EVOCPCB设计规范A1.doc

研祥智能科技股份有限公司文件名称： PCB设计规范编号：RD-SJ-003版本： A1页次： 10 / 101. 目的指导和统一PCB设计工程师在项目设计过程中的各细节的定义和操作，保证设计文档的规范化和统一性，提高PCB设计质量和设计效率，减少设计和工艺制作过程的出错率。2. 范围本规范适用于公司所有的PCB设计工程师及与PCB设计相关的人员。3. 定义PCB（Print Circuit Board）即印刷电路板。PCBA（Printed Circuit Board Assembly）指装配元器件后的电路板。4. 职责所有PCB工程师必须按本规范进行设计，如果本规范已经不能满足公司的发展，标准化组有责任对本规范进行修订。5. 内容5.1. 软件环境参数的设置5.1.1. 根据单板结构图或对应的标准板框设置PCB外形，PCB 外形应满足以下原则：5.1.1.1单板左边和下边的延长线交汇点设置为原点。5.1.1.2 PCB 的板边框（Board Outline）通常用0 mil 的线绘制。5.1.1.3 布线区距离板边必须大于等于20mil。5.1.1.4 所有PCB板边框必须倒圆角，如客户有要求除外。5.1.2. PCB物理层电气性能的定义及排列顺序。要求所有的电、地均定义成正片的形式，以减少因此而引起的短路。5.1.3. 常用参数如过孔大小、线宽、栅格、相对安全间距及其它环境参数的设置及定义，按宁大勿小原则。5.1.4. 电源、地等大网络的颜色设置和鼠线的屏蔽设置。5.2. PCB 设计的布局规范布局是PCB 设计中非常关键的环节，布局的好坏会直接影响到产品的布通率，电气性能的好坏，布线时间以及产品外观。要求PCB工程师在布局阶段认真考虑，仔细斟酌，务必做到功能分块明确、集中，布线顺序可行、布线空间充裕。布局应满足以下原则：5.2.1. 根据项目所属类型、器件密度，先树立全局观念，确定主芯片组 的相对位置和层面分布，并统筹大致布线方向。5.2.2. 表帖器件布局距PCB板装配传送边TOP面应大于3mm、BOTTOM面应大于5mm。如无法满足必需考虑增加工艺辅助边。5.2.3. 按结构要素图布置安装孔、接插件等需要定位的器件，如：前、后置面板接口，金手指，AGP，PCI扩展槽，螺丝安装孔等，要严格按照结构尺寸来定位，并确定清楚禁止布线区和限高区，必要时加以锁定。5.2.4. 遵照“先大后小，先难后易”的布置原则，即布局主芯片和主要的接插件，如：CPU，南北桥，内存，软、硬盘接口，扩展口等，然后根据主芯片的位置摆放相关的小器件。各主芯片的外围电路一般靠近主芯片放置，可参考原理图的器件排列位置布局，有特殊要求的参照LAYOUT GUIDE 要求摆放。5.2.5. 布局中应参考单板原理框图，根据单板的主信号流向合理安排布局，使信号流向尽可能保持一致。针对系统级的PCB板，要特别注意CPU、南北桥、内存条和时钟以及CPU电源的位置摆放，搞清楚其中的连接关系和连线走向，以确保板的布通率，减少与其它信号之间的相互干扰。5.2.6. 按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局，注意质量较大的元器件应避免放在板的中心，应靠近板在机箱中的固定边放置。5.2.7. 布局应尽量满足以下要求:总的连线尽可能短，关键信号线最短;高电压、大电流信号与小电流，低电压的弱信号完全分开; 数/模混合的电路，要注意数/模电路的分离，各自集中摆放；高频信号与低频信号分开；高频元器件的间隔要充分。5.2.8. 去耦电容应靠近电源输入脚；匹配器件也必须按匹配方式正确摆放。5.2.9. 布局时元器件不能重叠摆放（特殊情况如部分架空的器件及兼容除外）。正反面均有布器件时，接插器件与贴片器件可以正反相对叠放（但应避开接插器件的焊接管脚，并留出一定的焊接操作空间），部分接插件还要考虑实际操作的方便可行性。5.2.10. 跳线和简易插头的摆放位置要易于插拔，留有一定的操作空间。第一脚的朝向尽可能一致。5.2.11. 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。5.2.12. 考虑元器件到板边的安全间距、器件到BGA等主芯片的间距、贴片器件之间的间距等。一般情况下：器件到板边不少于60mil；BGA周边器件距BGA不少于80mil；IC 之间焊接边的间距不少于50mil；其它的器件间距尽量不小于50mil（小封装贴片器件如电阻、电容等除外）。5.2.13. 一般情况下：单面板的布局只允许一面布局元器件；双面板的布局分主元件面和非主元件面，BGA等主芯片和接插件、DIP器件、模块接口等均要放到主元件面，主芯片的相关小器件和其它小封装贴片器件均可考虑放在非主元件面，前提是必须保证非主要器件面的器件过锡炉时不掉件。5.2.14. 板上有极性的器件如电解电容朝向尽可能一致，最多允许有两种朝向。同一局部范围内的器件方向尽量一致，同种类型的器件中心对齐，以满足PCB设计的美观要求。5.2.15. 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隔。5.2.16. 元器件距金手指要大于3mm，否则容易造成金手指上锡或生产工艺上的困难。5.2.17. 布局完成后可打印出装配图供原理图设计者和结构设计者检查结构、器件封装的正确性，并且确认单板、底板和接插件的信号对应关系，经结构设计者和原理图设计者确认无误后方可开始布线。5.3. PCB 设计的布线规范布线是PCB设计过程中耗时较长的一重要环节，直接影响到板的各电气功能和调试结果，所以布线时一定要做到思路清晰，层次安排分明，处理好数模信号和高低频信号的分离和干扰。要严格按照芯片组所提供的各功能电路的线宽，间距和阻抗要求去布线。布线时一般以较集中、完整的功能块为突破点，逐一排线，要做到信号线与用岛连接的电源、地网络（打过孔）同步进行。首先以所有网络连通为目的，然后作进一步的修整、优化。其中尤其要注意的是：5.3.1. 布线规则的制定5.3.1.1 特殊布线区规则的设定：特殊布线区间是指单板上某些特殊区域需要用到不同于一般设置的布线参数，如BGA等高密度器件需要用到较细的线宽、较小的间距和较小的过孔等，或某些网络的布线参数的调整等，需要在布线前加以确认或设置。5.3.1.2 层叠的设置：层叠的设置必须基于以下四种因数的考虑。一 工艺特性：原则上应该采用对称设计。对称的含义包括介质厚度及种类、铜箔厚度、图形分布类型（大铜箔层、线路层）的对称。二 电气特性：在高速数字电路设计中，电源与地层应尽量靠在一起，中间不安排布线。所有布线层都尽量靠近一平面层，优选地平面为走线隔离层。在多层板的设计中，应尽量使用地层和电源层将信号层隔开，不能隔开的相邻信号层的走线应采用正交方向。电源地的分隔还需满足以下原则：a 平面层一般用于电路的电源和地层（参考层），由于电路中可能用到不同的电源和地层，需要对电源层和地层进行分隔，其分隔宽度要考虑不同电源之间的电位差，电位差大于12V时，分隔宽度为50mil，反之，可选20-25mil。b 平面分隔还要考虑高速信号回流路径的完整性。c 当由于高速信号的回流路径遭到破坏时，应当在其他布线层给予补尝。例如可用接地的铜箔将该信号网络包围，以提供信号的地回路。三 成本及环保：在满足布线设计的前提下，尽量采用层数少的层 间设置方案。四 特征阻抗：层的设置时还必需满足信号的特征阻抗要求，阻抗的控制可以跟PCB厂家沟通。5.3.2. 布线通则:5.3.2.1. 关键信号线优先：电源、摸拟小信号、高速信号、时钟信号和同步信号等关键信号优先布线。5.3.2.2. 密度优先原则：从单板上连接关系最复杂的器件着手布线。从单板上连线最密集的区域开始布线。5.3.2.3. 尽量为时钟信号、高频信号、敏感信号等关键信号提供专门的布线层，并保证其最小的回路面积。必要时应采取屏蔽和加大安全间距等方法,保证信号质量。5.3.2.4. 电源层和地层之间的EMC环境较差，应避免布置对干扰敏感的信号。5.3.2.5. 有阻抗控制要求的网络应布置在阻抗控制层上。5.3.2.6. 环路最小规则，即信号线与其回路构成的环面积要尽可能小，环面积越小，对外的辐射越少，接收外界的干扰也越小。针对这一规则，在地平面分割时，要考虑到地平面与重要信号走线的分布，防止由于地平面开槽等带来的问题；在双层板设计中，在为电源留下足够空间的情况下，应该将留下的部分用参考地填充，且增加一些必要的孔，将双面地信号有效连接起来，对一些关键信号尽量采用地线隔离，对一些频率较高的设计，需特别考虑其地平面信号回路问题，建议采用多层板为宜。5.3.2.7. 由于平行线间的分布电容和分布电感的作用，不同网络之间因较长的平行布线会导致串扰，所以应该加大平行布线的间距，尽量遵循3W规则、减小布线层与地平面的距离、在平行线间插入接地线隔离和屏蔽。5.3.2.8. 不允许出现一端浮空的类似天线的布线；尽量避免信号在不同的层间形成自环导致辐射干扰。5.3.2.9. 为减小引线电感，电源线和地线也要尽量的短且要足够的粗最好铺铜打孔，0805以上的电感和电容建议打两个以上的孔。5.3.2.10. 金手指的走线必须从金手指焊盘的顶部出线，不得从其侧面出线；与金手指顶部平齐的金手指阻焊开窗区域内不得打过孔。5.3.2.11. 模拟部分和数字部分的地和电源，即使电压相同也要分割开来,且在空间上保持隔离，即上下投影区内不得重叠，数字部分对应数字地，模拟部分对应模拟地。针对公司目前的情况。尤其要注意以下特殊部分的布线：5.3.3. Clock部分： 时钟芯片和晶体下面不允许其它信号通过，元器件面最好敷以接地铜皮。时钟信号在传输过程中严禁穿过电源、晶体、高频等强干扰区，并且都要有地参考，严禁Clock跨电源岛。所有时钟的线宽、间距、等长处理均需满足芯片组Layout Design Guide的要求。距其它信号（特别是电源）的距离尽量远。另外就是时钟芯片电源的处理。5.3.4. Power部分：电源部分主要分CPU电源和其它电源，均要考滤所敷铜皮能否满足流经电流的需要以及铜皮上散热导通孔的数量，特别要注意电源层电源通道的实际宽度能否满足电流的流通。另外还要考虑电源转换处理过程中滤波电容的先后次序及分布均匀性以及CPU电源管理芯片相关小信号的就近布线问题。以及用铜皮连接的电源其导线的宽度和换层处导通孔的数量。5.3.5. CPU部分：包括对地址线、数据线和控制线的线宽、线间距和等长处理，以及其它信号（如温测线、反馈信号、REST等）的处理。特别要注意的是所有CPU的总线都要有参考地。5.3.6. DIMM条部分：主要是内存上的时钟线、数据线、地址线和控制线，包括其线宽、间距和等长处理以及这些信号的对地参考和跨岛问题。其次是上拉电阻和VTT电压。5.3.7. IDE部分：主要考虑高速信号传输时数据线、控制线的线宽、间距、等长处理。尽可能的有地参考。5.3.8. HUBLINK/DMI部分：此部分是系统中南、北桥的高速连接通道，要特别注意本组信号的线宽、间距和等长处理。5.3.9. RGB信号：主要是针对本组信号受周围其它信号干扰问题所做的处理，保证此信号尽量远离其它（特别是高频、强干扰）信号。信号间要有较宽的间距(可否提供间距参考？)，必要时做包地处理，并注意接地孔的间隔和数量。5.3.10. USB、1394、ATA、LAN等特殊差分信号部分：可依据设计规则说明书对这些差分信号的线宽、差分间距和允许的最大线长做逐一设计，和相关芯片数字、模拟信号的处理。5.3.11. Connector 接地处理：主要是针对前置面板处连接器的信号地与壳体地的隔离处理，以及网口等有特殊要求的电地分割处理和打印口模拟地的处理。5.3.12. 其它强干扰信号的处理：针对REST、12V、COM口等高电平、杂讯信号的合理、优化处理，以减少对其它信号的干扰。5.3.13. PCB设计的优化：以上设计完成后，整个布线已基本完成，这时可根据PCB的空间作全局的调整与优化，做到PCB空间充分利用，线间距和走法趋于更优。5.4. 其它相关设计：主要包括以下几方面的内容：5.4.1. 地、电源岛的分隔：地岛的铜皮到板边的距离不小于20mil，电源岛的铜皮到板边的距离不小于30mil，能达到20H规则最好。电源、地层的同一网络的实际铜皮宽度要满足本网络所流过的最大电流的需要（要考虑导通宽度因过孔而变窄的情况），不同网络之间铜皮的间距不小于20mil，所有的走线拐角不允许为锐角和直角。5.4.2. 光学定位点：在PCB板的三个角上放置MARK点，大小均为40MIL，阻焊层开窗设为80MIL。用以调整贴片时的线性误差和旋转误差。PCB板的MARK点周围阻焊范围内不能有铜皮、走线、焊盘、丝印等，最好是距MARK点中心3mm内不要有其它图形。只要是有贴片器件面就必须加MARK点。特殊情况下允许使用两个对角MADK点。5.4.3. 工艺边：根据PCBA加工工艺的需要，板上如器件离板边太近（不足3mm），就需要加工艺边，外加5mm的边宽，长与板齐。5.4.4. 定位孔：单板上还要放置三个贴装时用的定位孔，放置在板的三个角上。大小一般为157MIL，非沉铜孔，离板边大概200MIL。在特殊情况下没空间时可用就近的某一孔位取代。如果板上有安装孔，可用安装孔作定位孔。5.4.5. 丝印的处理：5.4.5.1 器件位号：字体大小视板的空间而定，一般为35X6mil和25X5mil。主要考虑有无丝印叠放、与焊盘冲突、排列错位、漏放、指示不明确等问题。坚持整齐、美观、易找的原则，远离器件的丝印要有箭头或字母等较明显的指示符。5.4.5.2 板名、版本号：字体大小分别为150X25mil和80X10mil。版本号格式为：Ver：A*(其中*代表从0开始的数字)，并要求尽量与板名放在一起。必要时还可考虑添加公司标志和其它标识符。5.4.5.3 其它丝印标识符：主要包括前置面板各接口和板内常用接插件的功能标识符和器件两边焊盘各Pin脚的脚位标识。功能标识符推荐字体为50X6mil和40X6mil，可视PCB空间的大小作相应的放缩，且尽量放于主元件面靠近连接头处（特殊情况可考虑放于器件的背面）；Pin脚标识字体推荐25X5mil，标于正反面均可。另外还包括板内各跳线块的功能表，其大小和位置均视空间大小做适当的标识，但要指示清晰、易找。5.4.5.4 DRC检查：主要是用软件本身的功能所做的网络连接关系、安全间距和地电源岛花孔连接三项检查，均要尽量做到零错误的检查结果，不能完全消掉时要控制各DRC标识点在功能和工艺上均不影响PCB的生产。5.4.6. 尺寸标注和说明内容：尺寸标注必须体现PCB外形要求，最少要标注一个安装孔；说明内容必须清楚准确，不产生歧异。标注和说明内容应匹配到