印制板设计 姜培安.

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1 印制板设计 姜培安

2 一、概述 印制板的定义 印制板的分类和用途 印制板设计的相关标准

3 概 述 印制电路板简称印制板，它是实现电子产品小型化、轻量化、装配机械化和自动化的重要基础部件，在电子工业中有广泛应用。印制板的质量和可靠性对电子整机产品的性能和可靠性有重要影响，同时也影响电子产品的成本。因此从事印制板设计和使用的人员，为提高印制板设计水平、确保印制板的质量，进而保证电子产品的质量和可靠性，对印制板的性能、设计规则和工艺要求有全面的了解是十分必要的。

4 1.1 印制板定义 按国际电工委员会标准（IEC-196）的术语定义：印制电路是指“在绝缘基材上，按预定的设计，用印制的方法得到的导电图形，它包括印制线路和印制元件或两者结合而成的电路。完成了印制电路和印制线路工艺加工的板子通称印制板。”也有人把只有导电图形的印制板称为印制线路板。印制板的英文名称为Printed Circuit Board，缩写为PCB。

5 1.2 印制板的分类和用途 由于电子产品的不同需要，印制板也有许多不同种类，其分类方法在国内外采用最多的是按PCB 的结构和基材分类。按结构分类能反映出PCB的特点和功能，按基材分类能反映出PCB 的基本性能。 按 PCB 的结构 分类如下：

6 印制板按结构分类 （有或无增强层）

7 印制板的用途 印制板的主要用途： 在电子产品中为电子元器件的组装提供安装、固定和支撑的基板，实现各种电子元器件之间的电气连接和绝缘。
印有阻焊膜和字符的板，能为印制板组装件提供安装、检验和维修的识别标志和字符。 在一些特殊电路中印制板还可以提供某些电气特性如：特性阻抗、电磁兼容等性能。 印有电阻、电容或芯片直接封装在板上的PCB，具有一定的电路功能

8 1.3印制板设计的相关标准 由于印制板在电子工业中应用广泛，产品又具有许多通用的特性，标准化程度高，在国内、外都有一套系列标准。在国内有影响的主要标准有： 国外标准 国际标准：主要是国际电工委员会（IEC）系列标准： IEC196 《 PCB术语和定义》 IEC326.3《印制板设计和使用》 美国标准： MIL标准（美国军用标准） MIL—STD—275 军用印制电路设计（已被IPC标准取代） 美国电子电路互连封装协会（IPC）标准

9 1.3.印制板设计的相关标准 IPC-2221 印制板设计通用规范
IPC 刚性有机印制板设计分规范 IPC 挠性印制板设计分规范 IPC-D-316 软基材微波电路板设计指南 IPC-6010 系列标准 印制板检验和验收规范 IPC-T-50 电子电路互连和封装术语与定义 IPC-TM-650印制电路试验方法手册 NEMA 美国电器制造商协会标准（基材）

10 1.3印制板设计的相关标准 其中IPC标准技术先进、内容完整、配套好、可操作性强。在国际印制板行业影响很大。IEC标准吸取和采用了许多IPC标准的内容，同时它也广被许多国家采用和参照采用。 我国许多对外企业大都采用IPC标准。 此外还有日本标准（JPCA）英国标准（BS） ，在我国采用的不多。

11 IPC有关PCB设计的标准 设计人员也应了解PCB产品的相关标准，IPC标准中的产品标准主要有： IPC-6011 印制板通用规范
IPC-A-600-F（G） 印制板验收规范 IPC 刚性基材系列标准

12 1.3.2国内标准 国内印制板标准主要分为：国标（GB）、国军标（GJB）和行业标准以及企业标准三大类。
国家标准：GB/T4588.3“印制电路板设计和使用” 国军标：GJB362A “ 刚性印制板总规范” 电子行业 标准：SJ20748 “ 刚性印制板及刚性印制板组装件设计” 航天行业标准： QJ3103“ 印制电路板设计规范” 企业标准：以国标为基础结合本企业的具体产品要求而制定的，其技术指标一般不应低于国标。 国标是参照IEC标准制定的，国军标和两项行标是参照MIL 标准和 IPC标准结合国情制定的。 以下将根据IPC-2221和国标GB/T4588.3印制板设计的主要内容归纳如下几个方面进行介绍。

13 二、印制板的设计 印制电路设计包括电路设计和印制板的工程图设计。本文主要介绍在电路设计的基础上进行印制板的工程图设计。 设计的基本原则
设计的内容

14 2.1 设计的基本原则 印制板根据它的使用性能要求分为三级：
2.1 设计的基本原则 印制板的设计决定印制板的固有特性，在一定程度上也决定了印制板的制造、安装和维修的难易程度，同时也影响印制板的可靠性和成本。不同等级的产品设计要求和产品质量验收标准是不同的，成本也有很大差别。在设计PCB时应首先确定产品的性能等级 。 印制板根据它的使用性能要求分为三级： 1级 ：普通电子产品：包括消费性电子产品，某些计算机外围设备和工业电子设备等，主要要求其功能；

15 2.1设计的基本原则 2级 ：专用服务性电子产品：通讯设备、复杂的商用和 工业用设备及要求高性能、长寿命，对工作时发生中断要求不严格的军用设备等。这类产品不但要求其功能，还应具有一定的可靠性，能较长时间连续运行； 3级：高性能电子产品：对性能和连续工作性要求十分严格的商用和军用设备，其工作时不允许停机并随时都可以正常运行，有的使用环境比较严酷。这类产品包括维持生命必须的生活保障设备和精密的武器系统及航空、航天器上的电子产品，要求高度安全、可靠。

16 2.1 设计的基本原则 在进行 印制板设计时应遵循以下通用的基本原则，综合考虑优化设计会取得较好的效果： 1 电气连接的准确性
2.1 设计的基本原则 在进行 印制板设计时应遵循以下通用的基本原则，综合考虑优化设计会取得较好的效果： 1 电气连接的准确性 布局、布线时，印制导线的连接关系应与电原理图和逻辑图相一致，如果因为机械、电气性能要求不宜在印制板上布线时，应在印制板装配图上注明连线要求 。 2 可靠性 可靠性是印制板使用的基本要求，尤其对3级印制板可靠性更为重要。印制板的结构、基材的选择、印制板的布局、布线、印制导线的宽度与间距以及印制板的制造和安装工艺等因素，都会影响印制板的可靠性。设计时必须综合考虑以上因素，合理优。

17 2.1 设计的基本原则 可制造性（工艺性） 设计时在选择基材、确定印制板的结构、布局、布线以及考虑孔径和焊盘大小等要素时，应与印制板当前的制造和安装的工艺水平相适应，尽可能有利于制造、安装和维修。 经济性 不同结构类型、不同基材、不同加工精度要求的印制板，以及不同的设计方法，其成本相差很大，设计时应考虑成本最低的原则，在满足使用安全、可靠性的前提下优化最佳性价比，力求经济适用。

18 2.1 设计的基本原则 环境适应性 根据印制板使用时的环境条件，合理选择印制板的基材和涂覆层，使之能满足使用条件的要求；
2.1 设计的基本原则 环境适应性 根据印制板使用时的环境条件，合理选择印制板的基材和涂覆层，使之能满足使用条件的要求； 同时还应考虑产品对环境的影响选用的材料力求对环境无污染或低污染(主要指基材和涂层)。欧盟颁布了“关于在电气电子设备中限制使用某些有害物质指令”（简称ROHS）中规定，限制有铅、镉、汞、六价铬、含溴耐燃剂PBB（多溴联苯）和PBDE(多溴联苯醚) 等六种物质在家电、IT和通讯设备、医疗设备等十大类产品中使用，涉及有20多万种产品。（2006.7实施）

19 2.2 设计的内容 电路设计：指印制板的电原理图设计和元器件的选择。是印制板设计的基础和依据。
2.2 设计的内容 印制电路设计：包含电路设计和印制板设计两部分。 电路设计：指印制板的电原理图设计和元器件的选择。是印制板设计的基础和依据。 印制板设计：是根据电路设计的意图，将电路原理图转换成印制板图、确定印制板结构、选择基材、设计导电图形和非导电图形，提出加工要求，完成印制板生产所需要的设计文件、资料的全过程。 主要设计内容包括以下几个方面：

20 2.2 设计的内容 1）选择基材； 2）确定板的结构、尺寸及公差； 3）机械性能设计； 4）电气性能和电磁兼容性设计；
2.2 设计的内容 1）选择基材； 2）确定板的结构、尺寸及公差； 3）机械性能设计； 4）电气性能和电磁兼容性设计； 5）表面涂（镀）层的选择； 6）热设计 7）导电图形和非导电图形设计（布局、布线、焊 盘图形、阻焊图形和字符图等）； 8) 印制板加工的其他技术文件、资料和确定产品验收的标准。

21 三、印制板基材及选择 覆铜箔板基材的分类 常用基材的特性 基材的选择

22 三、印制板基材及选择 印制板的基材影响印制板的基本性能、制造工艺方法和成本，设计选用基材时应综合考虑。目前最广泛使用的是以减成法（铜箔蚀刻法）制造印制板所用的基材－覆铜箔层压板，简称覆箔板，它是目前国内外用量最大的PCB基材。

23 3.1 覆铜箔板的分类 由于电子产品的需求不同，覆箔板又分为许多种类和规格，主要有刚性板和挠性板两大类。 刚性覆箔板：
3.1 覆铜箔板的分类 由于电子产品的需求不同，覆箔板又分为许多种类和规格，主要有刚性板和挠性板两大类。 刚性覆箔板： 在刚性层压基材上覆有铜箔。按其基材中的增强材料不同，分为四类：纸基板、玻璃布基板、复合基板（两种以上）和特殊材料基板（金属、陶瓷）。每一类又以所用的树脂粘合剂与基材不同分为许多品种，如：覆铜箔酚醛纸质层压板、覆铜箔环氧玻璃布层压板等。每种层压板又有阻燃型与非阻燃型之分，一般阻燃型板相当于美国标准中的FR3、FR4、FR5板，国标中的CEPGC－32F等，其内层印有红色标记。

24 3.1 覆铜箔板的分类 挠性覆铜箔板：在软性的基材上覆有铜箔，可以挠曲。以所用的挠性基材名称分类，如：覆铜箔聚酯薄膜、覆铜箔聚酰亚胺薄膜和覆铜箔聚酰亚胺氟碳乙烯薄膜等。 根据覆箔板的铜箔面数又分为：单面板、双面板；根据板的厚度不同有多种规格。

25 3.2 常用基材的特性 常用的刚性基材主要有： 覆铜箔酚醛纸质层压板（阻燃型FR-2） 覆铜箔环氧纸质层压（阻燃型FR-3）
3.2 常用基材的特性 基材的特性直接影响印制板的基本特性。 常用的刚性基材主要有： 覆铜箔酚醛纸质层压板（阻燃型FR-2） 覆铜箔环氧纸质层压（阻燃型FR-3） 覆铜箔环氧玻璃布层压板（阻燃型FR-4/FR-5和非阻燃型G10，相当于国标的CEPGC-31/32F） 覆铜箔BT树脂玻璃布层压板 覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板 覆铜箔聚酰亚胺玻璃布层压板和覆铜箔聚酰亚胺芳酰胺布层压板等。 常用的挠性基材主要有： 覆铜箔聚酯薄膜和覆铜箔聚酰亚胺薄膜等。

26 3.2.1常用基材特性及应用范围 表3－1

27 常用基材特性及应用范围（ 续表3－1）

28 FR－4型板材的主要性能指标 （表3－2） 序号 刚性板 技术标准 典型值 薄型板（多层板用） 技术标准 典型数值 项 目 单位 处理条件
技术标准 典型值 薄型板（多层板用） 技术标准 典型数值 项 目 单位 处理条件 纵向 横向 抗弯强度 ≥ N/mm2 1 A ≥ 常态（接收试验） 热应力后 高温时 暴露工艺溶液后 ≥ ≥ A E—1/125 E-2/150 剥离 强度 ≥ ≥ 2 N/mm ≥ ≥ ≥ ≥ 热冲击试验（耐浸焊性） （288） ≥ ≥30 S ≥ ≥20 阻燃性 A ( UL－94 ） V－ V － V － V－0 5 体积电 阻系数 受潮处理后 升温后 C－96/35/90 E－24/125 ≥ ≥ Ω.cm ≥ ≥ ≥1012 受潮处理后 升温后 表面电阻 ≥ ≥ ≥ ≥ D-48/50+ D-0.5/23 介电击穿强度（平行层） KV ≥ ≥60

29 FR-4型板材的主要性能指标 （续表3－2） ℃ ％ ℃ 128—130 128—130 D-48/50+ D-0.5/23
抗电弧性（耐电弧） S ≥ ≥ Q 谐振（Q值）1MHz D-24/23 ≥ 介电常数1MHz C-40/23/50 ≤ ≤ 介质损耗角正切值1MHz C-40/23/50 ≤ ≤ 玻璃化转变温度Tg ℃ — —130 尺寸 稳定性 蚀刻后 热处理后 E —1/105 E— 1/105 mm ℃ ％ 最高使用温度 翘曲度340 х 340mm （双面） A ≤0.5

30 3.2.2 低介电常数和介质损耗材料 高频、微波电路用的印制板应选择介电常数（εr）较低、介质损耗小（tanδ）的基材。常用基材的介电常数和介质损耗角正切值见表3－3。 表3－3 PCB基材的介电常和介质损耗 基板材料 FR-4环氧/玻璃 BT树脂/玻璃 聚酰亚胺/玻璃 聚四氟乙烯/玻璃 介电常数εr 1MHz /100MHz 4.4～5.4/4.1 4.5/4.0 4.3/4.1 2.2~2.8/2.2 介质损耗 tanδ 0.027 0.007 0.012 0.019

31 低介电常数和低介质损耗材料选择 从表中可以看出相同的材料在不同的频率下测量的结果是不同的，在高频时采用时域反射计（DTR）测量信号在线路中的实际时延可以确定εr的精确值。所以在高频电路中计算线路的特性阻抗采用100MHz下测量的εr值更为准确。一般工作频率在100MHz以下的印制板根据频率的高低分别可以采用FR-4覆铜箔板 、BT树脂覆铜箔板、聚酰亚胺覆铜箔板都可以。但是对频率≥100MHz的微波电路，应选择聚四氟乙烯类型的低介电常数板材更好。

32 3.3 基材的选择 选择基材的依据是： 根据PCB的使用条件和机械、电气性能要求从有关标准中选择材料的型号和规格；高频和微波电路应选择低介电常数和低介质损耗的基材。对特性阻抗要求严格的板，应根据计算选择相应介电常数的材料。 根据预计的印制板结构确定基材的覆铜箔面数（不同规格的单面、双面覆铜箔板或多层板用薄板）； 根据印制板的尺寸、单位面积承载元器件重量，确定基材板的厚度。多层板应根据导电层数、层间绝缘层厚度要求确定薄覆铜板、粘接片的数量和总厚度。 不同类型材料的成本相差很大，选用的基本原则是：满足使用要求，切勿宁高勿低。

33 四、印制板的结构、尺寸 印制板的结构 外形尺寸 板的厚度 坐标网络和参考基准 导线宽度和间距 孔与连接盘（焊盘） 槽与缺口尺寸
接插区和印制插头

34 4.1 印制板的结构设计 印制板的结构是根据布线密度要求，整机给予印制板的空间尺寸和电气性能要求决定。根据需要可以选择单面板、双面板、多层板或挠性板和刚挠性板。在双面板布线密度很高的情况下，与其采用双面板还不如采用布线密度较低的多层板。因为低层次、低密度的多层板的可靠性和可制造性要优于高密度的双面板。 从电磁兼容考虑，当时钟电路的频率超过5MHz时或者上升时间小于5ns时，增加采用多层板的可能性。（即5/5规则）

35 4.2 外形尺寸 PCB的外形是由在整机中的安装尺寸和布线密度要求决定的，原则上可以是任意的，但是考虑到美观和加工的难易，在满足整机空间布局要求的前提下，外形力求简单，一般为长宽比例不太悬殊的长方形。也允许有圆形和其他异形，但是长宽比例较大或面积较大的印制板，容易产生翘曲变形，需要增加板的厚度或采取增加支撑点和边框加固等措施。

36 4.3 板的厚度 PCB的厚度应根据对板的机械强度要求和与之相匹配的连接器的规格尺寸，以及PCB上单位面积承受的元器件重量，从相关基材的厚度标准尺寸系列中，选取合适厚度的基材。一般不要选非标准厚度的基材，这样会增加成本；在能满足安全使用的前提下，不要选择过厚的基材，以减轻产品重量和降低成本。 印制板的总厚度，应根据使用时对板的机械强度要求及有边缘连接器时与连接器匹配需要而定。

37 4.3 板的厚度 多层板中间层的绝缘材料厚度，应根据其电气性能要求（耐压、绝缘电阻、特性阻抗的要求）来决定；在两相邻导电层之间，至少应有0.09mm厚的绝缘层，并且其粘结片不少于两片，在所有的粘结层中最好使用同一种厚度的粘结片。对微波电路用的多层板，其层间介质层的厚度应根据电路的特性阻抗要求，需要严格计算而确定。 对于挠性板，当使用附加镀（涂）覆层、覆盖层或胶粘剂时，板的总厚度会大于挠性覆铜箔基材的厚度，所以对其尺寸公差应尽可能宽松。

38 4.4 坐标网格和参考基准 为了确定孔和导电图形的位置，应采用GB1360（印制电路坐标网格）规定的网格系统，基本格子为2.54mm，辅助格子为1.27mm 和0.635mm或者更小。（公制尺寸元器件用2.5mm格子）。 为在制造和检查导电图形时定位用，建议使用参考基准。它是两条正交的基准直线，交点为坐标原点，在同一块板上有几个图形时，所有的图形都应使用相同的参考基准。参考基准设置在板内或板外由设计者决定，并且标出印制板的边缘到基准线的尺寸和公差。

39 4.4 坐标网格和参考基准 对于SMT用印制板，若在具有自动光学定位系统的高精度表面安装设备上安装时，应在印制板元件面的两角或三个角上各设置一个Ф1.6mm的圆形或边长为2.0mm 的方形光学定位标志作为基准，在大尺寸或细节距的IC 焊盘图形的对角线或中心位置上各设置一个基准标志，光学定位标志上面不允许有阻焊膜覆盖。

40 SMT印制板的定位 整板定位基准 IC放置定位基准 坐标原点

41 4.5 导线宽度和间距 印制导线宽度 印制导线的宽度由导线的负载电流、允许的温升和铜箔的附着力决定。一般印制板的导线宽度不小于0.13mm（1级板为0.1mm）。对线宽为0.3mm、厚度为35µm以上，负载电流在0.6A时，其温升不超过10℃。对于SMT 印制板和高密度板的导线宽度可小于0.2mm，导线越细其加工难度越大，所以在布线空间允许的条件下，应适当选择宽一些的导线。导线的尺寸精度取决于导电图形的设计精度、生产底版的精度、制造工艺（成像、镀覆、蚀刻的方法和质量）及导体厚度的均匀性等因素，公差不能过严所以只规定最小导线宽度。对于微波电路的导线宽度及公差应有严格要求一般取＋0.03～0.08、－0.05mm 的公差。

42 4.5 印制导线宽度和间距 印制导线间距 印制导线的间距，由导线之间的绝缘电阻和耐电压要求，以及基材的特性所决定。印制板表层导线间的绝缘电阻是由导线间距、相邻导线平行段的长度、绝缘介质（包括基材和空气）印制板的加工工艺质量、温度、湿度和表面的污染等因素所决定。一般来说绝缘电阻和耐电压要求越高，其导线间距就应适当加宽。小于0.2mm的导线间距也难以加工，所以设计时在布线空间允许的条件下，应适当加大导线间距。较大的导线间距有利于降低信号串扰（相邻导线宽度大于线宽的2倍即2W原则，信号串扰会明显降低）。

43 4.6 孔与连接盘（焊盘） 4.6.1孔： 印制板上的孔，基本上可归为四类：机械安装孔、元件孔、隔离孔和导通孔。各类孔的设计要求不同。
4.6 孔与连接盘（焊盘） 4.6.1孔： 印制板上的孔，基本上可归为四类：机械安装孔、元件孔、隔离孔和导通孔。各类孔的设计要求不同。 机械安装孔：应与机械安装件的位置尺寸、安装尺寸及位置公差相匹配。孔与孔的边缘及孔边缘到板边缘的距离应大于板的厚度，以保证孔壁的强度。 元件孔 ：孔径应大于或等于所安装的元器件引线（或插针）直径0.2～0.3mm，孔中心的位置应在坐标网格（或辅助格）的交点上，并且与元器件引线（引脚）的位置相匹配，如果元器件的引线为非直线排列，则至少有一个点的孔中心位于网格的交点上。此类孔的孔直径一般是指金属化后的镀覆孔的直径。

44 4.6 孔与连接盘（焊盘） 隔离孔：在多层板中将某层导电图形与通过该层的镀覆孔（金属化孔）进行绝缘隔离，孔径应大于同轴的金属化孔壁外径0.2～0.3mm，空间允许应适当加大。 导通孔：又称为过孔，分为通孔、盲孔和埋孔三种形式。其孔径的大小和孔位由布线空间大小酌情调整，不作严格规定，为了提高布线密度一般其孔径设计得比元件孔小，但是最小孔径与板厚度的比一般不小于1：5，过小的比例在孔金属化时，工艺难度加大成本上升。在布线空间允许的情况下，此孔一般不设计在元件体的下面（多层板的埋孔除外），以便于检查和维修，SMT板布线密度较高，允许将过孔设置在器件下面，但是必须用阻焊剂封堵孔。

45 4.6 孔和连接盘 导通孔的三种类型：通孔、埋孔和盲孔 埋孔 通孔 盲孔 盘焊 外层导线 内层导线 介质材料

46 4.6 孔与连接盘（焊盘） 4.6.2连接盘： 印制板上的连接盘，用于表层进行焊接的称为焊盘。一般为圆形与孔同心环绕在孔周围，最小的环宽应≥0.1mm，（连接盘直径≥孔径＋2倍最小环宽＋加工允差）在空间位置允许的条件下，应适当加宽连接盘的环宽。表层的焊盘面积应稍大些有利于焊接，其形状一般也是圆形的，也有采用切割圆形、矩形、正方形或卵圆形等，这要根据布线的密度来确定。 扁平封装和表面安装元器件的焊盘，一般为矩形或条状的，BGA器件的焊盘是圆的并与元器件的引脚位置相匹配，具体的形状、尺寸随元器件的型号不同而异，设计时应查阅相关标准（IPC-728）和资料。 孔与连接盘的错位，不应使连接盘的环宽小于规定的最小环宽值。

47 4.7 槽和缺口尺寸 印制板上的槽和缺口是用于印制板安装、接插件和特殊元件的安装。它的形状、尺寸应与安装件的尺寸相匹配，原则上可以是任意的，但是应满足加工工艺要求，并且尽量减少异形槽、孔，以方便加工、降低成本。 槽、口一般为矩形，在无镀覆层的情况下推荐的长度、宽度的偏差为±0.1mm。印制插头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进行设计。

48 4.8 接插区和印制插头 印制板与相应的电连接器相连接的部位称为接插区，一般设置在板的边缘。接插区的尺寸应与连接器的尺寸相匹配，以保证连接可靠。必要时在接插区的长度方向上对板的翘曲度单独提出要求（一般为1％）。 在采用插头座连接时，应考虑印制插头部位板的厚度及公差，板插入插座时过紧，易使插座涨裂或簧片产生永久形变会造成接触不良，插入时簧片的间隙过大，也会造成接触不良。

49 印制插头接触片插入端最好设计成如下形状：
4.8 接插区和印制插头 印制插头接触片插入端最好设计成如下形状：

50 4.8 接插区和印制插头（金手指） 印制插头应根据与其相配合的插座的相关尺寸及公差和装配要求进行设计，印制插头接触片的宽度一般为插座两相邻簧片中心距的0.55倍，印制接触片的插入端应设计成半圆形，其圆弧的半径为接触片宽度的一半，接触片的长度应能保证插入插座后，簧片能完全接触。对双面印制插头，正反两面接触片的相对位置，应与相匹配的插座的对应簧片位置及公差相一致。插头与插座的定位基准应保持一致。在每个接触片圆弧的顶端引出0.2mm宽的工艺导线在靠近板的边线外侧用0.2~0.3mm的导线将其短路，作为汇总的工艺导线，为生产中插头簧片镀金/镍时使用。

51 4.8 接插区和印制插头 工艺导线设计 工艺线(0.2~0.25mm) 边框线 R 工艺线

52 五、电气性能设计 导线电阻 互连电阻 导线电流负载能力 绝缘电阻 耐电压 特殊电气性能

53 5.1 导线电阻 印制导线的电阻很小，一般低频电路不需考虑，在微波和高速等特殊电路中，导线的电阻随频率的升高呈电感特性称为阻抗，当需要考虑时，应查有关标准或资料，根据阻抗要求计算出印制导线的设计宽度、厚度和长度，以满足导线的阻抗要求。当导线表面有低电阻率的金属镀层时，应考虑镀层厚度对导线电阻或阻抗的影响。

54 5.2 互连电阻 互连电阻是指多层印制板上相关连的两个金属化孔与内层导线连接的界面电阻和导线电阻的总和。它对高频、高速电路设计参数有影响，同时也能反映出金属化孔的加工质量和工艺水平，尤其是印制板受热冲击后，互连电阻的变化率是反映多层板可靠性的重要指标。对一般电路设计不需要明确互连电阻值的大小，印制板的验收标准对此电阻的变化率有明确要求。对于3级印制板必须在验收时，对热冲击试验后，互连电阻的变化率有明确要求。

55 5.3 导线电流负载能力 指在印制板使用的环境条件下，一定宽度和厚度的导线，在规定的导线温升内，导线所能承受的最大负载电流。设计时根据电路的电流大小及导线电流负载能力，用来确定印制导线的宽度和厚度。有关标准（GB4588.3、GJB362A 和QJ3103等）给出了一定厚度和不同宽度的铜导线负载电流与导线温升的关系（见附图）。可用此图来选择印制导线的宽度和厚度，但是允 许的导线的温升不能超过覆铜箔基材的安全使用温度与环境温度之差。

56 5.3 导线电流负载能力 但是，考虑到制作工艺、铜箔厚度会使导线宽度在允许范围内的变化，该图所示的曲线已比实际测得的数值降低了10％，如果采用的板材厚度较薄（≤1.5mm）或者应用了表面涂覆层，或者导线间距小于导线宽度时，应再降低15％。对于多层板的内层导线，由于内层的散热不如表层散热好，防止内层导线过热而降低多层板的层间结合力，建议设计时按图中的示值降额一半使用。

57 图5－1导线宽度、导线截面积与允许电流的关系
5.3 导线电流负载能力 图5－1导线宽度、导线截面积与允许电流的关系

58 5.4 绝缘电阻 印制板的绝缘电阻分为：表面绝缘电阻、内层绝缘电阻和层间绝缘电阻（体积电阻）。 表面绝缘电阻由导电图形、绝缘介质（印制板基材和空气）、板的加工工艺、环境的温度、湿度和板的表面污染等因素决定。两相邻导线间距较小而平行布线较长时，会使导线间绝缘电阻下降。

59 5.4 绝缘电阻 两相邻导线间的绝缘电阻要求严格时，可采用下列 公式来估算： Ris＝160Rmat［W/L］
5.4 绝缘电阻 两相邻导线间的绝缘电阻要求严格时，可采用下列 公式来估算： Ris＝160Rmat［W/L］ 式中 ：Ris—导线之间预计的最小绝缘电阻，MΩ； Rmat—定规温度下基材的最小绝缘电阻，MΩ； W—导线间距，mm ； L—平行导线段长度，mm 。

60 5.4 绝缘电阻 实际上导线的间距设计可能是不均匀的，此时W/L的平均值按下式计算：
5.4 绝缘电阻 实际上导线的间距设计可能是不均匀的，此时W/L的平均值按下式计算： 式中：W1 ， W2,……W n各平行段导线的标称间距； L1， L2……Ln各平行段导线的长度。 内层绝缘电阻也可以用以上公式估算。 层间绝缘电阻是绝缘层的体积电阻，它远大于表面绝缘电阻。对环氧玻璃布层压板基材，其表面绝缘电阻≥1010Ω。

61 5.5 耐电压 印制导线之间的耐电压值，与板基材的绝缘介质种类、导线间距、导线边缘的齐整性、表面污染程度、表面涂覆层、布线情况和周围环境条件等因素有关。印制导线之间的局部放电电压很高，对以环氧玻璃布为基材的印制板，在正常大气条件下，导线间的耐电压值大于1200V/mm，在低气压条件下（0.133～2.66KPa），其耐电压值要下降2/3左右，在设计低气压条件下工作的印制板时，应注意这一特性。为了安全起见，在设计导线的间距时，一般取最大耐电压值（局部放电电压）的9％～40％作为允许工作电压。

62 5.5 耐电压 图5－2 电压与导线间距关系

63 5.6 特殊电气性能 特殊电气性能主要是指：在微波电路和高速脉冲电路中，印制导线作为传输线时，必须考虑导线的特性阻抗、有效相对电容率、传输延迟及信号的损耗与衰减。这些特性除了与导线的宽度、厚度有关以外，还与介质层的厚度和介电常数及介质损耗有关，所以应选择介电常数(εr)和介质损耗角正切值（tanδ）小的基材，典型的微波电路用材料有覆铜箔聚四氟乙烯玻璃布层压板、填充陶瓷聚四氟乙烯覆箔层压板等。

64 5.6 特殊电气性能 高频和微波电路常用的传输媒质为带状线（位于两层接地面之间的介质层内的印制导线）和微带线（用介质材料将接地面与传输线隔开），对其电气特性的计算应查阅相关标准和基材的有关参数。 h t w (a) 带状线 (b) 微带线 图5 －3 传输线的导线断面

65 六、印制板的电磁干扰和抑制设计 电磁兼容是电子产品设计中必须认真考虑的问
题 。现代电子设备中大量采用数字电路、高速逻辑电路，信号的传输速度大大提高，增大了引起电磁辐射 和受电磁干扰的因素，因而印制板上 的电磁 兼容问 题日益重要。 对印制板组装件的电磁干扰有的来自外部（其他电子设备发射的或空间的电磁波或者是电源），也有 印制板本身布局、布线不合理或元器件安装位置不当等因素造成的。对于外部的电磁干扰，可通过整机的屏蔽措施和改进电路的抗干扰设计来解决。对其本身 的电磁干扰，在进行PCB布局、布线设计时，应考虑抑制设计。

66 六、印制板的电磁干扰与抑制设计 1 PCB设计中引起电磁兼容问题的主要原因
根本原因是印制板组装件工作时，有时变电流，而引起的磁场、电场 变化产生了电磁兼容问题。具体原因有： 1）印制导线的阻抗变化和设计不当 ； 2） 较大的回路和环路面积； 3）高频、高速逻辑器件的应用； 4）时钟电路、震荡器电路布线设计不当；

67 六、印制板的电磁干扰与抑制设计 5）接地或电源设计不当； 6）高频信号的回线设计不合理； 7）阻抗不匹配，基材选择不当；
8）同一块板上数字电路和模拟电路布局和接地不合理； 9) 元器件本身产生的RF引起的干扰。 除以上原因外对具体的电路还要具体分析，有针对性的找出具体原因。才能更好地进行电磁兼容设计。

68 六、印制板的电磁干扰与抑制设计 2 电磁干扰抑制设计的基本原理
抑制PCB内的电磁干扰，降低射频(FR)能量的基本原理是使板内的通量抵消或通量最小化，以减少射频时PCB内产生的共模噪声。 通量的不平衡是由于印制板内的非对称电流引起的，所以在布局、布线时尽量使回线的电流与输入线的电流大小相等方向相反，一般通过电源面、接地面或电源面和接地面的返回电流来实现，也可以通过同一信号的输入线与返回线尽量相互靠近来实现。 控制高频信号线的特性阻抗的匹配，降低信号的反射或振荡。 具体措施在布局、布线设计中介绍。

69 七、PCB的散热设计 随着印制板上元器件组装密度的提高，单位面积上的功率加大，产生的热量是可观的，若不能及时有效地散热，将会影响电路的工作参数，甚至热量过大会使元器件失效或PCB基板变形。所以对印制板的散热问题，设计时必须认真考虑。在设计之前应对印制板上的功率和热量的分布状态进行分析，必要时以试验来确定，以便有针对性地采取散热措施。

70 七、PCB的散热设计 PCB的热设计一般采取如下方法： 加大印制板上与大功率元件接地面的铜箔面积或厚度。
布局时将热敏元件远离大功率或发热元件；元器件的排列方向有利于通风。 发热量大的元器件不贴板安装，或外加散热器并采取强制冷却措施。 对多层板的内层地线应设计靠近板的边缘 选择阻燃或耐热型的板材。

71 七、PCB的散热设计 对功率很大的印制板，应选择与元器件载体材料热膨胀系数相匹配的基材，或做成金属芯印制板并与机壳相连加大散热面积。或者利用热管技术给元器件体散热。 对于面积较大的焊盘和大面积铜箔上的焊点，应设计焊盘隔热环。 图7－1大导电面积上的隔离蚀刻区

72 八、PCB的表面涂（镀）层选择 印制板表面涂（镀）层分为：有机涂层和金属镀层两大类。用于保护PCB的可焊性或防焊性能和提高对基材及导电图形的防护能力，延长板的寿命。 1）有机涂层有：助焊剂、阻焊层、敷形涂层（包括丙烯酸树脂、环氧树脂、硅树脂、聚胺酯树脂和二甲苯五类）等。 助焊剂：用于暂时保护印制板焊盘的可焊性并帮助焊接，焊后应除去； 阻焊剂：有热固和光固两种类型，用于印制板上在焊接时保护非焊接部分涂不上焊料，焊后不除去； 敷形涂层：用于印制板组装件起三防作用（微波电路一般不采用敷形涂层），延长板的使用寿命；

73 八、PCB的表面涂（镀）层选择 OSP：是有机防氧化保焊剂，用于表面贴装印制板的焊盘上，保护焊盘的可焊性，并有助焊作用。其涂层薄、平面性好，能防止焊盘氧化利于焊接，在焊接温度下涂层自行分解。 2） 金属镀层有： 铜镀层：与助焊剂或OSP配合使用，可焊性、导电性、平面性好，金属化孔内镀铜层平均厚度为25µm 。 锡铅合金： 需要热熔，可焊性好，对印制导线有电化学保护作用，镀层厚度为7～11µm。 焊料涂层：通过热风整平涂覆在焊盘上，保护焊盘可焊性，可焊性好，厚度≥7µm，但允许金属化孔与焊盘连接处较薄。

74 八、PCB的表面涂（镀）层选择 电镀金/镍： 在印制板的铜层上镀镍作为底层再镀金，该镀层的特点是：
防氧化性、耐磨性好，接触电阻小，用于印制插头或印制接触点，金层厚度≥1.3µm，镍层厚度为5~7µm，但是金能与焊料中的锡形成金锡间共价化合物（AuSn4），在焊点的焊料中金的含量超过3%会使焊点变脆，所以一般厚的镀金层虽然可焊性好，也不能用作锡铅焊接镀层。用于锡铅焊接的金层厚度应小于1µm；厚金镀层可用于热压焊。

75 八、PCB的表面涂（镀）层选择 化学镀金/ 镍： 用化学方法在印制板的铜层上先镀镍，然后再镀金。该镀层的特点是：
耐氧化性、可焊性好，镀层表面平整适合用于SMT板。镀层厚镀≤1µm (锡焊时优选值为0.1～0.3µm) ，薄的镀金层能在焊接时迅速溶于焊料中，并与镍层形成锡镍共价化合物，使焊点更牢固，少量的金溶于锡中不会引起焊点变脆，金层只起保护镍层不被氧化的作用。

76 九、SMT对印制板的要求 表面安装技术对印制板提出了新的更高的要求，主要有如下几点；
导电图形精度高、印制导线更精细，一般小于0.2mm； 没有元器件安装孔，布线密度高； 元器件焊盘的节距小，通孔安装板的节距一般为2.54mm,而SMT板的节距为1.27、0.635mm或更小。导通孔直径小于Φ0.5mm或小于Φ0.3mm； 印制板的翘曲度小,对1.6mm厚的 SMT板翘曲度≤0.75%； 板的尺寸稳定、耐热性好，热膨胀系数应与元器件材料膨胀系数相匹配；

77 九、SMT对印制板的要求 焊盘的镀层平坦，能与表贴元器件共平面，常用化学镀金/ 镍或铜焊盘上涂OSP；
对于有小节距的表贴元器件（CSP、GBA等）的高密度印制板，可采用具有埋孔或盲孔的多层板； 表面安装技术一般采用专用设备机械安装，为提高效率大多采用拼板安装，相应的印制板也采用拼版技术制造，焊接完成后再将板分成一块块单件板。

78 十、挠性和刚挠性印制板设计的特殊要求 挠性和刚挠性印制板的设计要求与刚性板基本上相同，除以上要求外还应考虑以下几项挠性板的特殊性要求：
10.1材料 应根据需要选择挠性 基材中的任意一种，3级板一般采用覆铜箔聚酰亚胺基材，绝缘层最小厚度≥0.013mm，较厚的为0.025mm，最小铜箔厚度≥18µm。 挠性覆盖膜最小厚度为0.013mm,较厚的0.05mm（聚酯膜最薄为0.025mm,较厚的为 mm）；粘接剂膜厚度为0.025mm和0.05mm。 10.2焊盘图形 为了提高焊盘的附着力，尽可能选面积大一些的焊盘，一般选择有盘趾的焊盘，也可采用改进型的泪滴形或雪人形焊盘（见图10－1）

79 十、挠性和刚挠性PCB设计的特殊要求 10.3覆盖层在焊盘上的窗口：
泪滴形 边角引入形 锁眼形（雪人形）有盘趾形 图10－1改进型的焊盘 10.3覆盖层在焊盘上的窗口： 在需要焊接的焊盘上覆盖层应开窗口露出焊盘，窗口的大小应不能露出盘趾；如果焊盘较大，窗口还可以小于焊盘直径，将焊盘覆盖一部分，但是露出的焊盘最小环宽≥0.1mm，并保证焊接可靠。

80 十、挠性和刚挠性PCB设计的特殊要求 10.4弯曲区域的布线：在使用时需要弯曲的部位布线应走直线，并与弯曲的方向垂直。（见图10－2）
图10－2弯曲区导线的布设

81 十、挠性和刚挠性PCB设计的特殊要求 10.5防撕裂措施
挠性板的材料很薄，虽然能耐弯折但是容易撕裂，应在板的弯折处边缘设置“铜堤”或钻孔和外形边角拐弯处设计成圆弧形，以防止撕裂（见图10－3）。 图10－3防止撕裂措施

82 十一 、印制板设计的可制造性 PCB设计的可制造性：
是指产品本身的物理设计与制造各部分之间的相互关系，并把制造系统的要求融合在一起进行优化的结果。可制造性简称DFM.（Design For Manufacturing）,它是设计成果转化为实际产品的设计基本保证。尤其是现代电子产品中的PCB设计与制造、安装的关系更为密切，它们之间相互影响和制约。DFM好的产品不仅能方便制造，容易实现设计的要求，而且还有利于保证产品质量、提高生产效率、降低成本。设计可制造性不好，产品制造难度大、生产效率低，还有可能留下质量隐患，甚至制造不出来。设计的可制造性要求会随着设计和工艺技术的进步不断提高。

83 PCB设计的可制造性 PCB的设计可制造性包括两个方面： 一是PCB本身可制造性，即设计考虑印制板生产工艺规范的要求的程度； 二是印制板组装件的可制造性，即设计考虑装联工艺规范要求的程度。 以上两个方面的可制造性，分属于两种工艺技术。有一个方面的可制造性不符合要求都会影响最终产品的质量和可靠性。

84 11.1 PCB可制造性检查 在印制板布局、布线之后应认真按设计规则检查布局、布线的合理性，同时还应会同制造工艺师进行可制造性检查。检查的内容为布局布线及设计要求与印制板制造和安装的工艺要求符合程度。因为设计的DFM能满足PCB的制造要求，但是不符合PCB安装的工艺要求，仍然无法制造出满足设计要求的产品，所以必须同时满足两方面的工艺要求，印制板的设计可制造性才算符合要求。 PCB的制造工序很多工艺复杂，但是不是每一项都制约PCB的设计，可制造性检查主要是检查制造工艺制约着设计不能超过其要求的那部分内容。主要有如下几项设计要素和要求：

85 10.1.1PCB的可制造性检查 1 设计选择的基材应在标准的品种和规格系列之内。如果选用非标准材料会增加成本或拖延生产时间，甚至采购不到无法生产。 2 板的尺寸是否过大，以防引起成品板的翘曲；板外形尺寸的公差是适于加工。 3 印制导线的宽度、间距、导线与连接盘的间距以及焊盘的最小环宽是否超过工艺极限（宽度和间距1、2级≥0.1mm ,3级≥0.13mm,最小环宽≥0.1mm）。 4 最小钻孔的孔径和孔径与连接盘的比值是否超过工艺极限（板厚与孔径比≥5：1）。 5 各层导电面积和同一层的导电图形分布均匀性，避免导电图形分布严重失衡，引起板的翘曲。 6 多层板各层导电图形的布置顺序及其在图形外的标志应清楚，便于制造。

86 11.1.2PCB安装的可制造性检查 PCB安装的可制造性要求与电子装联工艺方法的不同有很大差别。检查时应与设计采用的元器件封装形式的不同而有所区别。 印制板的安装技术有三种方式：通孔安装（THT）、表面安装（SMT）和微组装（MAT） 。目前采用最多的是前两种方式即THT和 SMT技术，MAT技术在高性能、高可靠的尖端技术产品中采用。 以THT为主要安装方式的板，既可以手工焊接也可以采用波峰焊接，其设计可制造性检查的主要内容是： 1） 元器件布局的间距应符合安装和维修的要求，元器件之间留出安装的间距，板的边缘应留出波峰焊时夹具的空间。 2）元件孔是否有足够的插装引线和焊接的间隙。

87 11.1.2 PCB安装的可制造性检查 3）焊盘大小是否满足焊接要求。
4）需要加固或要外加散热器的元器件，设计是否应有安装加固件和散热器的空间。 5）元器件的散热方式和散热通道是否合适。 6）元件距离板的边缘的最小距离是否符合要求（4～5mm)。 7）金属外壳元件体下面的过孔不应露出焊盘应有阻焊膜覆盖.

88 SMT印制板安装的可制造性检查 SMT方式安装的板一般采用机械自动安装，对设计的要求除了与上述THT方法要求相同外还应检查：
1）根据器件的封装形式，检查焊盘的尺寸和位置能否满足焊接的要求。 2）设计提供的为焊盘漏印焊膏的丝印图形应与焊盘对应一致，并且漏印窗口尺寸应略小于或等于焊盘尺寸。 3）元器件安装的定位标志应正确、清楚可辨。 4）超大规模集成电路周围2mm之内不应有其他元件和无阻焊剂覆盖的过孔。 5）器件体下面的过孔应有阻焊剂覆盖。 6）印制板及其焊盘上的镀层平整度要求应符合规定。

89 十二、印制板图设计 布设总图 导电图形设计（布局、布线） 非导电图形设计 机械加工图 印制板装配图

90 12.1 印制板图设计的内容和流程 印制板图是印制电路设计与生产的桥梁，它的质量直接影响PCB制造和安装的质量，应认真做好印制板图设计。 在综合考虑了上述设计因素后，可以进行印制板图的设计。印制板图是根据电原理图、逻辑图、导线表、布局布线规则和印制板使用的特殊要求而设计的一系列图纸和文件资料。印制板图通常要包括以下几种图纸或数据资料：

91 12.1.1印制板图包含的内容 标记字符图； 阻焊图； 采用CAD设计时，以上资料都可由CAD数据直接提取。
a. 布线图形（照相底图或CAD产生的图形数据形式的原版图形）； 标记字符图； 阻焊图； c. 机械加工图（包括钻孔图）； d. 装配图（含安装图和SMT的网印焊膏图）。 采用CAD设计时，以上资料都可由CAD数据直接提取。

92 12.1.2、印制板图设计流程

93 12.2 布设总图 布设总图：是根据电原理图或逻辑图要求，标出印制板上所有要素尺寸范围和网格位置的一个文件。它包括导电图形和非导电图形的布置，元器件尺寸，孔的位置及制造印制板必须说明的资料，它可以用一张或多张图表明。一般情况下尽可能用一张布设总图，对图形复杂的双面板和多层板可采用多张布设总图，其中第一张图设计印制板的形状、尺寸、所有孔位，并注明孔径、公差等要求；其他各张布设总图用于确定每一层导电图形的形状和位置，并标明导线的层次，应以元件面为第一层依次往下顺序排列，最后的一层为焊接面，如果元件面没有印制导线和焊盘，则其下一层为第一层 。采用CAD设计是用数据形式的电子文件表示。

94 12.2 布设总图 布设总图可以采用人工设计，也可以采用计算机辅助设计（CAD）。人工设计的图形质量不高，又费工费时，只适用于简单的或非正式的试验板图形。采用CAD 设计可以不用单独设计布设总图，只要将印制板的结构要素参数和设计规则输入计算机，并利用预先建立的元件图形和字符图形库，计算机按这些指令自动完成布局、布线、图形编制、网表产生、设计规则检查等功能，直接产生印制板的原版图形（导电图形、阻焊图形、字符图形）、机械加工图和装配图的数据资料（一般给出数据软盘），再用这些数据资料驱动光绘或笔绘机，就能生成印制板生产所需的照相原版和其他生产用的图纸资料

95 12.3 导电图形设计（布局、布线） 导电图形的设计是印制板设计的关键，许多机械性能、电气性能都体现在导电图形上。必须认真进行设计。导电图形设计主要指布局和布线。在进行布局、布线之前，应先根据所设计的印制板外形尺寸要求，设定布线区，印制板的图号和层面标志一般设置在布线区边缘的右上角，在印制板外形线以内。图形设计的顺序是先布局后布线，再人工干预精细布局和调整布线，以达到最佳布局和布线。

96 布局 布局是按照电气性能、电磁兼容性和工艺性等要求和元器件的外形几何尺寸，将元器件的位置均匀整齐地布置在布线区内。布局合理与否不仅影响PCB组装件和整机的性能和可靠性，而且也影响PCB 及其组装件加工和维修的难易程度。 在布局时尽量做到以下要求： 1 元器件分布均匀、排列整齐美观，尽量使元器件的质量重心位于板的中心； 2 同一电路单元的元器件应相对集中排列，以便于调试和维修；

97 12.3.1 布局 3 有相互连线的元器件应相对靠近排列，以利于提高布线密度和走线距离最短；
布局 3 有相互连线的元器件应相对靠近排列，以利于提高布线密度和走线距离最短； 4 对热敏感的元器件，应远离发热量大的元器件布置； 5相互可能有电磁干扰的元器件，应采取屏蔽或隔离措施； 6质量过重的器件（大功率变压器、继电器等），不应布设在板上； 7 布局应能满足整机的机械和电气性能要求。 8考虑电磁兼容要求进行以下设计：

98 12.3.1布局 a 模拟电路与数字电路应分开相互远离布设；可能相互影响和干扰的元器件（如CMOS、ETL等）相互远离布置，必要时采用屏蔽或局部接地措施。 b 按电路单元布设元器件，相互有连接关系的元器件尽量靠近布设，即利于最短走线原则，又可以减少导线的电磁辐射。 c 同一块印制板上如果有不同速度或频率的电路，应按高速、高频器件靠近板的边缘连接器（I/O端）布设，中频、中速逻辑电路和低频、低速逻辑电路依次远离连接器，以减少走线上电流对相邻电路的影响（见图12－1）。 d 将IC器件的电源和接地引脚尽量靠近电源线或接地线，或采用多层板设置电源层和接地层，以利于最小的走线环路（如图12－2）

99 布线区分布 低频和低速逻辑区 中频和中速逻辑区 高频和高速逻辑区 图12－1功能布置分布图 高速信号插接 低速和低电平插接

100 12.3.1布局 布局对环路面积的影响如下图： 电 电 IC IC IC IC 地 地 b 环路面积较小 a 环路面积大 IC IC I
接地层 IC IC 信号线层 电源层 C 多层板—环路面积最小 图12－2布局对环路面积的影响

101 布线 布线是按照电原理图或逻辑图和导线表以及需要的导线宽度与间距，布设印制导线。布线合理与否会影响印制板的电气性能、电磁兼容性、板的翘曲度和可制造性及制造成本。 布线一般应遵守如下规则： 1 布线顺序 a 在满足使用要求的前提下，选择布线层的顺序为：单层、双层和多层布线。 b 布线的顺序是：地线—电源线—信号线（先高频后低频）。 c 信号线的布线顺序为：模拟小信号线、对电磁干扰敏感的信号线、系统时钟信号线、对传输时延要求高的线、一般信号线、静态电位线、辅助线。

102 2布线层的分配 1）四层板导线层分配 2)六层板导线层分配： 3）八层板导线层分配 信号层（SIG） SIG 接地层(GND) GND
1）四层板导线层分配 )六层板导线层分配： 信号层（SIG） SIG 接地层(GND) GND 电源层(VCC) SIG 信号层(SIG)SIG GND(SIG) VCC SIG 3）八层板导线层分配 GND VCC(GND)

103 12.3.2布线 3布线规则 1）考虑电磁兼容的要求电路中的环路面积应保持最小，避免环形布线。
2）两个连接盘之间的导线布设尽量短,特别是晶体管的基极和高频信号导线要短距离布线，模拟电路的输入线旁应布设接地线屏蔽； 3） 同一层导线的布设应分布均匀，各导线层上的导电面积要相对均衡，多层板的层数最好是偶数层，以防由于金属导体分布不均衡形成的内应 力使板子翘曲，而损坏印制板的镀覆孔和焊点。

104 布线 4）不同频率的信号线不要相互靠近平行布设，以免引起信号串扰。一般应使这类导线的间距大于其导线宽度的2倍（即2W原则），会使干扰降低至互不影响的程度。在布线空间允许的情况下，应适当放宽印制导线的间距，并尽量减少其平行走线的长度。 5）同一信号线的回线应相互靠近平行布设，利于磁场抵消，降低共模电流减少RF能量。 6）高频、高速信号线，应根据其RF能量的大小在其信号线的一侧或两侧布设地线，或者采用双面和多层板布设接地层，用地线或接地面屏蔽（见图12－3）。

105 12.3.2布线 信号线 地线 c对面屏蔽 a同层单侧屏蔽 b同层两侧屏蔽 接地层 电源层 带状线 d 多层板的屏蔽 图12－3 屏蔽方式

106 12.3.2 布线 7） 相邻两层的信号导线要相互垂直布设，或斜交叉、弯曲走线，尽量避免较长距离的平行布线。以免引起信号的窜扰。
布线 7） 相邻两层的信号导线要相互垂直布设，或斜交叉、弯曲走线，尽量避免较长距离的平行布线。以免引起信号的窜扰。 8）导线的拐弯处应为直角或钝角，如果拐弯的角度小于90O时，导线拐弯处的外缘要做成圆弧形，避免尖角使应力集中导线容易起翘和尖端放电，同时也有利于电磁兼容。 a. 推荐 b 不采用 图12－4印制导线的拐弯

107 9） 高频、高速电路应尽量设计成双面板或多层板，既可以增大布线空间又有利于布设地线层提高板的电磁兼容性。
10） 多层板中一般应把电源面与接地面分别布设在两层，最好是相邻的两面成镜像平面，有利于消除电源和接地面产生的噪声对电路造成影响；在信号线层的地线和电源线也应相互靠近布设。

108 12.3.2布线 11） 微波电路用的带状线和微带线中的信号线必须设置在两接地层之间（带状线）和与接地层相邻的表层（微带线）（见图12－5）。微带线和带状线的特性阻抗与导线的宽度、厚度及层间介质材料的界电常数和厚度有关。对称的带状线和微带线的特性阻抗，一般用下式计算; w h 地线 h w a 带状线 b 微带线 图12－5 带状线和微带线

109 12.3.2布线 a) 带状线的特性阻抗（W/h≦2时） Zo=60/(εr)1/2 ln[4(2h+t)/2.1()0.8w+t)]
w－ 印制导线宽度，mm； h－与两接地面之间的间距，mm； t －印制导线厚度， mm； εr－基材的相对介电常数。 b）微带线的特性阻抗（w/t为0.1～0.3时） Zo=87/(εr+1.41)1/2 ln[5.98h/(0.8w+t)] 式中：h－导线与接地面间介质层厚度，mm ； 其余符号与上式相同。

110 12.3.2布线 12)时钟、高频电路和振荡器电路的传输线是主要的骚扰源和辐射源，对其应单独布设。将其远离模拟电路和其他对电磁敏感电路的传输线；在空间允许的条件下，将其布设在大的地线面积中间隔离起来，或者在多层板中紧靠地线层的上面布设。 13）同一信号导线的宽度应均匀，细而长的导线阻抗大，易产生RF 辐射。 14）高频高速信号传输线尽量布设得短，以减少电磁发射；最长的电长走线应小于相对应于频率的波长的1/20λ;晶体管的基极和放大电路输入端的导线也应尽量短以减少干扰。

111 12.3.2布线 15）布线密度较低时，应适当加宽导线的间距，在低气压条件下使用的印制板，其导线间距也应加宽。
16）高频信号传输导线上尽量减少树枝式分支，时钟信号线也尽量布设在同一导线层上，减少过孔。 17）装有高频变压器、大功率继电器等能产生较强磁场的PCB，应对电路器件进行屏蔽或远离易被干扰的元器件安装，并且使这些产生磁场的器件与相连接的印制导线的走线方向尽量减少磁力线相切。

112 布线 18） 考虑到焊接效果，需要正确选择导电图形和连接盘（焊盘）。对分离元件应参照图12－6中1～4形式，对表面安装（SMT）板应参照图中的5～6形式。SMT用印制板上的焊盘，其导线应从焊盘中部引出。焊盘与较大面积导电区相连接时，应采用长度不小于0.64mm的细导线进行热隔离，细导线宽度不小于0.13mm。 1 2 3 4 5 6 图12－6导电图形与连接盘

113 布线（地线和电源线） 3 地线和电源线的布设 印制板的地线和电源线是影响印制板电磁兼容性的重要导线，必须根据电路的需要和对电磁干扰抑制设计的基本要求认真分析，进行布设。通常可采用以下方法： 1）不同频率的元器件不共用同一条地线，不同频率的地线和电源线应分开布设。也可用除去铜箔的绝缘沟槽分割。 2）高频信号线不能跨镜像面的接地层上的分割沟槽，因为传输线对地的不连续性会使阻抗发生变化，而增加了信号窜扰的机会。可以通过接地层沟槽间预留的有导电铜箔连接的“桥”上面布设信号线（见图12－7）

114 通过“桥”跨沟槽布线： 地线沟槽 桥 图12－7沟槽和跨桥连接方式 注：布线层在上面，沟槽在下面的地或电源层上（与浅灰色线同层）

115 11.3.2布线(地线和电源线) 3）尽量缩小地线和信号线的环路面积，以减少电磁发射，应采用较大的接地面积，使辐射的环路最小。
4） 数字电路与模拟电路不共用同一条地线，在其地线与对外接地线连接处，只允许有一个公共接点。如果在同一接地层上可以用出去铜箔的绝缘沟槽将其隔离（见图12－8） 隔离沟槽 数字地 模拟地 图12－8 地线面的分割

116 11.3.2布线（地线和电源线） 5）在I/o 端的接地与电源线之间可以设置去耦电容连接点，以降低电源和地的噪声；高频器件附近设置旁路电容接点，并且连接这些电容的导线越短越好。 6） 最靠近板的边缘的导线，应距离印制板的边缘大于5mm ,如果需要时接地线可以靠近板的边缘。如果印制板要插入导轨，则导线距板的边缘只少要大于导轨槽深的距离。 7）多层板内与地线相邻的电源层，应比地线层的物理尺寸小20H(H为相邻地、电层之间的绝缘距离。见图12－9)。即可以防止高频电路中地、电层之间边缘辐射产生的电磁兼容问题，又可以避免机械加工外形时，产生的毛刺造成地、电层间的短路或绝缘下降。

117 12.3.2布线（地、电层） 20H原则： 20H H 电源层 信号线 接地层 图12－9 20H示意图

118 布线（地线和电源线） 8） 双面板上的公共电源线和接地线，尽量布设在靠近板的边缘，并且分布在板的两面，其图形配置要使电源线和地线之间呈低的波阻抗。多层板可在内层设置电源层和地线层，通过金属化孔与各层的电源线和接地线连接，低频电路用多层板的内层大面积的导线和电源线、地线应开窗口设计成网状，可提高多层板层间结合力。 除以上基本布线要求外，还应根据不同电路的特点认真分析，有针对性地采取措施进行布线。

119 附连板测试图形配置 对高可靠要求的3级印制板，尤其是多层板应在靠近板边缘的外侧，根据测试的需要布设测试图形，用于印制板的一致性追踪检验。其图形可根据电路测试需要专门设计或参照有关标准规定的图形选取。 附连板图形 单件印制板 板标志 在制板（拼板） 图12－10 附连板图行位置

120 12.4 非导电图形设计 非导电图形是与印制板导电图形相对应的不导电的图形，它包括阻焊图形和标记字符图形，是需要涂覆阻焊层和印制标记字符必须的图形。 阻焊图形：是与焊盘的位置相对应并与孔同心的实心圆盘，目的是防止焊接时焊料流到不该焊接的部位，保持焊点大小均匀一致，帮助提高焊点的质量，并能保护印制板的电性能。 直径应略大于焊盘直径0.1～0.2mm，但是其直径最大不能包容邻近的印制导线。 整个板上的圆焊盘直径尽量一致，保持整板的美观。

121 12.4非导电图形设计 矩形或其他形状的无孔焊盘，应采用矩形或圆形阻焊图形，尺寸应略大于焊盘尺寸；
避免采用直径过小的阻焊盘，以防阻焊剂涂覆到焊盘上而影响焊接； 为了保证焊盘有足够的附着强度，将焊盘设计的较大一些，而将阻焊盘设计得小于焊盘直径，此时阻焊剂允许涂覆到焊盘上，焊盘中心留出适当尺寸的焊接窗口，这种阻焊图形又称为阻焊坝，在SMT印制板上的BGA 封装芯片常用这种阻焊图形。对于节距较小的SMT焊盘允许设计成将整组焊盘露出的阻焊图形。 BGA焊盘 矩形焊盘 圆形焊盘 椭圆形焊盘

122 12.4 非导电图形设计 标记字符图： 它包括板的图号或名称、元器件的符号、标志和位号等，为元器件的安装和印制板的调试、维修提供方便。它是通过印刷的方法印在印制板的元件面，标明安装的元器件的名称代号、方向及其位置。 表示元器件的字符应与电原理图要求一致，其位置应与安装元器件的焊盘相对应，布置在各元件孔的中间无焊盘的位置，不允许落在焊接面的焊盘上；字符的线宽一般不小于0.15mm, 字高可根据空间位置和字形的美观程度决定。

123 12.5 机械加工图 机械加工图是印制板生产中进行机械加工的依据，它至少应表明以下要求： a 导电图形与印制板外形的相对位置及公差；
12.5 机械加工图 机械加工图是印制板生产中进行机械加工的依据，它至少应表明以下要求： a 导电图形与印制板外形的相对位置及公差； b 所有的孔、槽加工尺寸和位置精度要求； c 印制板的外形和印制插头的尺寸与公差； d 板的厚度、多层板的层次结构、验收标准和等级等其他加工要求。 e 机械加工图应按有关规定编制标题栏，栏内应有印制板的名称、图号、材料名称、规格以及设计、审核、工艺、更改等会签栏目。

124 12.6 印制板装配图 印制板装配图是为在印制板上安装、焊接元器件所用的图形资料。采用的图形符号应与印制板字符图对相应，应注明安装的元器件位置、名称或代号、安装方式，图中标明的的安装孔位置应与导电图形相对应的孔位一致。图纸的编制方式按电气安装图绘制的有关规定。 SMT板印制焊膏的丝网图应与印制板上的焊盘对应一致 当采用CAD 进行设计时，都可以直接从印制板的CAD 设计数据中提取。

125 十三、印制电路板的发展趋势 由于电子计算机和信息产业的迅速发展，使电子工业在二十世纪末已成为世界上最大的产业。电子产品正向着小型化、轻量化、多功能、高可靠、低成本的方向发展。电子组装技术逐步由通孔安装（THT）向表面安装（SMT）和微小型安装（MAT）发展,大大促进了印制板的设计、制造、测试技术和新型覆铜箔材料的发展。 为了适应球栅阵列封装（BGA ）和最新的芯片封装（CSP）等表面贴装元器件的安装，印制板的导线宽度和间距已达到0.2mm以下（0.1mm），最小导通孔的孔径已在Φ0.3mm以下。新的表面安装技术对印制板的设计、制造工艺和材料都提出了新的要求。

126 十三、印制电路板的发展趋势 目前以有机层压板为基材的多芯片模块封装技术（MCM—L ）用的高精度、高密度、超薄型多层印制板（6层板的厚度只有0.45～0.6mm）正在发展，代表当今世界最先进的印制电路技术的高密度互连结构的印制板——积层式多层板（BUM）已经在日本研制出来，它是一种具有埋孔和盲孔，孔径≤Φ0.10mm、孔环宽≤0.25mm，导线宽度和间距为0.1mm或更小的积层式薄型高密度互连的多层板。

127 十三、印制电路板的发展趋势 为了适应这一发展的需要，首先就要有一个先进的设计思想和设计技术手段，设计出高密度、高精细度的导电图形和高密度互连的埋孔、盲孔板。PCB的基材也必须具有尺寸稳定、耐热性好的特点以及低介质损耗的新型基材。PCB的制造必须有高精度、高能性能和高效率的生产设备及检测设备（光绘机、高精度曝光机、数控钻和通断测试、AOI系统等），新型先进的工艺配方和高洁净度的工作环境。计算机技术将广泛地应用于PCB的设计、制造和检测中，CAD－CAM－CAT的一体化是印制板设计、制造和测试的必然发展趋势。

128 完