适合可贴范围大小.

3:为了适应生产线的贴装,单板要留有3-5mm的范围不放任何元件,拼板留有3-8mm的工艺边,工艺边与PCB的连接有三种形式:A无搭边,有分离槽,B有搭边,又有分离槽,C有搭边,无分离槽.设有冲裁用工艺搭国.根据PCB板的外形,有途等适用不同的拼板形式.对PCB的工艺边根据不同机型的定位方式不同,有的要在工艺边上设有定位孔,孔的直径在4-5厘米,相对比而言,要比边定位精度高,因此有定位孔定位的机型在进行PCB加工时,要设有定位孔,并且孔设计的要标准,以免给生产带来不便.

4:为了更好的定位和实现更高的贴装精度,要为PCB设上基准点,有无基准点和设的好与坏直接影响到SMT生产线的批量生产.基准点的外形可为方形,圆形,三角形等.并且直径大约在1-2mm范围之内,在基准点的周围要在3-5mm的范围之内,不放任何元件和引线.同时基准点要光滑,平整,不要任何污染.基准点的设计不要太靠近板边,要有3-5mm的距离.

5:从整体生产工艺来说,其板的外形最好为距形,特别对於波峰焊.采用矩形便於传送.如果PCB板有缺槽要用工艺边的形式补齐缺槽,对於单一的SMT板允许有缺槽.但缺槽不易过大应小於有边长长度的1/3.

总之,不良品的产生是每一个环节都有可能,但就PCB板设计这个环节,应该从 各个方面去考虑,让其即很好实现我们设计该产品目的,又要在生产中适合SMT生产线的批量生产,尽力设计出高质量的PCB板,把出现不良品的机率降到最低.

PCB设计的基本原则

PCB设计的好坏对电路板的性能有很大的影响，因此在进行PCB设计的时候，必须遵循PCB设计的一般原则。

首先，要考虑PCB的尺寸大小，PCB尺寸过大时，印制线路长，阻抗增加，抗噪能力下降，成本增加；PCB尺寸过小时，则散热不好，且临近线容易受干扰。在确定PCB尺寸后，再确定特殊元件的位置。最后根据电路的功能单元，对电路的全部元件进行布局。

设计流程：

在绘制完电路原理图之后，还要进行PCB设计的准备工作：生成网络报表。

规划PCB板：首先，我们要对设计方案有一个初步的规划，如电路板是什么形状，它的尺寸是多大，使用单面板还是双面板或者是多层板。这一步的工作非常重要，是确定电路板设计的框架。

设置相关参数：主要是设置元件的布置参数、板层参数和布线参数等。

导入网络报表及元件封装：网络报表相当重要，是原理图设计系统和PCB设计系统之间的桥梁。自动布线操作就是建立在网表的基础上的。元件的封装就是元件在PCB板上的大小以及各个引脚所对应的焊盘位置。每个元件都要有一个对应的封装。

元件布局：元件的布局可以使用Protel 软件自动进行，也可以进行手动布局。元器件布局是PCB板设计的重要步骤之一，使用计算机软件的自动布局功能常常有很多不合理的地方，还需要手动调整，良好的元件布局对后面的布线提供方便，而且可以提高整板的可靠性。

布线：根据元件引脚之间的电气联系，对PCB板进行布线操作。布线有自动布线和手动布线两种方式。自动布线是根据自动布线参数设置，用软件在PCB板的一部分或者全部范围内进行布线，手动布线是用户在PCB板上根据电气连接进行手工布线。自动布线的结果并不是最优的，存在很多缺陷和不合理的地方，而且并不能保证每次都能百分之百完成自动布线任务。而手动布线的工作量过于繁重，一个大的PCB板往往要耗费巨大的工作量，因此需要灵活运用手工和自动相结合的方式进行布线。

完成布线操作后，需要对PCB 板进行补泪滴、打安装孔和覆铜等操作，以完成PCB 板的后续工作。

最后在通过设计规则检查之后，就可以保存并输出PCB文件了。

3.2注意事项

3.2.1布局

在确定特殊元件的位置时要遵循以下原则：

1．尽可能缩短高频元件的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元件不能靠得太近，输入和输出元件应相互远离。

2．某些元件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引起意外短路。带强电的元件应尽量布置在调试时手不宜触及的地方。

3．质量超过15g的元件，应当用支架固定，然后焊接。那些又大又重、发热量又多的元件，不宜装在PCB上，而应安装在整机的机箱上，且考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。

4．对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。

5．应留出印制板的定位孔和固定支架所占用的位置。

根据电路的功能单元对电路的全部元件进行布局时，要符合以下原则：

1．按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流畅，并使信号尽可能保持一致的方向。

2．以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来布局。元件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元件之间的引线和连接。

3．在高频下工作的电路，要考虑元件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元件平行排列。这样不但美观，而且焊接容易，易于批量生产。

4．位于电路板边缘的元件，离电路板边缘一般小于2mm。电路板的最佳形状为矩形，长宽比为3:2（或4:3）。电路板面尺寸过大时，应考虑板所受到的机械强度。

3.2.2布线

1．连线精简原则

连线要精简，尽可能短，尽量少拐弯，力求线条简单明了，特别是在高频回路中，当然为了达到阻抗匹配而需要进行特殊延长的线就例外了，如蛇形走线等等。

2．安全载流原则

铜线宽度应以自己能承受的电流为基础进行设计，铜线的载流能力取决于以下因素：线宽、线厚（铜箔厚度）、容许温升等。

电磁抗干扰原则

电磁抗干扰设计的原则比较多，例如铜膜线的应为圆角或斜角（因为高频时直角或者尖角的拐弯会影响电气性能），双面板两面的导线应相互斜交或者弯曲走线，尽量避免平行走线，

减少寄生耦合等。

4．安全工作原则

要保证安全工作，例如保证两线最小安全间距要能承受所加电压峰值；高压线应圆滑，不得有尖锐的倒角，否则容易造成板路击穿等。以上是一些基本的布线原则，布线很大程度上和设计者的设计经验有关。

3.2.3 焊盘大小

焊盘的直径和内孔尺寸：焊盘的内孔尺寸必须从元件引线直径、公差尺寸以及焊锡层厚度、孔径公差、孔金属电镀层等方面考虑。焊盘的内孔一般不小于0.6mm，因为太小的孔开模冲孔时不易加工。通常情况下以金属引脚加上0.2mm作为焊盘内孔直径，焊盘的直径取决

于内孔直径。

有关焊盘的其他注意事项：

焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。焊盘的补泪滴：当与焊盘的连接走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成泪滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，增加了连接处的机械强度，使走线与焊盘不易断开。相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，大面积铜箔会因散热过快导致不易焊接。

3.2.4 PCB的抗干扰措施

PCB的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里介绍一下PCB抗干扰设计的常用措施。

1 电源线设计。根据PCB 板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。同时，使电源线、地线的走向和数据传递的方向不一致，这样有助于增强抗噪声能力。

2地线设计原则：

数字地与模拟地分开。若PCB板上既有逻辑电路又有模拟电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状的大面积铜箔。接地线应尽量加粗。若接地线用很细的线条，则接地电位随电流的变化而变化，使抗噪能力降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于PCB上的允许电流。如有可能，接地线宽度应在2～3mm以上。

接地线构成闭环路。有数字电路组成的印刷板，其接地电路构成闭环能提高抗噪声能力。

3大面积覆铜

所谓覆铜，就是将PCB上没有布线的地方，铺满铜膜。PCB上的大面积覆铜有两种作用：一为散热；另外还可以减小地线阻抗，并且屏蔽电路板的信号交叉干扰以提高电路系统的抗干扰能力。

3.2.5去耦电容配置

在 PCB 板上每增加一条导线，增加一个元件，或者增加一个通孔，都会给整个PCB 板引入额外的寄生电容，因此在对PCB板进行设计的时候，应该在电路板的关键部位安装适当的去耦电容。

安装去耦电容的一般原则是：

1．在电源的输入端配置一个10～100μF的电解电容器。

2．每一个集成电路芯片都应配置一个0.01pF 的电容，也可以几个集成电路芯片合起来配置一个10pF的电容。

3．对于抗噪能力弱的元件，如RAM、ROM等，应在芯片的电源线与地线之间直接接入去耦电容。

4．配置的电容尽量靠近被配置的元件，减少引线长度。

5．在有容易产生电火花放电的地方，如继电器，空气开关等地方，应该配置RC电路，以便吸收电流防止电火花发生。

3.3 设计规则检查

对布线完毕的电路板必须要进行DRC(Design Rule Check)检验，通过DRC检查可以查找出电路板上违反预先设定规则的行为，以便于修改不合理的设计。一般检查有一下几个方面：

1．检查铜膜导线、焊盘、通孔等之间的距离是否大于允许的最小值。

2．不同的导线之间是否有短路现象发生。

3．是否有些连线没有连接好，或者导线中间有中断现象发生，或者PCB 板上存在未清除干净的废线。

4．各个导线的宽度是否满足要求，尤其是电源线和地线，能加宽的地方一定要加宽，以减小阻抗。

5．导线拐角的地方不能形成锐角或者直角，对不理想的地方进行修改。

6．所有通孔、焊盘的大小是否满足设计要求。

一、PCB设计要点：1.元件封装的准备。 尽量调用标准封装库中的文件 严密按照所选期间的datasheet上的规范制作封装，不能忽略累积误差； 注意二极管、三极管等极性元件以及一些非对称元件的引脚定义不能搞错. 2.合理布局。 尽量按照参考板的模式进行布局； 模块化布局； 要求模拟电路与数字电路分开； 输入模块和输出模块隔离； 去耦电容尽量靠近元件的电源/地； 电源等发热单元要考虑散热，主发热元件靠近出风口，大体积元件的放置避开风路； 元件分布均匀，避免电流过于密集； 板上的跳线或按键考虑易操作性； 元器件的排列尽量整齐美观； 考虑机械尺寸，不要超过结构所允许的范围。 3.PCB分层 如果有参考板，按照参考板进行分层； 多层板安排：顶层和底层为元件面，第二层为地平面，倒数第2层为power layer在不影响性能的情况下，减少PCB层数，降低成本。

二、电源考虑 系统电源入口做高频和低频滤波处理； 功率较高的器件配备大容量电容去除低频干扰； 每个器件配备0.1uF电容过滤高频干扰； 高频器件电源管脚和电容之间串连磁珠达到更好的效果； 去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电路不能带引线。

三、时钟考虑 时钟电路要尽量靠近芯片； 晶体下方不要走线； 晶体外壳接地，增加抗电磁干扰能力； 频率大于200MHz的时钟信号有地线护送； 时钟线宽大于10mil； 时钟输出端串连22~220欧的阻尼电阻。

四、高速信号 采用手工布线； 高速总线走线尽量等长，并且在靠近数据输出端串联22~300欧的阻力电阻； 高速信号远离时钟芯片和晶体； 高速信号远离外部输入输出端口，或地线隔离。

五、差分信号 差分信号线要平行等长； 信号之间不能走其他信号线； 信号要求在同一层上。

六、走线规范 不同层的信号垂直走线； 地线和电源层不要走线，否则要保证平面的完整性； 导线宽度不要突变； 导线变向时倒角要大于90度； 定位孔周围0.5mm范围不要走线。 另外必须要完全通过PCB规则的DRC检查。（来源：www.pcbwork.net）

可分别取孔径0.9mm、孔环0.8mm（亦即0.9、1.7的孔）和孔径0.7mm，孔环0.8mm（亦即0.7、1.5的孔）。孔径和单边焊环（孔环）要符合PCB厂商的工艺标准，一般的PCB厂商的工艺制程能达到最小孔径6mil，最小单边焊环6mil，取值不能小于这两个数。可以参照下面这个规范进行设计：

如下：

一．前期准备

包括准备元件库和原理图。在进行PCB设计之前，首先要准备好原理图SCH元件库和PCB元件封装库。PCB元件封装库最好是工程师根据所选器件的标准尺寸资料建立。

二．PCB结构设计

根据已经确定的电路板尺寸和各项机械定位，在PCB设计环境下绘制PCB板框，并按定位要求放置所需的接插件、按键／开关、螺丝孔、装配孔等等。充分考虑和确定布线区域和非布线区域（如螺丝孔周围多大范围属于非布线区域）。

三．PCB布局设计

布局设计即是在PCB板框内按照设计要求摆放器件。在原理图工具中生成网络表（Design→Create Netlist），之后在PCB软件中导入网络表（Design→Import Netlist）。网络表导入成功后会存在于软件后台，通过Placement操作可以将所有器件调出、各管脚之间有飞线提示连接，这时就可以对器件进行布局设计了。

例如：PCB设计中的自动布线和自动放置。

这是许多初学者广泛使用的两个工具：自动布线器和自动放置。但是，请非常小心。在项目中使用它们不是很理想。

自动路由是一个过程，其中软件会为您路由所有轨道。

有几种软件具有Auto路由器，但是在使用过程中，使用此工具时，我们注意到轨道上的混乱情况。尽管该软件具有出色的跟踪路由系统，但我们意识到，为此使用它是有风险的。

除了具有风险外，许多设计人员也不建议也不使用它，因为该软件本身不了解操作特征，信号电平，电子组件规格以及其他影响路径组织的特征。