电子设计指引

1、1. 目的说明使用EDA电子设计自动化设计软件（如Power logic & Power PCB）进行印制板（PCB）设计的流程和一些注意事项，为设计人员提供设计规范，方便设计人员之间进行交流和相互检查。2. 范围本公司开发中心的所有产品电子设计。3. 常规设计流程结构工程师PCB设计(规则设置、元器件布局、布线)SCH设计PCB标准库网表输入根据标准库定义元件PCB Decal Name建立新的元件封装调入已有封 装PCB结构尺寸电子工程师PCB检查PCB复查资料输出Verify Design间距、连接性、高速规则、电源层根据PCB检查表光绘文件Gerber输出3.1 设计流程 PCB的设计

2、流程一般分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤。 3.1.1 网表输入网表输入有两种方法，一种是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能，选择Send Netlist，应用OLE功能可以随时保持原理图和PCB图的一致，尽量减少出错的可能。另一种方法是直接在PowerPCB中装载网表，选择File-Import，将原理图生成的网表输入进来。 3.1.2 规则设置 如果在原理图设计阶段就已经把PCB的设计规则设置好的话，就不用再进行设置这些规则了，因为输入网表时，设计规则已随网表输入进PowerPCB了。如果修改了设计规则，必须同步原

3、理图，保证原理图和PCB的一致。除了设计规则和层定义外，还有一些规则需要设置，比如Pad Stacks，需要修改标准过孔的大小。如果设计者新建了一个焊盘或过孔，一定要加上Layer 25。 注意： PCB设计规则、层定义、过孔设置、CAM输出设置已经作成缺省启动文件，名称为Default.stp，网表输入进来以后，按照设计的实际情况，把电源网络和地分配给电源层和地层，并设置其它高级规则。在所有的规则都设置好以后，在PowerLogic中，使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能，更新原理图中的规则设置，保证原理图和PCB图的规则一致。 3.1.3 元

4、器件布局 网表输入以后，所有的元器件都会放在工作区的零点，重叠在一起，下一步的工作就是把这些元器件分开，按照一些规则摆放整齐，即元器件布局。PowerPCB提供了两种方法，手工布局和自动布局。 3.1.3.1 手工布局 a. 印制板的结构尺寸画出板边（Board Outline）。b. 将元器件分散（Disperse Components），元器件会排列在板边的周围。 c. 把元器件一个一个地移动、旋转，放到板边以内，按照一定的规则摆放整齐。 3.1.3.2 自动布局 PowerPCB提供了自动布局和自动的局部簇布局，但对大多数的设计来说，效果并不理想，不推荐使用。 3.1.3.3 注意事项

5、a. 布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起； b. 数字器件和模拟器件要分开，尽量远离； c. 去耦电容尽量靠近器件的VCC；d. 放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集；e. 多使用软件提供的Array和Union功能，提高布局的效率 。3.1.4布线布线的方式也有两种，手工布线和自动布线。PowerPCB提供的手工布线功能十分强大，包括自动推挤、在线设计规则检查（DRC），自动布线由Specctra的布线引擎进行，通常这两种方法配合使用，常用的步骤是手工自动手工。 3.1.4.1 手工布线 a. 自动布线前，先用手工布一些重要的网络，比如高

6、频时钟、主电源等，这些网络往往对走线距离、线宽、线间距、屏蔽等有特殊的要求；另外一些特殊封装，如BGA，自动布线很难布得有规则，也要用手工布线。b. 自动布线以后，还要用手工布线对PCB的走线进行调整。 3.1.4.2 自动布线手工布线结束以后，剩下的网络就交给自动布线器来自布。选择Tools-SPECCTRA，启动Specctra布线器的接口，设置好DO文件，按Continue就启动了Specctra布线器自动布线，结束后如果布通率为100%，那么就可以进行手工调整布线了；如果不到100%，说明布局或手工布线有问题，需要调整布局或手工布线，直至全部布通为止。 3.1.4.3 注意事项a. 电

7、源线和地线尽量加粗;b. 去耦电容尽量与VCC直接连接;c. 设置Specctra的DO文件时，首先添加Protect all wires命令，保护手工布的线不被自动布线器重布; d. 如果有混合电源层，应该将该层定义为Split/mixed Plane或CAM Plane，在布线之前将其分割，布完线之后，使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜(若定义为CAM Plane,则不需要进覆铜); e. 将所有的器件管脚设置为热焊盘方式，做法是将Filter设为Pins，选中所有的管脚，修改属性，在Thermal选项前打勾; f. 手动布线时把DRC选项打开，使用动态布线（

8、Dynamic Route） 3.1.5 检查检查的项目有间距（Clearance）、连接性（Connectivity）、高速规则（High Speed）和电源层（Plane），这些项目可以选择Tools-Verify Design进行。如果设置了高速规则，必须检查，否则可以跳过这一项。检查出错误，必须修改布局和布线。注意：有些错误可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，检查间距时会出错；另外每次修改过走线和过孔之后，都要重新覆铜一次。3.1.6 复查复查根据“PCB设计检查表”，内容包括设计规则，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置；还要重点复查器件布局的合理性，电源、地

9、线网络的走线，高速时钟网络的走线与屏蔽，去耦电容的摆放和连接等。复查不合格，设计者要修改布局和布线，合格之后，复查者和设计者分别签字。 3.1.7 设计输出PCB设计可以输出到打印机或输出光绘文件。打印机可以把PCB分层打印，便于设计者和复查者检查；光绘文件交给制板厂家，生产印制板。光绘文件的输出十分重要，关系到这次设计的成败，下面将着重说明输出光绘文件的注意事项。a. 需要输出的层有布线层（包括顶层、底层、中间布线层）、电源层（包括VCC层和GND层 ）、丝印层（包括顶层丝印、底层丝印）、阻焊层（包括顶层阻焊和底层阻焊），另外还要生成钻孔文件（NC Drill）;b. 如果电源层设置为Spl

10、it/Mixed，那么在Add Document窗口的Document项选择Routing，并且每次输出光绘文件之前，都要对PCB图使用Pour Manager的Plane Connect进行覆铜；如果设置为CAM Plane，则选择Plane，在设置Layer项的时候，要把Layer25加上，在Layer25层中选择Pads和Vias;c. 在设备设置窗口（按Device Setup），将Aperture的值改为199; d. 在设置每层的Layer时，将Board Outline选上;e. 设置丝印层的Layer时，不要选择Part Type，选择顶（底）层和丝印层的Outline 、Te

11、xt、Line; f. 设置阻焊层的Layer时，选择过孔表示过孔上不加阻焊，不选过孔表示加阻焊，视具体情况确定; g. 生成钻孔文件时，使用PowerPCB的缺省设置，不要作任何改动; h. 所有光绘文件输出后，用CAM350打开并打印，由设计者和复查者根据“PCB设计检查表”检查。4. 原理图的设计4.1 根据项目的需求，确定电路设计方案，设计电原理方框图。4.2 根据电原理方块图，选择关键的元器件，设计具体的电原理图。4.3 电原理图的设计版面应采用统一格式。4.4 电原理图设计布局要整洁,合理。4.5 所有跟安全有关的元器件附近应标有符号。5. 元件库的建立5.1 建立CAE封装（CA

12、E Decal逻辑封装）5.1.1 进入建立“CAE Decal”界面；5.1.2 使用封装生成向导Wizard，快速建立CAE Decal；5.1.3 绘制封装外形；a.添加端点（元件脚）；b.修改端点；c.保存CAE Decal封装。5.1.4 建立元件类型（Part Type）a.在ToolsPart Editor中,打开元件编辑器;b.新建(New) 选择元件类型(Part Type);c.选择“Edit Electrical”,编辑电气特性;d.点击“Gates”,给新元件类型分配逻辑封装CAE Decal；e.点击“PCB Decals”,给新元件类型分配对应的PCB封装；f.点击

13、“Signal Pins”,进行元件信号管脚分配；h.点击“General”,进行总体设置;i.在设计中,一些信号元件脚需用字母来表示,点击窗口中“Alphanumeric Pins”定义元件字母信号管脚;j.在电气特性窗口中点击“Attributes”按钮进行该元件类型的属性描述,设置完之后点击“OK”按钮退出电气特性设置;k.最后对元件类型的逻辑封装进行编辑,如设置管脚名称、类型、排列管脚顺序号，然后保存该元件类型。注：建立元件类型在Power logic和Power PCB中都可以。6. 常规PCB设计规则6.1 线宽与间隙a. 铜箔最小线宽：单面板0.3mm，双面板/多层板0.15mm

14、，边缘铜箔0.5mm。b. 铜箔最小间隙：单面板0.3mm，双面板/多层板0.15mm。c. 铜箔与板边最小距离为0.5mm，单面板元件与板边最小距离为5.0mm，焊盘与板边最小距离为4.0mm。d. 单面板孔洞间距离最小为1.25mm(对双面板无效)。e. 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7mm。6.2 焊盘a. 一般通孔安装元件的焊盘的大小(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,大小如下图所示（如有标准元件

15、库，则以标准元件库为准）:焊盘长边、短边与孔的关系为：a (mm)b (mm)c (mm)0.62.51.270.72.51.520.82.51.650.92.51.741.02.51.841.12.51.94b. 大型元器件（如：开关变压器、FBT、直径8mm以上的电解电容、大电流的插座、接口元件等）加大铜箔及裸铜（上锡）形状如下图；阴影部分面积最小要与焊盘面积相等。c.若铜箔入圆焊盘的宽度较圆焊盘的直径小时，则需加泪滴。如图：d. 元件的安放为水平或垂直，特殊位置可任意角度安放。6.3 螺丝孔 螺丝帽沿以内不能有铜箔(除要求接地外)及元件 (或按结构图要求)。6.4 丝印 a.上锡位不能有

16、丝印油覆盖； b. 焊盘中心距小于2.5mm的,该相邻的焊盘周边要有丝印油包裹,丝印油宽度为0.2mm(建议0.5mm),双面板可不做要求。c.调整元件及连接插座处需要标识相关的功能或信号名称。d.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，顶层的焊盘不可裸露，一定要用绿油或丝印油盖住（例如两脚的晶振）。e.丝印字符为水平或垂直摆放。f.物料编码和设计编号要放在板的空位上。g.PCB板上的保险管元件位置附近, 应标识元件的标称值.h.交流220V线中任一PCB线或可触及点附近要加上 符号,符号下方应有“HIGH VOLTAGE DANGER”字符，强电与弱电间应用粗的丝印线分

17、开,以警告维修人员该处为高压部分,要小心操作。6.5 跳线 建议跳线不要放在IC下面或电位器以及其它大体积金属外壳的元件下.6.6 锡刀线 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至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板弯曲的压条,如下图的阴影区:6.7 走锡位 a.需要过锡炉后补焊的元件,焊盘要开走锡位,方向与过锡方向相反,宽度视孔的大小为0.3mm到1mm。如下图：b. PCB上都必须用实心箭头标出过锡炉的方向：6.8 布线 a. 布线方向为水平或垂直，由垂直转入水平要走45度进入，特殊位置可走任

18、意角度的线。 b. 如果印制板上有大面积地线和电源线区（面积超过500mm2），应局部开窗口。如图： c. DIP器件的引脚与大面积铜箔连接时，要进行热隔离处理。6.9 跨距 a. 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。(如非必要，6.0mm亦可利用，但适用于IN4148之类的二极管或1/16W电阻上。1/4W电阻由10.0mm开始)。b. 跳线脚间中心相距必须是5.0mm，7.5mm，10mm,12.5mm，15mm，17.5mm，20mm，22.5mm，25mm。6.10 孔径 a. 跳线的孔直径为0.8+0.1/-0.0mmb. 一般插件

19、元件(电阻、电容、晶体管等)孔直径为:1.0+0.1/-0.0mmc. 铆钉孔直径 -2.0mm铆钉孔直径=2.25+0.1/-0.0mm-3.0mm铆钉孔直径=3.25+0.1/-0.0mmd. 用于测试的PCB定位孔直径为3.2+0.1/-0.0mme. PCB板上的散热孔，直径不可大于3.5mmPCB上如果有12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:(孔隙为1.0mm)6.11 元件间距a. 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10.0mm,其它元件到散热器的间隔最小为2.0mm。b. 印制板横插元件（电

20、阻、二极管）间之最小距离X如下表：相对位置1/16W电阻1/4W电阻跳线X=2.83X=2.83X=2.83X=2.5X=2.5X=2.5X=3.0X=3.2X=3.0X=3.2X=3.4X=3.2c. 贴片元件的间距：d. 贴片元件与插件元件脚之间的距离，如图：e.所有贴片元件到板边得距离应大于3mm，如设计工艺要求必须在边距2mm以内安放元件时，可以考虑加一条5mm宽的工艺边。6.12 测试焊盘（TEST POINT）:测试焊盘以2.0mm为标准，最小要1.0mm。6.13 MARK点 a. 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（MARK），且

21、每一块板最少要两个标记，分别设于PCB的一组对角上，MARK点的位置应安排在PCB板的对角附近,离板边的距离应大于3mm。如下图：b. 一般MARK标记的形状有：A=(1.0mm2.0mm)10%c. 最常用的MARK标记为正方形和圆形，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：d. 对于IC(QFP)等当引脚间距小于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：e. 为了能对放板错误进行识别，设计安放MARK点位置时不要完全对称，即两个MARK点到各自板边的距离不要完全相同。6.14 PCB的拼板a.拼板PCB如小板密度太高无法放

22、置MARK时，可以考虑加工艺边，并在工艺边上放置MARK点。b.拼板时PCB的BOT面和TOP面要统一排放，不可进行混拼（即大板的同一面既有小板的BOT面又有小板的TOP面）。c.PCB在轨道宽度方向的尺寸小于50mm时，机器无法直接贴装，必须按要求进行拼板。可贴装PCB的最大尺寸为：460mm460mm。d.拼板时要综合考虑拼板数量和刻痕深度，不能严重影响PCB的整体刚性。7.PCB经济尺寸在电子产品的设计中，PCB板是影响产品成本的因素之一。 要使PCB板成本最低，主要从以下三方面考虑：7.1 单板PCB的面积尽量小。PCB板的价格一般按面积的大小来计算的。7.2 PCB板大小适中，加工方

23、便。当单板很小时，就要进行拼板开模，以提高生产效率，减少加工工时，节约加工成本。7.3 PCB厂家在生产PCB板时，原材料的利用率最高。PCB板厂的原材料一般都是1020mm1020mm和1020mm1220mm规格，如果单板或拼板的尺寸不合适，PCB生产过程中，就会产生很多的原料废边；如果板子大小设计得好，单板或拼板的尺寸是原材料的n等分，那么原材料的利用率就最高,单板价格也就是最便宜。下表列出最合适的PCB板尺寸规格，供设计时参考。PCB板经济尺寸表 (单位:mm)397 (3)297 (4)237 (5)197 (6)168 (7)147 (8)130 (9)117 (10)106 (11)97 (12)89 (13)83 (14)77 (15)72 (16)68 (17)64 (18)60 (19)57 (20)330 (3)91215182124273033363942454851545760247 (4)121620242832364044485256606468727680197 (5)1520253035404550556065707580859095100163 (6)182430364248546066