PCB电路板布线法则大全Word格式.docx

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多层板的接电（地）层腿的处理相同。

5、布线中网络系统的作用在许多CAD系统中，布线是依据网络系统决定的。

网格过密，通路虽然有所增加，但步进太小，图场的

数据量过大，这必然对设备的存贮空间有更高的要求，同时也对象计算机类电子产品的运算速度有极大的影响。

而有些通路是无

效的，如被元件腿的焊盘占用的或被安装孔、定门孔所占用的等。

网格过疏，通路太少对布通率的影响极大。

所以要有一个疏密合理的网格系统来支持布线的进行。

标准元器件两腿之间的距离为0.1英寸（2.54mm）,所以网格系统的基础一般就定为0.1英寸

（2.54mm）或小于0.1英寸的整倍数，如：

0.05英寸、0.025英寸、0.02英寸等。

6、设计规则检查（DRC）布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是

否符合印制板生产工艺的需求，一般检查有如下几个方面：

线与线，线与元件焊盘，线与贯通孔，元件焊盘与贯通孔，贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。

电源线和地线的宽度是否合适，电源与地线之间是否紧耦合（低的波阻抗）？

在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。

对于关键的信号线是否采取了最佳措施，如长度最短，加保护线，输入线及输出线被明显地分开。

模拟电路和数字电路部分，是否有各自独立的地线。

后加在PCB中的图形（如图标、注标）是否会造成信号短路。

对一些不理想的线形进行修改。

在PCB上是否加有工艺线？

阻焊是否符合生产工艺的要求，阻焊尺寸是否合适，字符标志是否压在器件焊盘上，以免影响电装质量。

多层板中的电源地层的外框边缘是否缩小，如电源地层的铜箔露出板外容易造成短路。

概述本文档的目的在于说明使用PADS的印制板设计软件PowerPCB进行印制板设计的流程和一些注意事项，为一个工作组的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、设计流程PCB的设计流程分为网表输入、规则设置、元器件布局、布线、检查、复查、输出六个步骤.

2.1网表输入

网表输入有两种方法，一种是使用PowerLogic的OLEPowerPCBConnection功能，选择SendNetlist，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。

2.2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PadStacks，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Layer25。

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OLEPowerPCBConnection的RulesFromPCB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。

2.3元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。

2.3.1手工布局

1.工具印制板的结构尺寸画出板边（BoardOutline）。

2.将元器件分散（Disperseponents），元器件会排列在板边的周围。

3.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。

2.3.2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。

2.3.3注意事项

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

2.4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。

2.4.1手工布线

1.自动布线前，先用手工布一些重要的网络，比如高频时钟、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。

2.自动布线以后，还要用手工布线对PCB的走线进行调整。

2.4.2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。

2.4.3注意事项

a.电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Protectallwires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/mixedPlane，在布线之前将其分割，布完线之后，使用PourManager的Plane

Connect进行覆铜

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（DynamicRoute）

2.5检查检查的项目有间距（Clearance）、连接性（Connectivity）、高速规则（HighSpeed）和电源层（Plane），这些项目

可以选择Tools->

VerifyDesign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。

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。

2.6复查复查根据“PCB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。

2.7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（NCDrill）b.如果电源层设置为Split/Mixed，那么在AddDocument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PourManager的PlaneConnect进行覆铜；

如果设置为CAMPlane，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Viasc.在设备设置窗口（按DeviceSetup），将Aperture的值改为199d.在设置每层的Layer时，将BoardOutline选上

e.设置丝印层的Layer时，不要选择PartType，选择顶层（底层）和丝印层的Outline、Text、Line

f.设置阻焊层的Layer时，选择过孔表示过孔上不加阻焊，不选过孔表示家阻焊，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.所有光绘文件输出以后，用CAM350打开并打印，由设计者和复查者根据“PCB检查表”检查过孔（via）是多层PCB的重要组

成部分之一，钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。

简单的说来，PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。

从作用上看，过孔可以分成两类：

一是用作各层间的电气连接；

二是用作器件的固定或定位。

如果从工艺制程上来说，这些过孔一般又分为三类，即盲孔（blindvia）、埋孔（buriedvia）和通孔（throughvia）。

盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率（孔径）。

埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。

上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。

第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。

由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。

以下所说的过孔，没有特殊说明的，均作为通孔考虑。

从设计的角度来看，一个过孔主要由两个部分组成，一是中间的钻孔（drillhole）,二是钻孔周围的焊盘区，见下图。

这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。

很显然，在高速,高密度的PCB设计时，设

计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。

但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制的减小，它受到钻孔（drill）和电镀（plating）等工艺技术的限制：

孔越小，钻孔需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；

且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。

比如，现在正常的一块6层PCB板的厚度（通孔深度）为50Mil左右，所以PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。

二、过孔的寄生电容过孔本身存在着对地的寄生电容，如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于：

C=1.41εTD1/（D2-D1）过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。

举例来说，对于一块厚度为50Mil的PCB板，如果使用内径为10Mil，焊盘直径为20Mil的过孔，焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是：

C=1.41x4.4x0.050x0.020/（0.032-0.020）=0.517pF，

这部分电容引起的上升时间变化量为：

T10-90=2.2C（Z0/2）=2.2x0.517x（55/2）=31.28ps。

从这些数值可以看出，尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。

三、过孔的寄生电感同样，过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害

往往大于寄生电容的影响。

它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。

我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感：

L=5.08h[ln（4h/d）+1]其中L指过孔的电感，h是过孔的长度，d是中心钻孔的直径。

从式中可以看出，过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。

仍然采用上面的例子，可以计算出过孔的电感为：

L=5.08x0.050[ln（4x0.050/0.010）+1]=1.015nH。

如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：

XL=πL/T10-90=3.19Ω。

这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。

四、高速PCB中的过孔设计通过上面对过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。

为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到：

1、从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔大小。

比如对6-10层的内存模块PCB设计来说，选用10/20Mil（钻孔/焊盘）的过孔较好，对于一些高密度的小尺寸的板子，也可以尝试使用8/18Mil的过孔。

目前技术条件下，很难使用更小尺寸的过孔了。

对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗。

2、上面讨论的两个公式可以得出，使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。

3、PCB板上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。

4、电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。

同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗。

5、在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。

甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。

当然，在设计时还需要灵活多变。

前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况，也有的时候，我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。

特别是在过孔密度非常大的情况下，可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽，解决这样的问题除了移动过孔的位置，我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。

PCB板基础知识

一、PCB板的元素

1、工作层面

对于印制电路板来说，工作层面可以分为6大类，

信号层（signallayer）

内部电源/接地层（internalplanelayer）

机械层（mechanicallayer）主要用来放置物理边界和放置尺寸标注等信息，起到相应的提示作用。

EDA软件可以提供16层的机械层。

防护层（masklayer）包括锡膏层和阻焊层两大类。

锡膏层主要用于将表面贴元器件粘贴在PCB上，阻焊层用于防止焊锡镀在不应该焊接的地方。

丝印层（silkscreenlayer）在PCB板的TOP和BOTTOM层表面绘制元器件的外观轮廓和放置字符串等。

例如元器件的标识、标称值等以及放置厂家标志，生产日期等。

同时也是印制电路板上用来焊接元器件位置的依据，作用是使PCB板具有可读性，便于电路的安装和维修。

其他工作层（otherlayer）禁止布线层KeepOutLayer

钻孔导引层drillguidelayer

钻孔图层drilldrawinglayer

复合层multi-layer

2、元器件封装

是实际元器件焊接到PCB板时的焊接位置与焊接形状，包括了实际元器件的外形尺寸，所占空间位置，各管脚之间的间距等。

元器件封装是一个空间的功能，对于不同的元器件可以有相同的封装，同样相同功能的元器件可以有不同的封装。

因此在制作PCB板时必须同时知道元器件的名称和封装形式。

（1）元器件封装分类

通孔式元器件封装（THT，throughholetechnology）

表面贴元件封装（SMTSurfacemountedtechnology）

另一种常用的分类方法是从封装外形分类：

SIP单列直插封装

DIP双列直插封装

PLCC塑料引线芯片载体封装

PQFP塑料四方扁平封装

SOP小尺寸封装

TSOP薄型小尺寸封装

PPGA塑料针状栅格阵列封装

PBGA塑料球栅阵列封装

CSP芯片级封装

（2）元器件封装编号

编号原则：

元器件类型+引脚距离（或引脚数）+元器件外形尺寸

例如AXIAL-0.3DIP14RAD0.1RB7.6-15等。

（3）常见元器件封装

电阻类普通电阻AXIAL-,其中表示元件引脚间的距离；

可变电阻类元件封装的编号为VR,其中表示元件的类别。

电容类非极性电容编号RAD,其中表示元件引脚间的距离。

极性电容编号RB-，表示元件引脚间的距离，表示元件的直径。

二极管类编号DIODE-,其中表示元件引脚间的距离。

晶体管类器件封装的形式多种多样。

集成电路类

3、铜膜导线是指PCB上各个元器件上起电气导通作用的连线，它是PCB设计中最重要的部分。

对于印制电路板的铜膜导线来说，导线宽度和导线间距是衡量铜膜导线的重要指标，这两个方面的尺寸是否合理将直接影响元器件之间能否实现电路的正确连接关系。

印制电路板走线的原则：

◆走线长度：

尽量走短线，特别对小信号电路来讲，线越短电阻越小，干扰越小。

◆走线形状：

同一层上的信号线改变方向时应该走135°

的斜线或弧形，避免90°

的拐角。

◆走线宽度和走线间距：

在PCB设计中，网络性质相同的印制板线条的宽度要求尽量一致，这样有利于阻抗匹配。

走线宽度通常信号线宽为：

0.2～0.3mm，（10mil）

电源线一般为1.2～2.5mm在条件允许的范围内，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：

地线＞电源线＞信号线

焊盘、线、过孔的间距要求

PAD焊盘andVIA过孔：

≥0.3mm（12mil）

PADandPAD：

PADandTRACK导线：

TRACKandTRACK：

密度较高时：

PADandVIA：

≥0.254mm（10mil）

PADandTRACK：

4、焊盘和过孔

引脚的钻孔直径=引脚直径+（10~30mil）

引脚的焊盘直径=钻孔直径+18mil

Mil=0.0254mm

PCB布局原则

1、根据结构图设置板框尺寸，按结构要素布置安装孔、接插件等需要定位的器件，并给这些器件赋予不可移动属性。

按工艺设计规范的要求进行尺寸标注。

2.根据结构图和生产加工时所须的夹持边设置印制板的禁止布线区、禁止布局区域。

根据某些元件的特殊要求，设置禁止布线区。

3.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：

元件面单面贴装——元件面贴、插混装（元件面插装焊接面贴装一次波峰成型）——双面贴装——元件面贴插混装、焊接面贴装。

4、布局操作的基本原则

A.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．

B.布局中应参考原理框图，根据单板的主信号流向规律安排主要元器件．

C.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;

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．

D.相同结构电路部分，尽可能采用“对称式”标准布局；

E.按照均匀分布、重心平衡、版面美观的标准优化布局；

F.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。

G.如有特殊布局要求，应双方沟通后确定。

5.同类型插装元器件在X或Y方向上应朝一个方向放置。

同一种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。

6.发热元件要一般应均匀分布，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。

7.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。

8.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。

9.焊接面的贴装元件采用波峰焊接生产工艺时，阻、容件轴向要与波峰焊传送方向垂直，阻排及SOP（PIN间距大于等于1.27mm）元器件轴向与传送方向平行；

PIN间距小于1.27mm（50mil）的IC、SOJ、PLCC、QFP等有源元件避免用波峰焊焊接。

10.BGA与相邻元件的距离>

5mm。

其它贴片元件相互间的距离>

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5mm内也不能有贴装元、器件。

11.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。

12.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。

13.用于阻抗匹配目的阻容器件的布局，要根据其属性合理布置。

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。

14.布