印制线路板设计注意事项

印制线路板的设计是指在EDA软件上已经绘制好电路图、制作好元器件的封装后,下一步将要把元器件放到合适的空间位置,并连接好这些元器件,生成可制造的计算机文件的过程,PCB设计完成后才能交付厂家生成制造,它是电路板制造中非常关键的一环,是将计算机上的电路图纸文件转换成承载元器件、具备电气连接关系的实物板的中间纽带。

1.印制线路板的元件布局考虑

在PCB设计过程中,按照设计要求,把元器件放置到板上的过程叫做布局。这在概念上和走线是有区别的,通常是对元器件有一个整体的布局规划,然后可以边布局边走线(适用于PCB板布局空间较充分的场合),也可以在元件布局完成后再走线,走线的过程中随时进行局部位置的调整。元器件布局操作的基本原则主要有以下几个方面。

①遵照“先大后小,先难后易”的布置原则,即重要的单元电路、核心元器件应当优先布局。

②元器件布局中应参考原理框图,根据主信号流向规律安排主要元器件。

③元器件布局应该尽量考虑下一步的布线要求:总的连线尽可能短,关键信号线最短;高电压、大电流信号与低电压、小电流的弱信号完全分开,模拟信号与数字信号分开;高频信号与低频信号分开;高频元器件的间隔要充分。

④相同结构电路部分,尽可能采用“对称式”标准进行元器件布局

⑤按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化。

⑥器件布局栅格的设置,一般IC器件布局时,栅格应为50~100mil,小型表面安装器件,如表面贴装元件布局时栅格设置应不少于25mil。

⑦如有特殊要求,应在交付制作时作出说明。

⑧同类型插装元器件在X或Y方向上应朝同一个方向放置;同一类型的有极性分立元件也要力争在X或Y方向上保持一致,便于生产和检验。

⑨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。

⑩元器件的排列要便于调试和维修,亦即小元件周围不能放置大元件、需调试的元器件周围要有足够的空间。

(11)需用波峰焊工艺生产的单板,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,应采用分布接地小孔的方式与地平面连接。

(12)焊接面的贴装元件采用波峰焊接工艺时,阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直,阻排及SOP(引脚间距大于等于1.27mm)元器件轴向与传送方向平行;引脚间距小于1.27mm(50mil)的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免波峰焊焊接。

(13)BGA与相邻元器件的距离>5mm,其他贴面元件相互间的距离>0.7mm;贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;有压接件的PCB、压接的接插件周围5mm内不能有插装元器件,在焊接面其周围的5mm内也不能有贴装元器件。

(14)IC去耦电容的布局要尽量靠近IC的电源管脚,并使之与电源和地之间形成的回路最短。

(15)元件布局时,应适当考虑使用同一种电源的器件尽量放在一起,以便于将来的电源分离。

(16)用于阻抗匹配目的的阻容器件的布局,要根据其属性合理布局。串联匹配电阻的布局要靠近该信号的驱动端,距离一般不超过500mil,匹配电阻、电容的布局一定要分清信号的源端与终端,对于多负载的终端匹配一定要在信号的最远端匹配。

(17)布局完成后打印出装配图供原理图设计者检查器件封装的正确性,并且确认单板、背板和接插件的信号对应关系,经确认无误后方可开始布线。

2.印制线路板的布局规范

①铜箔最小线宽:单面板0.3mm,双面板0.2mm,边缘铜箔最小要0.5mm

②铜箔最小间隙:单面板0.35mm,双面板0.25mm

③铜箔与板边的最小距离为0.5mm,元件与板边最小距离为1mm,焊盘与板边最小距离为1mm。

④一般通孔安装元件的焊盘大小(直径)为孔径的两倍,双面板最小为1.5mm,单面板最小为2.0mm(建议2.5mm)。如果不能用圆形焊盘,可用腰圆形焊盘。


印制线路板设计注意事项_第1张图片
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⑤电解电容不可触及发热元件,如大功率电阻,热敏电阻,变压器,散热器等,电解电容与散热器的间隔最小为10mm,其他元件到散热器的间隔最小为2.0mm。

⑥大型元器件(如变压器、直径15.0mm以上的电解电容、大电流的插座等)加大铜箔及上锡面积如图所示,阴影部分面积最小要与焊盘面积相等。


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⑧上锡位不能有丝印油。

⑨焊盘中心距小于2.5mm的,该相邻的焊盘周围要有丝印油包裹,丝印油宽度为0.2mm(建议0.5mm)。

⑩跳线不要放在IC下面或马达,电位器以及其他大体积金属外壳的元件下。

(11)在大面积PCB设计中(大约超过500cm²以上),为防止过锡炉时PCB板弯曲,应在PCB板中间留一条5~10mm宽的空隙不放元器件(可走线),以用来在过锡炉时加上防止PCB弯曲的压条,如下图所示:

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(12)建议有极性和不好区分引脚的元件在丝印上标出,如三极管在丝印上标出e,b,c脚。

(13)需要过锡炉后才焊的元件,焊盘要开走锡位,方向与过锡方向相反,宽度视孔的大小为0.5~1.0mm,如图所示:

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(14)设计双面板时要注意,金属外壳的元件,插件时外壳与印制板接触的,顶层的焊盘不可开窗,一定要用绿油或丝印油盖住(例如两脚的晶振)。

(15)为减少焊点短路,所有的双面印制板,过孔都不开绿油窗。

(16)每一块PCB上都必须用实心箭头标出过锡炉的方向,如下图所示:


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(17)孔洞箭距离最小为1.25mm(对双面板无效)如下图所示:


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(18)布局时,DIP封装的IC摆放的方向必须与过锡炉的方向成垂直,不可平行,如图所示;如果布局上有困难,可允许水平放置IC(SOP封装的IC摆放方向与DIP相反)。


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(19)布线方向为水平或垂直,由垂直转入水平走45°进入。

(20)元件的安放为水平或者垂直,尽量不要斜放。

(21)丝印字符为水平或右转90°摆放。

(22)若铜箔圆焊盘的宽度较圆焊盘的直径小时,需要补加泪滴,如图所示:


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(23)如果印制板上大面积地线和电源线区(面积超过500mm²),应局部开窗口,如下图所示:


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(24)横插元件(电阻,二极管等)脚间中心,相距必须是7.5mm,10.0mm及12.5mm(如必要,6,0mm亦可利用,但适用于1N4148型二极管或1/16W电阻上,1/4W电阻由10mm开始)。跳线的脚间中心距必须是5mm,7.5mm,12.5mm,15mm,17.5mm,20mm,22.5mm,25mm。

(25)印制板的阻焊丝印油如图所示:


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(26)横插元件阻焊油方向


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(27)直插元件阻焊油方向


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(28)PCB板上的散热孔,直径不可大于3.5mm。

(29)PCB上如果有φ12mm或方形12mm以上的孔,必须做一个防止焊锡流出的孔盖,如下图所示:


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(30)印制板横插元件(电阻、二极管)间最小距离X如下表所示:


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(31)直插元件只适用于外围尺寸或直径不大于10.5mm的元件。

(32)直插元件孔的中心距位2.5mm或5.0mm

(33)直插元件间最小间隙要符合一下图表所示:


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(34)测试焊盘:测试焊盘以φ2.0mm为标准,最小不低于φ1.5mm

(35)在用贴片元件的PCB板上,为了提高贴片元件的贴装准确性,PCB板上必须设有校正标记(MARKS),且每一块板最少要两个标记,分别设于PCB的一组对角上,如下图所示:


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(36)一般标记的形状有:正方形、三角形、圆形、菱形等,如图所示:


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(37)最常用的标记为正方形和圆形,标记部的铜箔或焊锡从标记中心方形的5mm范围内无焊迹或图案;标记部的铜箔或焊锡从标记中心圆形的4mm范围内应无焊迹或图案。如下图所示:


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(38)对于表面贴装IC(QFN等封装),当引脚间距小于0.8mm时,要求在零件的单位对角加两个标记,作为该零件的校正标记,如下图所示:


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(39)在一块板上有相同的多块板时,只要指定一个电路的标记或零件的标准标记后,其他电路也可以自动地移动识别标记,但是其他的电路由180°角度(调头配置)时标记只限用圆形(实心或空心)。

(40)贴片元件的间距如图所示:


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(41)贴片元件与直插元件之间的距离,如图所示:


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(42)交流220V电源部分的火线与中线在铜箔安全距离不小于3.0mm,交流220v线中任一PCB线或可触及点距离低压零件及壳体之间距应大于6mm,并且要加上警告符号,符号下面要有“高压危险”字符,强电与弱电间应用粗的丝印线分开,以警告维修人员该处为高压部分,要小心操作。

(43)当无维护文件时,PCB板上的保险管、保险电阻、交流220V的滤波电容、变压器等元件位置附近,丝印面上应该有警告符号及该元件的标称值。

(44)PCB铜箔L-N-地间距≥3mm

(45)外壳间隙至带电体(铜箔)≥3mm,爬电距离≥6mm

(46)L-L间距≥1mm(250VAC以内),250VAC以上则需要大于等于3mm

(47)同时使用两种电压时,不同电压间距≥6mm

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