印制板的設(shè)計(jì)

印制板設(shè)計(jì)姜培安一、概述印制板的定義印制板的分類和用途印制板設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)印制電路板簡稱印制板，它是實(shí)現(xiàn)電子產(chǎn)品小型化、輕量化、裝配機(jī)械化和自動化的重要基礎(chǔ)部件，在電子工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。印制板的質(zhì)量和可靠性對電子整機(jī)產(chǎn)品的性能和可靠性有重要影響，同時也影響電子產(chǎn)品的成本。因此從事印制板設(shè)計(jì)和使用的人員，為提高印制板設(shè)計(jì)水平、確保印制板的質(zhì)量，進(jìn)而保證電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性，對印制板的性能、設(shè)計(jì)規(guī)則和工藝要求有全面的了解是十分必要的。概述1.1印制板定義按國際電工委員會標(biāo)準(zhǔn)（IEC-196）的術(shù)語定義：印制電路是指“在絕緣基材上，按預(yù)定的設(shè)計(jì)，用印制的方法得到的導(dǎo)電圖形，它包括印制線路和印制元件或兩者結(jié)合而成的電路。完成了印制電路和印制線路工藝加工的板子通稱印制板?！币灿腥税阎挥袑?dǎo)電圖形的印制板稱為印制線路板。印制板的英文名稱為PrintedCircuitBoard，縮寫為PCB。1.2印制板的分類和用途

由于電子產(chǎn)品的不同需要，印制板也有許多不同種類，其分類方法在國內(nèi)外采用最多的是按PCB的結(jié)構(gòu)和基材分類。按結(jié)構(gòu)分類能反映出PCB的特點(diǎn)和功能，按基材分類能反映出PCB的基本性能。按PCB的結(jié)構(gòu)分類如下：印制板按結(jié)構(gòu)分類（有或無增強(qiáng)層）印制板的用途印制板的主要用途：在電子產(chǎn)品中為電子元器件的組裝提供安裝、固定和支撐的基板，實(shí)現(xiàn)各種電子元器件之間的電氣連接和絕緣。印有阻焊膜和字符的板，能為印制板組裝件提供安裝、檢驗(yàn)和維修的識別標(biāo)志和字符。在一些特殊電路中印制板還可以提供某些電氣特性如：特性阻抗、電磁兼容等性能。印有電阻、電容或芯片直接封裝在板上的PCB，具有一定的電路功能1.3印制板設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

由于印制板在電子工業(yè)中應(yīng)用廣泛，產(chǎn)品又具有許多通用的特性，標(biāo)準(zhǔn)化程度高，在國內(nèi)、外都有一套系列標(biāo)準(zhǔn)。在國內(nèi)有影響的主要標(biāo)準(zhǔn)有：1.3.1國外標(biāo)準(zhǔn)國際標(biāo)準(zhǔn)：主要是國際電工委員會（IEC）系列標(biāo)準(zhǔn)：IEC196《PCB術(shù)語和定義》IEC326.3《印制板設(shè)計(jì)和使用》美國標(biāo)準(zhǔn)：MIL標(biāo)準(zhǔn)（美國軍用標(biāo)準(zhǔn)）MIL—STD—275軍用印制電路設(shè)計(jì)（已被IPC標(biāo)準(zhǔn)取代）美國電子電路互連封裝協(xié)會（IPC）標(biāo)準(zhǔn)

1.3.印制板設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)IPC-2221印制板設(shè)計(jì)通用規(guī)范IPC-2222剛性有機(jī)印制板設(shè)計(jì)分規(guī)范IPC-2223撓性印制板設(shè)計(jì)分規(guī)范IPC-D-316軟基材微波電路板設(shè)計(jì)指南IPC-6010系列標(biāo)準(zhǔn)印制板檢驗(yàn)和驗(yàn)收規(guī)范IPC-T-50電子電路互連和封裝術(shù)語與定義IPC-TM-650印制電路試驗(yàn)方法手冊NEMA美國電器制造商協(xié)會標(biāo)準(zhǔn)（基材）1.3印制板設(shè)計(jì)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)其中IPC標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)先進(jìn)、內(nèi)容完整、配套好、可操作性強(qiáng)。在國際印制板行業(yè)影響很大。IEC標(biāo)準(zhǔn)吸取和采用了許多IPC標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容，同時它也廣被許多國家采用和參照采用。我國許多對外企業(yè)大都采用IPC標(biāo)準(zhǔn)。此外還有日本標(biāo)準(zhǔn)（JPCA）英國標(biāo)準(zhǔn)（BS），在我國采用的不多。IPC有關(guān)PCB設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)人員也應(yīng)了解PCB產(chǎn)品的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，IPC標(biāo)準(zhǔn)中的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)主要有：IPC-6011印制板通用規(guī)范IPC-6012剛性印制板規(guī)范IPC-6013撓性印制板規(guī)范IPC-A-600-F（G）印制板驗(yàn)收規(guī)范IPC-4101剛性基材系列標(biāo)準(zhǔn)1.3.2國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)印制板標(biāo)準(zhǔn)主要分為：國標(biāo)（GB）、國軍標(biāo)（GJB）和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)三大類。國家標(biāo)準(zhǔn)：GB/T4588.3“印制電路板設(shè)計(jì)和使用”國軍標(biāo)：GJB362A“剛性印制板總規(guī)范”電子行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：SJ20748“剛性印制板及剛性印制板組裝件設(shè)計(jì)”航天行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：QJ3103“印制電路板設(shè)計(jì)規(guī)范”企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：以國標(biāo)為基礎(chǔ)結(jié)合本企業(yè)的具體產(chǎn)品要求而制定的，其技術(shù)指標(biāo)一般不應(yīng)低于國標(biāo)。國標(biāo)是參照IEC標(biāo)準(zhǔn)制定的，國軍標(biāo)和兩項(xiàng)行標(biāo)是參照MIL標(biāo)準(zhǔn)和IPC標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合國情制定的。以下將根據(jù)IPC-2221和國標(biāo)GB/T4588.3印制板設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容歸納如下幾個方面進(jìn)行介紹。二、印制板的設(shè)計(jì)印制電路設(shè)計(jì)包括電路設(shè)計(jì)和印制板的工程圖設(shè)計(jì)。本文主要介紹在電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行印制板的工程圖設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的基本原則設(shè)計(jì)的內(nèi)容2.1設(shè)計(jì)的基本原則

印制板的設(shè)計(jì)決定印制板的固有特性，在一定程度上也決定了印制板的制造、安裝和維修的難易程度，同時也影響印制板的可靠性和成本。不同等級的產(chǎn)品設(shè)計(jì)要求和產(chǎn)品質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)是不同的，成本也有很大差別。在設(shè)計(jì)PCB時應(yīng)首先確定產(chǎn)品的性能等級。印制板根據(jù)它的使用性能要求分為三級：1級：普通電子產(chǎn)品：包括消費(fèi)性電子產(chǎn)品，某些計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備和工業(yè)電子設(shè)備等，主要要求其功能；

2.1設(shè)計(jì)的基本原則

2級：專用服務(wù)性電子產(chǎn)品：通訊設(shè)備、復(fù)雜的商用和工業(yè)用設(shè)備及要求高性能、長壽命，對工作時發(fā)生中斷要求不嚴(yán)格的軍用設(shè)備等。這類產(chǎn)品不但要求其功能，還應(yīng)具有一定的可靠性，能較長時間連續(xù)運(yùn)行；

3級：高性能電子產(chǎn)品：對性能和連續(xù)工作性要求十分嚴(yán)格的商用和軍用設(shè)備，其工作時不允許停機(jī)并隨時都可以正常運(yùn)行，有的使用環(huán)境比較嚴(yán)酷。這類產(chǎn)品包括維持生命必須的生活保障設(shè)備和精密的武器系統(tǒng)及航空、航天器上的電子產(chǎn)品，要求高度安全、可靠。

2.1設(shè)計(jì)的基本原則在進(jìn)行印制板設(shè)計(jì)時應(yīng)遵循以下通用的基本原則，綜合考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)會取得較好的效果：

1電氣連接的準(zhǔn)確性布局、布線時，印制導(dǎo)線的連接關(guān)系應(yīng)與電原理圖和邏輯圖相一致，如果因?yàn)闄C(jī)械、電氣性能要求不宜在印制板上布線時，應(yīng)在印制板裝配圖上注明連線要求。2可靠性可靠性是印制板使用的基本要求，尤其對3級印制板可靠性更為重要。印制板的結(jié)構(gòu)、基材的選擇、印制板的布局、布線、印制導(dǎo)線的寬度與間距以及印制板的制造和安裝工藝等因素，都會影響印制板的可靠性。設(shè)計(jì)時必須綜合考慮以上因素，合理優(yōu)。2.1設(shè)計(jì)的基本原則可制造性（工藝性）設(shè)計(jì)時在選擇基材、確定印制板的結(jié)構(gòu)、布局、布線以及考慮孔徑和焊盤大小等要素時，應(yīng)與印制板當(dāng)前的制造和安裝的工藝水平相適應(yīng)，盡可能有利于制造、安裝和維修。經(jīng)濟(jì)性不同結(jié)構(gòu)類型、不同基材、不同加工精度要求的印制板，以及不同的設(shè)計(jì)方法，其成本相差很大，設(shè)計(jì)時應(yīng)考慮成本最低的原則，在滿足使用安全、可靠性的前提下優(yōu)化最佳性價比，力求經(jīng)濟(jì)適用。2.1設(shè)計(jì)的基本原則環(huán)境適應(yīng)性根據(jù)印制板使用時的環(huán)境條件，合理選擇印制板的基材和涂覆層，使之能滿足使用條件的要求；同時還應(yīng)考慮產(chǎn)品對環(huán)境的影響選用的材料力求對環(huán)境無污染或低污染(主要指基材和涂層)。歐盟頒布了“關(guān)于在電氣電子設(shè)備中限制使用某些有害物質(zhì)指令”（簡稱ROHS）中規(guī)定，限制有鉛、鎘、汞、六價鉻、含溴耐燃劑PBB（多溴聯(lián)苯）和PBDE(多溴聯(lián)苯醚)等六種物質(zhì)在家電、IT和通訊設(shè)備、醫(yī)療設(shè)備等十大類產(chǎn)品中使用，涉及有20多萬種產(chǎn)品。（2006.7實(shí)施）2.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容

印制電路設(shè)計(jì)：包含電路設(shè)計(jì)和印制板設(shè)計(jì)兩部分。電路設(shè)計(jì)：指印制板的電原理圖設(shè)計(jì)和元器件的選擇。是印制板設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)和依據(jù)。印制板設(shè)計(jì)：是根據(jù)電路設(shè)計(jì)的意圖，將電路原理圖轉(zhuǎn)換成印制板圖、確定印制板結(jié)構(gòu)、選擇基材、設(shè)計(jì)導(dǎo)電圖形和非導(dǎo)電圖形，提出加工要求，完成印制板生產(chǎn)所需要的設(shè)計(jì)文件、資料的全過程。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括以下幾個方面：

2.2設(shè)計(jì)的內(nèi)容1）選擇基材；2）確定板的結(jié)構(gòu)、尺寸及公差；3）機(jī)械性能設(shè)計(jì)；4）電氣性能和電磁兼容性設(shè)計(jì)；5）表面涂（鍍）層的選擇；6）熱設(shè)計(jì)7）導(dǎo)電圖形和非導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)（布局、布線、焊盤圖形、阻焊圖形和字符圖等）；8)印制板加工的其他技術(shù)文件、資料和確定產(chǎn)品驗(yàn)收的標(biāo)準(zhǔn)。三、印制板基材及選擇覆銅箔板基材的分類常用基材的特性基材的選擇三、印制板基材及選擇

印制板的基材影響印制板的基本性能、制造工藝方法和成本，設(shè)計(jì)選用基材時應(yīng)綜合考慮。目前最廣泛使用的是以減成法（銅箔蝕刻法）制造印制板所用的基材－覆銅箔層壓板，簡稱覆箔板，它是目前國內(nèi)外用量最大的PCB基材。3.1覆銅箔板的分類由于電子產(chǎn)品的需求不同，覆箔板又分為許多種類和規(guī)格，主要有剛性板和撓性板兩大類。剛性覆箔板：在剛性層壓基材上覆有銅箔。按其基材中的增強(qiáng)材料不同，分為四類：紙基板、玻璃布基板、復(fù)合基板（兩種以上）和特殊材料基板（金屬、陶瓷）。每一類又以所用的樹脂粘合劑與基材不同分為許多品種，如：覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板、覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板等。每種層壓板又有阻燃型與非阻燃型之分，一般阻燃型板相當(dāng)于美國標(biāo)準(zhǔn)中的FR3、FR4、FR5板，國標(biāo)中的CEPGC－32F等，其內(nèi)層印有紅色標(biāo)記。3.1覆銅箔板的分類

撓性覆銅箔板：在軟性的基材上覆有銅箔，可以撓曲。以所用的撓性基材名稱分類，如：覆銅箔聚酯薄膜、覆銅箔聚酰亞胺薄膜和覆銅箔聚酰亞胺氟碳乙烯薄膜等。根據(jù)覆箔板的銅箔面數(shù)又分為：單面板、雙面板；根據(jù)板的厚度不同有多種規(guī)格。3.2常用基材的特性

基材的特性直接影響印制板的基本特性。常用的剛性基材主要有：

覆銅箔酚醛紙質(zhì)層壓板（阻燃型FR-2）覆銅箔環(huán)氧紙質(zhì)層壓（阻燃型FR-3）覆銅箔環(huán)氧玻璃布層壓板（阻燃型FR-4/FR-5和非阻燃型G10，相當(dāng)于國標(biāo)的CEPGC-31/32F）覆銅箔BT樹脂玻璃布層壓板覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板覆銅箔聚酰亞胺玻璃布層壓板和覆銅箔聚酰亞胺芳酰胺布層壓板等。常用的撓性基材主要有：覆銅箔聚酯薄膜和覆銅箔聚酰亞胺薄膜等。3.2.1常用基材特性及應(yīng)用范圍表3－1常用基材特性及應(yīng)用范圍（

續(xù)表3－1）FR－4型板材的主要性能指標(biāo)（表3－2）序號剛性板技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)典型值薄型板（多層板用）技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)典型數(shù)值項(xiàng)目抗彎強(qiáng)度單位處理?xiàng)l件縱向橫向剝離強(qiáng)度常態(tài)（接收試驗(yàn)）熱應(yīng)力后高溫時暴露工藝溶液后熱沖擊試驗(yàn)（耐浸焊性）（288）12N/mm2A4阻燃性A(UL－94）V－0V－0V－0V－05

體積電阻系數(shù)6表面電阻7介電擊穿強(qiáng)度（平行層）KV受潮處理后升溫后受潮處理后升溫后N/mmSΩ.cmD-48/50+D-0.5/23AAE—1/125AAE-2/150

≥41.3557.5≥344449.4≥1.41.75≥0.91.75≥0.91.55≥0.91.55

≥10≥30

≥10≥20≥10121013≥10121013C－96/35/90E－24/125C－96/35/90E－24/125≥1.31.70≥0.91.70≥1091012≥109

≥1012≥10101012≥10101012≥1091011≥1091011≥40≥60≥1.41.70≥1.11.70FR-4型板材的主要性能指標(biāo)（續(xù)表3－2）

8抗電弧性（耐電?。㏒D-48/50+D-0.5/239Q諧振（Q值）1MHzD-24/2310介電常數(shù)1MHzC-40/23/5011介質(zhì)損耗角正切值1MHzC-40/23/5012玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg尺寸穩(wěn)定性蝕刻后熱處理后14最高使用溫度翹曲度340х340mm（雙面）≥60155≥6070≥50134≤5.44.6≤5.44.6≤0.030.017≤0.0350.020℃128—130128—130mmmm℃％A1≤0.5130130E—1/105E—1/1050.000250.00050.000150.00040.00050.000303.2.2低介電常數(shù)和介質(zhì)損耗材料高頻、微波電路用的印制板應(yīng)選擇介電常數(shù)（εr）較低、介質(zhì)損耗小（tanδ）的基材。常用基材的介電常數(shù)和介質(zhì)損耗角正切值見表3－3。表3－3PCB基材的介電常和介質(zhì)損耗

基板材料FR-4環(huán)氧/玻璃BT樹脂/玻璃聚酰亞胺/玻璃聚四氟乙烯/玻璃介電常數(shù)εr1MHz/100MHz4.4～5.4/4.14.5/4.04.3/4.12.2~2.8/2.2介質(zhì)損耗tanδ0.0270.0070.0120.019低介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗材料選擇從表中可以看出相同的材料在不同的頻率下測量的結(jié)果是不同的，在高頻時采用時域反射計(jì)（DTR）測量信號在線路中的實(shí)際時延可以確定εr的精確值。所以在高頻電路中計(jì)算線路的特性阻抗采用100MHz下測量的εr值更為準(zhǔn)確。一般工作頻率在100MHz以下的印制板根據(jù)頻率的高低分別可以采用FR-4覆銅箔板、BT樹脂覆銅箔板、聚酰亞胺覆銅箔板都可以。但是對頻率≥100MHz的微波電路，應(yīng)選擇聚四氟乙烯類型的低介電常數(shù)板材更好。3.3基材的選擇選擇基材的依據(jù)是：根據(jù)PCB的使用條件和機(jī)械、電氣性能要求從有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中選擇材料的型號和規(guī)格；高頻和微波電路應(yīng)選擇低介電常數(shù)和低介質(zhì)損耗的基材。對特性阻抗要求嚴(yán)格的板，應(yīng)根據(jù)計(jì)算選擇相應(yīng)介電常數(shù)的材料。根據(jù)預(yù)計(jì)的印制板結(jié)構(gòu)確定基材的覆銅箔面數(shù)（不同規(guī)格的單面、雙面覆銅箔板或多層板用薄板）；根據(jù)印制板的尺寸、單位面積承載元器件重量，確定基材板的厚度。多層板應(yīng)根據(jù)導(dǎo)電層數(shù)、層間絕緣層厚度要求確定薄覆銅板、粘接片的數(shù)量和總厚度。不同類型材料的成本相差很大，選用的基本原則是：滿足使用要求，切勿寧高勿低。四、印制板的結(jié)構(gòu)、尺寸印制板的結(jié)構(gòu)外形尺寸板的厚度坐標(biāo)網(wǎng)絡(luò)和參考基準(zhǔn)導(dǎo)線寬度和間距孔與連接盤（焊盤）槽與缺口尺寸接插區(qū)和印制插頭4.1印制板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)印制板的結(jié)構(gòu)是根據(jù)布線密度要求，整機(jī)給予印制板的空間尺寸和電氣性能要求決定。根據(jù)需要可以選擇單面板、雙面板、多層板或撓性板和剛撓性板。在雙面板布線密度很高的情況下，與其采用雙面板還不如采用布線密度較低的多層板。因?yàn)榈蛯哟?、低密度的多層板的可靠性和可制造性要?yōu)于高密度的雙面板。從電磁兼容考慮，當(dāng)時鐘電路的頻率超過5MHz時或者上升時間小于5ns時，增加采用多層板的可能性。（即5/5規(guī)則）4.2外形尺寸PCB的外形是由在整機(jī)中的安裝尺寸和布線密度要求決定的，原則上可以是任意的，但是考慮到美觀和加工的難易，在滿足整機(jī)空間布局要求的前提下，外形力求簡單，一般為長寬比例不太懸殊的長方形。也允許有圓形和其他異形，但是長寬比例較大或面積較大的印制板，容易產(chǎn)生翹曲變形，需要增加板的厚度或采取增加支撐點(diǎn)和邊框加固等措施。4.3板的厚度PCB的厚度應(yīng)根據(jù)對板的機(jī)械強(qiáng)度要求和與之相匹配的連接器的規(guī)格尺寸，以及PCB上單位面積承受的元器件重量，從相關(guān)基材的厚度標(biāo)準(zhǔn)尺寸系列中，選取合適厚度的基材。一般不要選非標(biāo)準(zhǔn)厚度的基材，這樣會增加成本；在能滿足安全使用的前提下，不要選擇過厚的基材，以減輕產(chǎn)品重量和降低成本。印制板的總厚度，應(yīng)根據(jù)使用時對板的機(jī)械強(qiáng)度要求及有邊緣連接器時與連接器匹配需要而定。4.3板的厚度多層板中間層的絕緣材料厚度，應(yīng)根據(jù)其電氣性能要求（耐壓、絕緣電阻、特性阻抗的要求）來決定；在兩相鄰導(dǎo)電層之間，至少應(yīng)有0.09mm厚的絕緣層，并且其粘結(jié)片不少于兩片，在所有的粘結(jié)層中最好使用同一種厚度的粘結(jié)片。對微波電路用的多層板，其層間介質(zhì)層的厚度應(yīng)根據(jù)電路的特性阻抗要求，需要嚴(yán)格計(jì)算而確定。對于撓性板，當(dāng)使用附加鍍（涂）覆層、覆蓋層或膠粘劑時，板的總厚度會大于撓性覆銅箔基材的厚度，所以對其尺寸公差應(yīng)盡可能寬松。4.4坐標(biāo)網(wǎng)格和參考基準(zhǔn)為了確定孔和導(dǎo)電圖形的位置，應(yīng)采用GB1360（印制電路坐標(biāo)網(wǎng)格）規(guī)定的網(wǎng)格系統(tǒng)，基本格子為2.54mm，輔助格子為1.27mm和0.635mm或者更小。（公制尺寸元器件用2.5mm格子）。為在制造和檢查導(dǎo)電圖形時定位用，建議使用參考基準(zhǔn)。它是兩條正交的基準(zhǔn)直線，交點(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)，在同一塊板上有幾個圖形時，所有的圖形都應(yīng)使用相同的參考基準(zhǔn)。參考基準(zhǔn)設(shè)置在板內(nèi)或板外由設(shè)計(jì)者決定，并且標(biāo)出印制板的邊緣到基準(zhǔn)線的尺寸和公差。

4.4坐標(biāo)網(wǎng)格和參考基準(zhǔn)對于SMT用印制板，若在具有自動光學(xué)定位系統(tǒng)的高精度表面安裝設(shè)備上安裝時，應(yīng)在印制板元件面的兩角或三個角上各設(shè)置一個Ф1.6mm的圓形或邊長為2.0mm的方形光學(xué)定位標(biāo)志作為基準(zhǔn)，在大尺寸或細(xì)節(jié)距的IC焊盤圖形的對角線或中心位置上各設(shè)置一個基準(zhǔn)標(biāo)志，光學(xué)定位標(biāo)志上面不允許有阻焊膜覆蓋。SMT印制板的定位整板定位基準(zhǔn)IC放置定位基準(zhǔn)坐標(biāo)原點(diǎn)4.5導(dǎo)線寬度和間距4.5.1印制導(dǎo)線寬度印制導(dǎo)線的寬度由導(dǎo)線的負(fù)載電流、允許的溫升和銅箔的附著力決定。一般印制板的導(dǎo)線寬度不小于0.13mm（1級板為0.1mm）。對線寬為0.3mm、厚度為35μm以上，負(fù)載電流在0.6A時，其溫升不超過10℃。對于SMT印制板和高密度板的導(dǎo)線寬度可小于0.2mm，導(dǎo)線越細(xì)其加工難度越大，所以在布線空間允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)選擇寬一些的導(dǎo)線。導(dǎo)線的尺寸精度取決于導(dǎo)電圖形的設(shè)計(jì)精度、生產(chǎn)底版的精度、制造工藝（成像、鍍覆、蝕刻的方法和質(zhì)量）及導(dǎo)體厚度的均勻性等因素，公差不能過嚴(yán)所以只規(guī)定最小導(dǎo)線寬度。對于微波電路的導(dǎo)線寬度及公差應(yīng)有嚴(yán)格要求一般取＋0.03～0.08、－0.05mm的公差。4.5印制導(dǎo)線寬度和間距4.5.2印制導(dǎo)線間距印制導(dǎo)線的間距，由導(dǎo)線之間的絕緣電阻和耐電壓要求，以及基材的特性所決定。印制板表層導(dǎo)線間的絕緣電阻是由導(dǎo)線間距、相鄰導(dǎo)線平行段的長度、絕緣介質(zhì)（包括基材和空氣）印制板的加工工藝質(zhì)量、溫度、濕度和表面的污染等因素所決定。一般來說絕緣電阻和耐電壓要求越高，其導(dǎo)線間距就應(yīng)適當(dāng)加寬。小于0.2mm的導(dǎo)線間距也難以加工，所以設(shè)計(jì)時在布線空間允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)加大導(dǎo)線間距。較大的導(dǎo)線間距有利于降低信號串?dāng)_（相鄰導(dǎo)線寬度大于線寬的2倍即2W原則，信號串?dāng)_會明顯降低）。4.6孔與連接盤（焊盤）4.6.1孔：印制板上的孔，基本上可歸為四類：機(jī)械安裝孔、元件孔、隔離孔和導(dǎo)通孔。各類孔的設(shè)計(jì)要求不同。機(jī)械安裝孔：應(yīng)與機(jī)械安裝件的位置尺寸、安裝尺寸及位置公差相匹配。孔與孔的邊緣及孔邊緣到板邊緣的距離應(yīng)大于板的厚度，以保證孔壁的強(qiáng)度。元件孔：孔徑應(yīng)大于或等于所安裝的元器件引線（或插針）直徑0.2～0.3mm，孔中心的位置應(yīng)在坐標(biāo)網(wǎng)格（或輔助格）的交點(diǎn)上，并且與元器件引線（引腳）的位置相匹配，如果元器件的引線為非直線排列，則至少有一個點(diǎn)的孔中心位于網(wǎng)格的交點(diǎn)上。此類孔的孔直徑一般是指金屬化后的鍍覆孔的直徑。

4.6孔與連接盤（焊盤）隔離孔：在多層板中將某層導(dǎo)電圖形與通過該層的鍍覆孔（金屬化孔）進(jìn)行絕緣隔離，孔徑應(yīng)大于同軸的金屬化孔壁外徑0.2～0.3mm，空間允許應(yīng)適當(dāng)加大。導(dǎo)通孔：又稱為過孔，分為通孔、盲孔和埋孔三種形式。其孔徑的大小和孔位由布線空間大小酌情調(diào)整，不作嚴(yán)格規(guī)定，為了提高布線密度一般其孔徑設(shè)計(jì)得比元件孔小，但是最小孔徑與板厚度的比一般不小于1：5，過小的比例在孔金屬化時，工藝難度加大成本上升。在布線空間允許的情況下，此孔一般不設(shè)計(jì)在元件體的下面（多層板的埋孔除外），以便于檢查和維修，SMT板布線密度較高，允許將過孔設(shè)置在器件下面，但是必須用阻焊劑封堵孔。4.6孔和連接盤導(dǎo)通孔的三種類型：通孔、埋孔和盲孔埋孔通孔盲孔盤焊外層導(dǎo)線內(nèi)層導(dǎo)線介質(zhì)材料4.6孔與連接盤（焊盤）

4.6.2連接盤：印制板上的連接盤，用于表層進(jìn)行焊接的稱為焊盤。一般為圓形與孔同心環(huán)繞在孔周圍，最小的環(huán)寬應(yīng)≥0.1mm，（連接盤直徑≥孔徑＋2倍最小環(huán)寬＋加工允差）在空間位置允許的條件下，應(yīng)適當(dāng)加寬連接盤的環(huán)寬。表層的焊盤面積應(yīng)稍大些有利于焊接，其形狀一般也是圓形的，也有采用切割圓形、矩形、正方形或卵圓形等，這要根據(jù)布線的密度來確定。扁平封裝和表面安裝元器件的焊盤，一般為矩形或條狀的，BGA器件的焊盤是圓的并與元器件的引腳位置相匹配，具體的形狀、尺寸隨元器件的型號不同而異，設(shè)計(jì)時應(yīng)查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（IPC-728）和資料。孔與連接盤的錯位，不應(yīng)使連接盤的環(huán)寬小于規(guī)定的最小環(huán)寬值。4.7槽和缺口尺寸印制板上的槽和缺口是用于印制板安裝、接插件和特殊元件的安裝。它的形狀、尺寸應(yīng)與安裝件的尺寸相匹配，原則上可以是任意的，但是應(yīng)滿足加工工藝要求，并且盡量減少異形槽、孔，以方便加工、降低成本。槽、口一般為矩形，在無鍍覆層的情況下推薦的長度、寬度的偏差為±0.1mm。印制插頭上的定位槽尺寸及公差要求很高，需按所采用的插座的尺寸及公差進(jìn)行設(shè)計(jì)。4.8接插區(qū)和印制插頭印制板與相應(yīng)的電連接器相連接的部位稱為接插區(qū)，一般設(shè)置在板的邊緣。接插區(qū)的尺寸應(yīng)與連接器的尺寸相匹配，以保證連接可靠。必要時在接插區(qū)的長度方向上對板的翹曲度單獨(dú)提出要求（一般為1％）。在采用插頭座連接時，應(yīng)考慮印制插頭部位板的厚度及公差，板插入插座時過緊，易使插座漲裂或簧片產(chǎn)生永久形變會造成接觸不良，插入時簧片的間隙過大，也會造成接觸不良。4.8接插區(qū)和印制插頭印制插頭接觸片插入端最好設(shè)計(jì)成如下形狀：

4.8接插區(qū)和印制插頭（金手指）印制插頭應(yīng)根據(jù)與其相配合的插座的相關(guān)尺寸及公差和裝配要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，印制插頭接觸片的寬度一般為插座兩相鄰簧片中心距的0.55倍，印制接觸片的插入端應(yīng)設(shè)計(jì)成半圓形，其圓弧的半徑為接觸片寬度的一半，接觸片的長度應(yīng)能保證插入插座后，簧片能完全接觸。對雙面印制插頭，正反兩面接觸片的相對位置，應(yīng)與相匹配的插座的對應(yīng)簧片位置及公差相一致。插頭與插座的定位基準(zhǔn)應(yīng)保持一致。在每個接觸片圓弧的頂端引出0.2mm寬的工藝導(dǎo)線在靠近板的邊線外側(cè)用0.2~0.3mm的導(dǎo)線將其短路，作為匯總的工藝導(dǎo)線，為生產(chǎn)中插頭簧片鍍金/鎳時使用。

4.8接插區(qū)和印制插頭工藝導(dǎo)線設(shè)計(jì)

工藝線(0.2~0.25mm)邊框線工藝線

R五、電氣性能設(shè)計(jì)導(dǎo)線電阻互連電阻導(dǎo)線電流負(fù)載能力絕緣電阻耐電壓特殊電氣性能5.1導(dǎo)線電阻印制導(dǎo)線的電阻很小，一般低頻電路不需考慮，在微波和高速等特殊電路中，導(dǎo)線的電阻隨頻率的升高呈電感特性稱為阻抗，當(dāng)需要考慮時，應(yīng)查有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或資料，根據(jù)阻抗要求計(jì)算出印制導(dǎo)線的設(shè)計(jì)寬度、厚度和長度，以滿足導(dǎo)線的阻抗要求。當(dāng)導(dǎo)線表面有低電阻率的金屬鍍層時，應(yīng)考慮鍍層厚度對導(dǎo)線電阻或阻抗的影響。5.2互連電阻互連電阻是指多層印制板上相關(guān)連的兩個金屬化孔與內(nèi)層導(dǎo)線連接的界面電阻和導(dǎo)線電阻的總和。它對高頻、高速電路設(shè)計(jì)參數(shù)有影響，同時也能反映出金屬化孔的加工質(zhì)量和工藝水平，尤其是印制板受熱沖擊后，互連電阻的變化率是反映多層板可靠性的重要指標(biāo)。對一般電路設(shè)計(jì)不需要明確互連電阻值的大小，印制板的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)對此電阻的變化率有明確要求。對于3級印制板必須在驗(yàn)收時，對熱沖擊試驗(yàn)后，互連電阻的變化率有明確要求。5.3導(dǎo)線電流負(fù)載能力指在印制板使用的環(huán)境條件下，一定寬度和厚度的導(dǎo)線，在規(guī)定的導(dǎo)線溫升內(nèi)，導(dǎo)線所能承受的最大負(fù)載電流。設(shè)計(jì)時根據(jù)電路的電流大小及導(dǎo)線電流負(fù)載能力，用來確定印制導(dǎo)線的寬度和厚度。有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（GB4588.3、GJB362A和QJ3103等）給出了一定厚度和不同寬度的銅導(dǎo)線負(fù)載電流與導(dǎo)線溫升的關(guān)系（見附圖）。可用此圖來選擇印制導(dǎo)線的寬度和厚度，但是允許的導(dǎo)線的溫升不能超過覆銅箔基材的安全使用溫度與環(huán)境溫度之差。

5.3導(dǎo)線電流負(fù)載能力但是，考慮到制作工藝、銅箔厚度會使導(dǎo)線寬度在允許范圍內(nèi)的變化，該圖所示的曲線已比實(shí)際測得的數(shù)值降低了10％，如果采用的板材厚度較?。ā?.5mm）或者應(yīng)用了表面涂覆層，或者導(dǎo)線間距小于導(dǎo)線寬度時，應(yīng)再降低15％。對于多層板的內(nèi)層導(dǎo)線，由于內(nèi)層的散熱不如表層散熱好，防止內(nèi)層導(dǎo)線過熱而降低多層板的層間結(jié)合力，建議設(shè)計(jì)時按圖中的示值降額一半使用。5.3導(dǎo)線電流負(fù)載能力圖5－1導(dǎo)線寬度、導(dǎo)線截面積與允許電流的關(guān)系

5.4絕緣電阻印制板的絕緣電阻分為：表面絕緣電阻、內(nèi)層絕緣電阻和層間絕緣電阻（體積電阻）。表面絕緣電阻由導(dǎo)電圖形、絕緣介質(zhì)（印制板基材和空氣）、板的加工工藝、環(huán)境的溫度、濕度和板的表面污染等因素決定。兩相鄰導(dǎo)線間距較小而平行布線較長時，會使導(dǎo)線間絕緣電阻下降。5.4絕緣電阻兩相鄰導(dǎo)線間的絕緣電阻要求嚴(yán)格時，可采用下列公式來估算：

Ris＝160Rmat［W/L］

式中：Ris—導(dǎo)線之間預(yù)計(jì)的最小絕緣電阻，MΩ；

Rmat—定規(guī)溫度下基材的最小絕緣電阻，MΩ；W—導(dǎo)線間距，mm；L—平行導(dǎo)線段長度，mm。5.4絕緣電阻實(shí)際上導(dǎo)線的間距設(shè)計(jì)可能是不均勻的，此時W/L的平均值按下式計(jì)算：式中：W1

，W2,……Wn各平行段導(dǎo)線的標(biāo)稱間距；

L1，L2……Ln各平行段導(dǎo)線的長度。 內(nèi)層絕緣電阻也可以用以上公式估算。層間絕緣電阻是絕緣層的體積電阻，它遠(yuǎn)大于表面絕緣電阻。對環(huán)氧玻璃布層壓板基材，其表面絕緣電阻≥1010Ω。5.5耐電壓印制導(dǎo)線之間的耐電壓值，與板基材的絕緣介質(zhì)種類、導(dǎo)線間距、導(dǎo)線邊緣的齊整性、表面污染程度、表面涂覆層、布線情況和周圍環(huán)境條件等因素有關(guān)。印制導(dǎo)線之間的局部放電電壓很高，對以環(huán)氧玻璃布為基材的印制板，在正常大氣條件下，導(dǎo)線間的耐電壓值大于1200V/mm，在低氣壓條件下（0.133～2.66KPa），其耐電壓值要下降2/3左右，在設(shè)計(jì)低氣壓條件下工作的印制板時，應(yīng)注意這一特性。為了安全起見，在設(shè)計(jì)導(dǎo)線的間距時，一般取最大耐電壓值（局部放電電壓）的9％～40％作為允許工作電壓。5.5耐電壓圖5－2電壓與導(dǎo)線間距關(guān)系5.6特殊電氣性能特殊電氣性能主要是指：在微波電路和高速脈沖電路中，印制導(dǎo)線作為傳輸線時，必須考慮導(dǎo)線的特性阻抗、有效相對電容率、傳輸延遲及信號的損耗與衰減。這些特性除了與導(dǎo)線的寬度、厚度有關(guān)以外，還與介質(zhì)層的厚度和介電常數(shù)及介質(zhì)損耗有關(guān)，所以應(yīng)選擇介電常數(shù)(εr)和介質(zhì)損耗角正切值（tanδ）小的基材，典型的微波電路用材料有覆銅箔聚四氟乙烯玻璃布層壓板、填充陶瓷聚四氟乙烯覆箔層壓板等。

5.6特殊電氣性能高頻和微波電路常用的傳輸媒質(zhì)為帶狀線（位于兩層接地面之間的介質(zhì)層內(nèi)的印制導(dǎo)線）和微帶線（用介質(zhì)材料將接地面與傳輸線隔開），對其電氣特性的計(jì)算應(yīng)查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和基材的有關(guān)參數(shù)。htwhtw(a)帶狀線(b)微帶線圖5－3傳輸線的導(dǎo)線斷面

六、印制板的電磁干擾和抑制設(shè)計(jì)電磁兼容是電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必須認(rèn)真考慮的問題。現(xiàn)代電子設(shè)備中大量采用數(shù)字電路、高速邏輯電路，信號的傳輸速度大大提高，增大了引起電磁輻射和受電磁干擾的因素，因而印制板上的電磁兼容問題日益重要。對印制板組裝件的電磁干擾有的來自外部（其他電子設(shè)備發(fā)射的或空間的電磁波或者是電源），也有印制板本身布局、布線不合理或元器件安裝位置不當(dāng)?shù)纫蛩卦斐傻?。對于外部的電磁干擾，可通過整機(jī)的屏蔽措施和改進(jìn)電路的抗干擾設(shè)計(jì)來解決。對其本身的電磁干擾，在進(jìn)行PCB布局、布線設(shè)計(jì)時，應(yīng)考慮抑制設(shè)計(jì)。

六、印制板的電磁干擾與抑制設(shè)計(jì)1PCB設(shè)計(jì)中引起電磁兼容問題的主要原因根本原因是印制板組裝件工作時，有時變電流，而引起的磁場、電場變化產(chǎn)生了電磁兼容問題。具體原因有：

1）印制導(dǎo)線的阻抗變化和設(shè)計(jì)不當(dāng)；

2）較大的回路和環(huán)路面積；

3）高頻、高速邏輯器件的應(yīng)用；

4）時鐘電路、震蕩器電路布線設(shè)計(jì)不當(dāng)；

六、印制板的電磁干擾與抑制設(shè)計(jì)5）接地或電源設(shè)計(jì)不當(dāng)；

6）高頻信號的回線設(shè)計(jì)不合理；7）阻抗不匹配，基材選擇不當(dāng)；

8）同一塊板上數(shù)字電路和模擬電路布局和接地不合理；

9)元器件本身產(chǎn)生的RF引起的干擾。除以上原因外對具體的電路還要具體分析，有針對性的找出具體原因。才能更好地進(jìn)行電磁兼容設(shè)計(jì)。

六、印制板的電磁干擾與抑制設(shè)計(jì)2電磁干擾抑制設(shè)計(jì)的基本原理抑制PCB內(nèi)的電磁干擾，降低射頻(FR)能量的基本原理是使板內(nèi)的通量抵消或通量最小化，以減少射頻時PCB內(nèi)產(chǎn)生的共模噪聲。通量的不平衡是由于印制板內(nèi)的非對稱電流引起的，所以在布局、布線時盡量使回線的電流與輸入線的電流大小相等方向相反，一般通過電源面、接地面或電源面和接地面的返回電流來實(shí)現(xiàn)，也可以通過同一信號的輸入線與返回線盡量相互靠近來實(shí)現(xiàn)?？刂聘哳l信號線的特性阻抗的匹配，降低信號的反射或振蕩。具體措施在布局、布線設(shè)計(jì)中介紹。七、PCB的散熱設(shè)計(jì)隨著印制板上元器件組裝密度的提高，單位面積上的功率加大，產(chǎn)生的熱量是可觀的，若不能及時有效地散熱，將會影響電路的工作參數(shù)，甚至熱量過大會使元器件失效或PCB基板變形。所以對印制板的散熱問題，設(shè)計(jì)時必須認(rèn)真考慮。在設(shè)計(jì)之前應(yīng)對印制板上的功率和熱量的分布狀態(tài)進(jìn)行分析，必要時以試驗(yàn)來確定，以便有針對性地采取散熱措施。七、PCB的散熱設(shè)計(jì)PCB的熱設(shè)計(jì)一般采取如下方法：加大印制板上與大功率元件接地面的銅箔面積或厚度。布局時將熱敏元件遠(yuǎn)離大功率或發(fā)熱元件；元器件的排列方向有利于通風(fēng)。發(fā)熱量大的元器件不貼板安裝，或外加散熱器并采取強(qiáng)制冷卻措施。對多層板的內(nèi)層地線應(yīng)設(shè)計(jì)靠近板的邊緣選擇阻燃或耐熱型的板材。七、PCB的散熱設(shè)計(jì)對功率很大的印制板，應(yīng)選擇與元器件載體材料熱膨脹系數(shù)相匹配的基材，或做成金屬芯印制板并與機(jī)殼相連加大散熱面積?；蛘呃脽峁芗夹g(shù)給元器件體散熱。對于面積較大的焊盤和大面積銅箔上的焊點(diǎn)，應(yīng)設(shè)計(jì)焊盤隔熱環(huán)。圖7－1大導(dǎo)電面積上的隔離蝕刻區(qū)

八、PCB的表面涂（鍍）層選擇

印制板表面涂（鍍）層分為：有機(jī)涂層和金屬鍍層兩大類。用于保護(hù)PCB的可焊性或防焊性能和提高對基材及導(dǎo)電圖形的防護(hù)能力，延長板的壽命。1）有機(jī)涂層有：助焊劑、阻焊層、敷形涂層（包括丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂、硅樹脂、聚胺酯樹脂和二甲苯五類）等。助焊劑：用于暫時保護(hù)印制板焊盤的可焊性并幫助焊接，焊后應(yīng)除去；阻焊劑：有熱固和光固兩種類型，用于印制板上在焊接時保護(hù)非焊接部分涂不上焊料，焊后不除去；敷形涂層：用于印制板組裝件起三防作用（微波電路一般不采用敷形涂層），延長板的使用壽命；八、PCB的表面涂（鍍）層選擇

OSP：是有機(jī)防氧化保焊劑，用于表面貼裝印制板的焊盤上，保護(hù)焊盤的可焊性，并有助焊作用。其涂層薄、平面性好，能防止焊盤氧化利于焊接，在焊接溫度下涂層自行分解。

2）金屬鍍層有：銅鍍層：與助焊劑或OSP配合使用，可焊性、導(dǎo)電性、平面性好，金屬化孔內(nèi)鍍銅層平均厚度為25μm。錫鉛合金：需要熱熔，可焊性好，對印制導(dǎo)線有電化學(xué)保護(hù)作用，鍍層厚度為7～11μm。焊料涂層：通過熱風(fēng)整平涂覆在焊盤上，保護(hù)焊盤可焊性，可焊性好，厚度≥7μm，但允許金屬化孔與焊盤連接處較薄。八、PCB的表面涂（鍍）層選擇電鍍金/鎳：在印制板的銅層上鍍鎳作為底層再鍍金，該鍍層的特點(diǎn)是：防氧化性、耐磨性好，接觸電阻小，用于印制插頭或印制接觸點(diǎn)，金層厚度≥1.3μm，鎳層厚度為5~7μm，但是金能與焊料中的錫形成金錫間共價化合物（AuSn4），在焊點(diǎn)的焊料中金的含量超過3%會使焊點(diǎn)變脆，所以一般厚的鍍金層雖然可焊性好，也不能用作錫鉛焊接鍍層。用于錫鉛焊接的金層厚度應(yīng)小于1μm；厚金鍍層可用于熱壓焊。八、PCB的表面涂（鍍）層選擇化學(xué)鍍金/鎳：用化學(xué)方法在印制板的銅層上先鍍鎳，然后再鍍金。該鍍層的特點(diǎn)是：耐氧化性、可焊性好，鍍層表面平整適合用于SMT板。鍍層厚鍍≤1μm(錫焊時優(yōu)選值為0.1～0.3μm)，薄的鍍金層能在焊接時迅速溶于焊料中，并與鎳層形成錫鎳共價化合物，使焊點(diǎn)更牢固，少量的金溶于錫中不會引起焊點(diǎn)變脆，金層只起保護(hù)鎳層不被氧化的作用。九、SMT對印制板的要求表面安裝技術(shù)對印制板提出了新的更高的要求，主要有如下幾點(diǎn)；導(dǎo)電圖形精度高、印制導(dǎo)線更精細(xì)，一般小于0.2mm；沒有元器件安裝孔，布線密度高；元器件焊盤的節(jié)距小，通孔安裝板的節(jié)距一般為2.54mm,而SMT板的節(jié)距為1.27、0.635mm或更小。導(dǎo)通孔直徑小于Φ0.5mm或小于Φ0.3mm；印制板的翹曲度小,對1.6mm厚的SMT板翹曲度≤0.75%；板的尺寸穩(wěn)定、耐熱性好，熱膨脹系數(shù)應(yīng)與元器件材料膨脹系數(shù)相匹配；九、SMT對印制板的要求焊盤的鍍層平坦，能與表貼元器件共平面，常用化學(xué)鍍金/鎳或銅焊盤上涂OSP；對于有小節(jié)距的表貼元器件（CSP、GBA等）的高密度印制板，可采用具有埋孔或盲孔的多層板；表面安裝技術(shù)一般采用專用設(shè)備機(jī)械安裝，為提高效率大多采用拼板安裝，相應(yīng)的印制板也采用拼版技術(shù)制造，焊接完成后再將板分成一塊塊單件板。

十、撓性和剛撓性印制板設(shè)計(jì)的特殊要求撓性和剛撓性印制板的設(shè)計(jì)要求與剛性板基本上相同，除以上要求外還應(yīng)考慮以下幾項(xiàng)撓性板的特殊性要求：10.1材料應(yīng)根據(jù)需要選擇撓性基材中的任意一種，3級板一般采用覆銅箔聚酰亞胺基材，絕緣層最小厚度≥0.013mm，較厚的為0.025mm，最小銅箔厚度≥18μm。撓性覆蓋膜最小厚度為0.013mm,較厚的0.05mm（聚酯膜最薄為0.025mm,較厚的為0.075mm）；粘接劑膜厚度為0.025mm和0.05mm。10.2焊盤圖形為了提高焊盤的附著力，盡可能選面積大一些的焊盤，一般選擇有盤趾的焊盤，也可采用改進(jìn)型的淚滴形或雪人形焊盤（見圖10－1）

十、撓性和剛撓性PCB設(shè)計(jì)的特殊要求

淚滴形邊角引入形鎖眼形（雪人形）有盤趾形圖10－1改進(jìn)型的焊盤10.3覆蓋層在焊盤上的窗口：在需要焊接的焊盤上覆蓋層應(yīng)開窗口露出焊盤，窗口的大小應(yīng)不能露出盤趾；如果焊盤較大，窗口還可以小于焊盤直徑，將焊盤覆蓋一部分，但是露出的焊盤最小環(huán)寬≥0.1mm，并保證焊接可靠。十、撓性和剛撓性PCB設(shè)計(jì)的特殊要求10.4彎曲區(qū)域的布線：在使用時需要彎曲的部位布線應(yīng)走直線，并與彎曲的方向垂直。（見圖10－2）

圖10－2彎曲區(qū)導(dǎo)線的布設(shè)十、撓性和剛撓性PCB設(shè)計(jì)的特殊要求10.5防撕裂措施撓性板的材料很薄，雖然能耐彎折但是容易撕裂，應(yīng)在板的彎折處邊緣設(shè)置“銅堤”或鉆孔和外形邊角拐彎處設(shè)計(jì)成圓弧形，以防止撕裂（見圖10－3）。

圖10－3防止撕裂措施

十一、印制板設(shè)計(jì)的可制造性PCB設(shè)計(jì)的可制造性：是指產(chǎn)品本身的物理設(shè)計(jì)與制造各部分之間的相互關(guān)系，并把制造系統(tǒng)的要求融合在一起進(jìn)行優(yōu)化的結(jié)果?？芍圃煨院喎QDFM.（DesignForManufacturing）,它是設(shè)計(jì)成果轉(zhuǎn)化為實(shí)際產(chǎn)品的設(shè)計(jì)基本保證。尤其是現(xiàn)代電子產(chǎn)品中的PCB設(shè)計(jì)與制造、安裝的關(guān)系更為密切，它們之間相互影響和制約。DFM好的產(chǎn)品不僅能方便制造，容易實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的要求，而且還有利于保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、降低成本。設(shè)計(jì)可制造性不好，產(chǎn)品制造難度大、生產(chǎn)效率低，還有可能留下質(zhì)量隱患，甚至制造不出來。設(shè)計(jì)的可制造性要求會隨著設(shè)計(jì)和工藝技術(shù)的進(jìn)步不斷提高。

PCB設(shè)計(jì)的可制造性PCB的設(shè)計(jì)可制造性包括兩個方面：一是PCB本身可制造性，即設(shè)計(jì)考慮印制板生產(chǎn)工藝規(guī)范的要求的程度；二是印制板組裝件的可制造性，即設(shè)計(jì)考慮裝聯(lián)工藝規(guī)范要求的程度。以上兩個方面的可制造性，分屬于兩種工藝技術(shù)。有一個方面的可制造性不符合要求都會影響最終產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性。

11.1PCB可制造性檢查在印制板布局、布線之后應(yīng)認(rèn)真按設(shè)計(jì)規(guī)則檢查布局、布線的合理性，同時還應(yīng)會同制造工藝師進(jìn)行可制造性檢查。檢查的內(nèi)容為布局布線及設(shè)計(jì)要求與印制板制造和安裝的工藝要求符合程度。因?yàn)樵O(shè)計(jì)的DFM能滿足PCB的制造要求，但是不符合PCB安裝的工藝要求，仍然無法制造出滿足設(shè)計(jì)要求的產(chǎn)品，所以必須同時滿足兩方面的工藝要求，印制板的設(shè)計(jì)可制造性才算符合要求。PCB的制造工序很多工藝復(fù)雜，但是不是每一項(xiàng)都制約PCB的設(shè)計(jì)，可制造性檢查主要是檢查制造工藝制約著設(shè)計(jì)不能超過其要求的那部分內(nèi)容。主要有如下幾項(xiàng)設(shè)計(jì)要素和要求：10.1.1PCB的可制造性檢查1設(shè)計(jì)選擇的基材應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)的品種和規(guī)格系列之內(nèi)。如果選用非標(biāo)準(zhǔn)材料會增加成本或拖延生產(chǎn)時間，甚至采購不到無法生產(chǎn)。

2板的尺寸是否過大，以防引起成品板的翹曲；板外形尺寸的公差是適于加工。3印制導(dǎo)線的寬度、間距、導(dǎo)線與連接盤的間距以及焊盤的最小環(huán)寬是否超過工藝極限（寬度和間距1、2級≥0.1mm,3級≥0.13mm,最小環(huán)寬≥0.1mm）。4最小鉆孔的孔徑和孔徑與連接盤的比值是否超過工藝極限（板厚與孔徑比≥5：1）。5各層導(dǎo)電面積和同一層的導(dǎo)電圖形分布均勻性，避免導(dǎo)電圖形分布嚴(yán)重失衡，引起板的翹曲。6多層板各層導(dǎo)電圖形的布置順序及其在圖形外的標(biāo)志應(yīng)清楚，便于制造。11.1.2PCB安裝的可制造性檢查

PCB安裝的可制造性要求與電子裝聯(lián)工藝方法的不同有很大差別。檢查時應(yīng)與設(shè)計(jì)采用的元器件封裝形式的不同而有所區(qū)別。

印制板的安裝技術(shù)有三種方式：通孔安裝（THT）、表面安裝（SMT）和微組裝（MAT）。目前采用最多的是前兩種方式即THT和SMT技術(shù)，MAT技術(shù)在高性能、高可靠的尖端技術(shù)產(chǎn)品中采用。

以THT為主要安裝方式的板，既可以手工焊接也可以采用波峰焊接，其設(shè)計(jì)可制造性檢查的主要內(nèi)容是：1）元器件布局的間距應(yīng)符合安裝和維修的要求，元器件之間留出安裝的間距，板的邊緣應(yīng)留出波峰焊時夾具的空間。2）元件孔是否有足夠的插裝引線和焊接的間隙。11.1.2PCB安裝的可制造性檢查3）焊盤大小是否滿足焊接要求。4）需要加固或要外加散熱器的元器件，設(shè)計(jì)是否應(yīng)有安裝加固件和散熱器的空間。5）元器件的散熱方式和散熱通道是否合適。6）元件距離板的邊緣的最小距離是否符合要求（4～5mm)。7）金屬外殼元件體下面的過孔不應(yīng)露出焊盤應(yīng)有阻焊膜覆蓋.

SMT印制板安裝的可制造性檢查SMT方式安裝的板一般采用機(jī)械自動安裝，對設(shè)計(jì)的要求除了與上述THT方法要求相同外還應(yīng)檢查：1）根據(jù)器件的封裝形式，檢查焊盤的尺寸和位置能否滿足焊接的要求。2）設(shè)計(jì)提供的為焊盤漏印焊膏的絲印圖形應(yīng)與焊盤對應(yīng)一致，并且漏印窗口尺寸應(yīng)略小于或等于焊盤尺寸。3）元器件安裝的定位標(biāo)志應(yīng)正確、清楚可辨。4）超大規(guī)模集成電路周圍2mm之內(nèi)不應(yīng)有其他元件和無阻焊劑覆蓋的過孔。5）器件體下面的過孔應(yīng)有阻焊劑覆蓋。6）印制板及其焊盤上的鍍層平整度要求應(yīng)符合規(guī)定。十二、印制板圖設(shè)計(jì)布設(shè)總圖導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)（布局、布線）非導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)機(jī)械加工圖印制板裝配圖12.1印制板圖設(shè)計(jì)的內(nèi)容和流程印制板圖是印制電路設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的橋梁，它的質(zhì)量直接影響PCB制造和安裝的質(zhì)量，應(yīng)認(rèn)真做好印制板圖設(shè)計(jì)。在綜合考慮了上述設(shè)計(jì)因素后，可以進(jìn)行印制板圖的設(shè)計(jì)。印制板圖是根據(jù)電原理圖、邏輯圖、導(dǎo)線表、布局布線規(guī)則和印制板使用的特殊要求而設(shè)計(jì)的一系列圖紙和文件資料。印制板圖通常要包括以下幾種圖紙或數(shù)據(jù)資料：12.1.1印制板圖包含的內(nèi)容a.布線圖形（照相底圖或CAD產(chǎn)生的圖形數(shù)據(jù)形式的原版圖形）；標(biāo)記字符圖；阻焊圖；c.

機(jī)械加工圖（包括鉆孔圖）；d.

裝配圖（含安裝圖和SMT的網(wǎng)印焊膏圖）。采用CAD設(shè)計(jì)時，以上資料都可由CAD數(shù)據(jù)直接提取。12.1.2、印制板圖設(shè)計(jì)流程12.2布設(shè)總圖布設(shè)總圖：是根據(jù)電原理圖或邏輯圖要求，標(biāo)出印制板上所有要素尺寸范圍和網(wǎng)格位置的一個文件。它包括導(dǎo)電圖形和非導(dǎo)電圖形的布置，元器件尺寸，孔的位置及制造印制板必須說明的資料，它可以用一張或多張圖表明。一般情況下盡可能用一張布設(shè)總圖，對圖形復(fù)雜的雙面板和多層板可采用多張布設(shè)總圖，其中第一張圖設(shè)計(jì)印制板的形狀、尺寸、所有孔位，并注明孔徑、公差等要求；其他各張布設(shè)總圖用于確定每一層導(dǎo)電圖形的形狀和位置，并標(biāo)明導(dǎo)線的層次，應(yīng)以元件面為第一層依次往下順序排列，最后的一層為焊接面，如果元件面沒有印制導(dǎo)線和焊盤，則其下一層為第一層。采用CAD設(shè)計(jì)是用數(shù)據(jù)形式的電子文件表示。12.2布設(shè)總圖

布設(shè)總圖可以采用人工設(shè)計(jì)，也可以采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（CAD）。人工設(shè)計(jì)的圖形質(zhì)量不高，又費(fèi)工費(fèi)時，只適用于簡單的或非正式的試驗(yàn)板圖形。采用CAD設(shè)計(jì)可以不用單獨(dú)設(shè)計(jì)布設(shè)總圖，只要將印制板的結(jié)構(gòu)要素參數(shù)和設(shè)計(jì)規(guī)則輸入計(jì)算機(jī)，并利用預(yù)先建立的元件圖形和字符圖形庫，計(jì)算機(jī)按這些指令自動完成布局、布線、圖形編制、網(wǎng)表產(chǎn)生、設(shè)計(jì)規(guī)則檢查等功能，直接產(chǎn)生印制板的原版圖形（導(dǎo)電圖形、阻焊圖形、字符圖形）、機(jī)械加工圖和裝配圖的數(shù)據(jù)資料（一般給出數(shù)據(jù)軟盤），再用這些數(shù)據(jù)資料驅(qū)動光繪或筆繪機(jī)，就能生成印制板生產(chǎn)所需的照相原版和其他生產(chǎn)用的圖紙資料12.3導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)（布局、布線）導(dǎo)電圖形的設(shè)計(jì)是印制板設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，許多機(jī)械性能、電氣性能都體現(xiàn)在導(dǎo)電圖形上。必須認(rèn)真進(jìn)行設(shè)計(jì)。導(dǎo)電圖形設(shè)計(jì)主要指布局和布線。在進(jìn)行布局、布線之前，應(yīng)先根據(jù)所設(shè)計(jì)的印制板外形尺寸要求，設(shè)定布線區(qū)，印制板的圖號和層面標(biāo)志一般設(shè)置在布線區(qū)邊緣的右上角，在印制板外形線以內(nèi)。圖形設(shè)計(jì)的順序是先布局后布線，再人工干預(yù)精細(xì)布局和調(diào)整布線，以達(dá)到最佳布局和布線。12.3.1布局布局是按照電氣性能、電磁兼容性和工藝性等要求和元器件的外形幾何尺寸，將元器件的位置均勻整齊地布置在布線區(qū)內(nèi)。布局合理與否不僅影響PCB組裝件和整機(jī)的性能和可靠性，而且也影響PCB及其組裝件加工和維修的難易程度。在布局時盡量做到以下要求：1元器件分布均勻、排列整齊美觀，盡量使元器件的質(zhì)量重心位于板的中心；2同一電路單元的元器件應(yīng)相對集中排列，以便于調(diào)試和維修；12.3.1布局3有相互連線的元器件應(yīng)相對靠近排列，以利于提高布線密度和走線距離最短；4對熱敏感的元器件，應(yīng)遠(yuǎn)離發(fā)熱量大的元器件布置；5相互可能有電磁干擾的元器件，應(yīng)采取屏蔽或隔離措施；6質(zhì)量過重的器件（大功率變壓器、繼電器等），不應(yīng)布設(shè)在板上；7布局應(yīng)能滿足整機(jī)的機(jī)械和電氣性能要求。8考慮電磁兼容要求進(jìn)行以下設(shè)計(jì)：12.3.1布局

a模擬電路與數(shù)字電路應(yīng)分開相互遠(yuǎn)離布設(shè)；可能相互影響和干擾的元器件（如CMOS、ETL等）相互遠(yuǎn)離布置，必要時采用屏蔽或局部接地措施。b按電路單元布設(shè)元器件，相互有連接關(guān)系的元器件盡量靠近布設(shè)，即利于最短走線原則，又可以減少導(dǎo)線的電磁輻射。c同一塊印制板上如果有不同速度或頻率的電路，應(yīng)按高速、高頻器件靠近板的邊緣連接器（I/O端）布設(shè)，中頻、中速邏輯電路和低頻、低速邏輯電路依次遠(yuǎn)離連接器，以減少走線上電流對相鄰電路的影響（見圖12－1）。

d將IC器件的電源和接地引腳盡量靠近電源線或接地線，或采用多層板設(shè)置電源層和接地層，以利于最小的走線環(huán)路（如圖12－2）布線區(qū)分布低頻和低速邏輯區(qū)中頻和中速邏輯區(qū)高頻和高速邏輯區(qū)圖12－1功能布置分布圖高速信號插接低速和低電平插接12.3.1布局布局對環(huán)路面積的影響如下圖：ICIC電地ICIC電地b環(huán)路面積較小a環(huán)路面積大信號線層接地層電源層C多層板—環(huán)路面積最小圖12－2布局對環(huán)路面積的影響ICICIICIC12.3.2布線布線是按照電原理圖或邏輯圖和導(dǎo)線表以及需要的導(dǎo)線寬度與間距，布設(shè)印制導(dǎo)線。布線合理與否會影響印制板的電氣性能、電磁兼容性、板的翹曲度和可制造性及制造成本。布線一般應(yīng)遵守如下規(guī)則：1布線順序a在滿足使用要求的前提下，選擇布線層的順序?yàn)椋簡螌?、雙層和多層布線。b布線的順序是：地線—電源線—信號線（先高頻后低頻）。c信號線的布線順序?yàn)椋耗M小信號線、對電磁干擾敏感的信號線、系統(tǒng)時鐘信號線、對傳輸時延要求高的線、一般信號線、靜態(tài)電位線、輔助線。2布線層的分配1）四層板導(dǎo)線層分配2)六層板導(dǎo)線層分配：

信號層（SIG）SIG接地層(GND)GND電源層(VCC)SIG信號層(SIG)SIGGND(SIG)VCCSIG3）八層板導(dǎo)線層分配SIGGNDVCCSIGSIGGNDVCC(GND)SIG12.3.2布線3布線規(guī)則1）考慮電磁兼容的要求電路中的環(huán)路面積應(yīng)保持最小，避免環(huán)形布線。2）兩個連接盤之間的導(dǎo)線布設(shè)盡量短,特別是晶體管的基極和高頻信號導(dǎo)線要短距離布線，模擬電路的輸入線旁應(yīng)布設(shè)接地線屏蔽；3）同一層導(dǎo)線的布設(shè)應(yīng)分布均勻，各導(dǎo)線層上的導(dǎo)電面積要相對均衡，多層板的層數(shù)最好是偶數(shù)層，以防由于金屬導(dǎo)體分布不均衡形成的內(nèi)應(yīng)力使板子翹曲，而損壞印制板的鍍覆孔和焊點(diǎn)。12.3.2布線4）不同頻率的信號線不要相互靠近平行布設(shè)，以免引起信號串?dāng)_。一般應(yīng)使這類導(dǎo)線的間距大于其導(dǎo)線寬度的2倍（即2W原則），會使干擾降低至互不影響的程度。在布線空間允許的情況下，應(yīng)適當(dāng)放寬印制導(dǎo)線的間距，并盡量減少其平行走線的長度。5）同一信號線的回線應(yīng)相互靠近平行布設(shè)，利于磁場抵消，降低共模電流減少RF能量。6）高頻、高速信號線，應(yīng)根據(jù)其RF能量的大小在其信號線的一側(cè)或兩側(cè)布設(shè)地線，或者采用雙面和多層板布設(shè)接地層，用地線或接地面屏蔽（見圖12－3）。12.3.2布線信號線地線a同層單側(cè)屏蔽b同層兩側(cè)屏蔽c對面屏蔽圖12－3屏蔽方式

d多層板的屏蔽接地層電源層

帶狀線12.3.2布線7）相鄰兩層的信號導(dǎo)線要相互垂直布設(shè)，或斜交叉、彎曲走線，盡量避免較長距離的平行布線。以免引起信號的竄擾。8）導(dǎo)線的拐彎處應(yīng)為直角或鈍角，如果拐彎的角度小于90O時，導(dǎo)線拐彎處的外緣要做成圓弧形，避免尖角使應(yīng)力集中導(dǎo)線容易起翹和尖端放電，同時也有利于電磁兼容。圖12－4印制導(dǎo)線的拐彎a.推薦b不采用9）高頻、高速電路應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成雙面板或多層板，既可以增大布線空間又有利于布設(shè)地線層提高板的電磁兼容性。10）多層板中一般應(yīng)把電源面與接地面分別布設(shè)在兩層，最好是相鄰的兩面成鏡像平面，有利于消除電源和接地面產(chǎn)生的噪聲對電路造成影響；在信號線層的地線和電源線也應(yīng)相互靠近布設(shè)。12.3.2布線11）微波電路用的帶狀線和微帶線中的信號線必須設(shè)置在兩接地層之間（帶狀線）和與接地層相鄰的表層（微帶線）（見圖12－5）。微帶線和帶狀線的特性阻抗與導(dǎo)線的寬度、厚度及層間介質(zhì)材料的界電常數(shù)和厚度有關(guān)。對稱的帶狀線和微帶線的特性阻抗，一般用下式計(jì)算;地線b微帶線a帶狀線wwhh圖12－5帶狀線和微帶線12.3.2布線a)帶狀線的特性阻抗（W/h≦2時）

Zo=60/(εr)1/2ln[4(2h+t)/2.1()0.8w+t)]

式中：Zo

－特性阻抗，Ω；w－印制導(dǎo)線寬度，mm；h－與兩接地面之間的間距，mm；t－印制導(dǎo)線厚度，mm；

εr－基材的相對介電常數(shù)。b）微帶線的特性阻抗（w/t為0.1～0.3時）

Zo=87/(εr+1.41)1/2ln[5.98h/(0.8w+t)]

式中：h－導(dǎo)線與接地面間介質(zhì)層厚度，mm；其余符號與上式相同。12.3.2布線12)時鐘、高頻電路和振蕩器電路的傳輸線是主要的騷擾源和輻射源，對其應(yīng)單獨(dú)布設(shè)。將其遠(yuǎn)離模擬電路和其他對電磁敏感電路的傳輸線；在空間允許的條件下，將其布設(shè)在大的地線面積中間隔離起來，或者在多層板中緊靠地線層的上面布設(shè)。13）同一信號導(dǎo)線的寬度應(yīng)均勻，細(xì)而長的導(dǎo)線阻抗大，易產(chǎn)生RF輻射。14）高頻高速信號傳輸線盡量布設(shè)得短，以減少電磁發(fā)射；最長的電長走線應(yīng)小于相對應(yīng)于頻率的波長的1/20λ;晶體管的基極和放大電路輸入端的導(dǎo)線也應(yīng)盡量短以減少干擾。12.3.2布線15）布線密度較低時，應(yīng)適當(dāng)加寬導(dǎo)線的間距，在低氣壓條件下使用的印制板，其導(dǎo)線間距也應(yīng)加寬。16）高頻信號傳輸導(dǎo)線上盡量減少樹枝式分支，時鐘信號線也盡量布設(shè)在同一導(dǎo)線層上，減少過孔。17）裝有高頻變壓器、大功率繼電器等能產(chǎn)生較強(qiáng)磁場的PCB，應(yīng)對電路器件進(jìn)行屏蔽或遠(yuǎn)離易被干擾的元器件安裝，并且使這些產(chǎn)生磁場的器件與相連接的印制導(dǎo)線的走線方向盡量減少磁力線相切。12.3.2布線18）考慮到焊接效果，需要正確選擇導(dǎo)電圖形和連接盤（焊盤）。對分離元件應(yīng)參照圖12－6中1～4形式，對表面安裝（SMT）板應(yīng)參照圖中的5～6形式。SMT用印制板上的焊盤，其導(dǎo)線應(yīng)從焊盤中部引出。焊盤與較大面積導(dǎo)電區(qū)相連接時，應(yīng)采用長度不小于0.64mm的細(xì)導(dǎo)線進(jìn)行熱隔離，細(xì)導(dǎo)線寬度不小于0.13mm。

123456圖12－6導(dǎo)電圖形與連接盤12.3.2布線（地線和電源線）3地線和電源線的布設(shè)印制板的地線和電源線是影響印制板電磁兼容性的重要導(dǎo)線，必須根據(jù)電路的需要和對電磁干擾抑制設(shè)計(jì)的基本要求認(rèn)真分析，進(jìn)行布設(shè)。通?？刹捎靡韵路椒ǎ?）不同頻率的元器件不共用同一條地線，不同頻率的地線和電源線應(yīng)分開布設(shè)。也可用除去銅箔的絕緣溝槽分割。2）高頻信號線不能跨鏡像面的接地層上的分割溝槽，因?yàn)閭鬏斁€對地的不連續(xù)性會使阻抗發(fā)生變化，而增加了信號竄擾的機(jī)會。可以通過接地層溝槽間預(yù)留的有導(dǎo)電銅箔連接的“橋”上面布設(shè)信號線（見圖12－7）

通過“橋”跨溝槽布線：地線溝槽橋圖12－7溝槽和跨橋連接方式注：布線層在上面，溝槽在下面的地或電源層上（與淺灰色線同層）11.3.2布線(地線和電源線)3）盡量縮小地線和信號線的環(huán)路面積，以減少電磁發(fā)射，應(yīng)采用較大的接地面積，使輻射的環(huán)路最小。4）數(shù)字電路與模擬電路不共用同一條地線，在其地線與對外接地線連