PCB封装设计规范系列（六）：标准器件设计要求与禁布区域规范
前言
在上一篇文章中，我们介绍了封装建库的基本要求，包括焊盘规范、丝印规范和装配层规范。作为本系列的最后一篇，本文将介绍标准器件的设计步骤、兼容设计要求、压接器件设计要求以及器件的禁布区域规范。
一、标准器件的设计要求
制作一个完整的标准封装，需要按照以下步骤依次完成：
1.1 设计步骤
| 步骤 | 内容 | 图层 |
|---|---|---|
| 1 | 制作焊盘（注意：开阻焊要求） | – |
| 2 | 添加焊盘及器件丝印边框 | Package Geometry → Silkcreen_Top |
| 3 | 添加装配丝印及封装方向 | Package Geometry → Assembly_Top |
| 4 | 添加 Place Bound 及封装高度 | Package Geometry → Place_Bound_Top（max height） |
| 5 | 添加位号（丝印层） | RefDes → Silkcreen_Top |
| 6 | 添加位号（装配层） | RefDes → Assembly_Top |
1.2 标识要求
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| “o”标识 | 丝印层使用4号text字母，装配层使用半径0.3-0.5mm的circle |
| 方向标识 | 有方向器件内部尽量放置一个装配层标识，尽量避免焊盘 |
| 外部标识 | 器件外部的安装标识尽量靠近器件对应安装标识放置 |
| 二极管标识 | 一律使用 A/C 或 +/- 来标识阳/阴极管脚号 |
| 1脚一致 | 1脚与安装标识方向一致时，使用”O”标识 |
| 1脚不一致 | 使用边长为1mm的三角形标识 |
二、兼容设计要求
封装库的兼容设计分为以下三种类型：
2.1 焊盘尺寸兼容
对于相同代码、不同厂家的封装，引脚尺寸存在差别时：
| 器件类型 | 设计要求 |
|---|---|
| 插件器件 | 必须以几个封装的 最大管脚尺寸 设计焊盘 |
| 贴装器件 | 焊盘必须既要兼容大尺寸又要兼容小尺寸 |
2.2 封装外形兼容
对于相同代码、不同厂家封装，外形尺寸存在差别时：
- 外形必须按照 最大外形尺寸 设计
2.3 单板内兼容
对于相同代码、不同厂家封装，存在管脚定义不同、管脚数不同等不能设计兼容封装的器件：
- 必须做 单板内兼容设计 封装
- 将两个或三个封装重叠设计或分开放置
- 管脚命名以 A或B 打头加管脚序列号表示
- 在后面加 “-DUAL” 表示单板内兼容封装
示例：PWR_A_9-57R9x60R1x5R1-H 与 PWR_B_10-20R3x31R8x6R1-H
三、压接器件设计要求
压接器件是一种特殊的安装方式，常用于高速连接器等高精度场景。
| 项目 | 要求 |
|---|---|
| 热焊盘 | 压接器件使用的压接孔 不需要 热焊盘 |
| 混用 | 压接孔 不能 和焊接焊盘混用 |
| 公差 | 压接器件公差要求高，常用在高速连接器 |
| 命名后缀 | 在封装及焊盘后缀添加 -Y |
焊盘命名示例：THC1R50D1R00Y（Y表示带公差通孔，公差为 +/-0.05mm）
四、器件的禁布区域
某些特定器件要求放置禁布区域（VIA KEEPOUT 或 ROUTE KEEPOUT），以确保器件的正常工作并防止干扰。
4.1 禁布区域类型和范围
| 器件 | 禁布类型 | 禁布范围 | 说明 |
|---|---|---|---|
| 安装螺钉 | Route_keepout（螺帽所在面） | 根据安装空间范围 | 螺钉头和垫圈范围内禁止走线 |
| 导销柱 | Route_keepout_TOP/BOTTOM | 整个器件 + 外扩 0.25mm | 金属器件，无电性能，机械安装区域禁止走线 |
| 金属导轨 | Route_keepout_TOP、Via_keepout_TOP | 金属壳体下区域 + 外扩 0.25mm | 金属导轨，屏蔽作用 |
| 挖孔沉板器件 | Route_keepout_All、Via_keepout_All | 挖空区域 + 外扩 0.25mm | PCB挖空区域 |
| 网口接口 | Route_keepout_TOP、Via_keepout_TOP | 金属壳体下区域 + 外扩 0.25mm | 屏蔽壳，特别是金属弹片 |
| 底部有尖角器件 | Route_keepout_TOP、Via_keepout_TOP | 有磨掉PCB风险的区域 + 外扩 0.25mm | 具体见器件图纸 |
4.2 禁布区域设计注意事项
- 安装螺钉：需要根据螺钉规格确定螺帽和垫圈的尺寸范围，在此范围内禁止走线
- 金属器件：导销柱等金属机械件虽然无电性能要求，但安装区域必须禁布
- 屏蔽壳体：网口接口、金属导轨等带有屏蔽壳体的器件，壳体下方及弹片区域需要禁布
- 沉板器件：PCB挖空区域四周需要适当外扩禁布区域
- 尖角器件：底部有尖角的器件可能磨损PCB，需要按器件图纸设定禁布区域
五、系列总结
本系列文章共六篇，系统性地介绍了印制电路板封装设计规范的各个方面：
| 篇目 | 内容 |
|---|---|
| 第一篇 | 概述、缩略语、使用说明、SMD基本元器件命名 |
| 第二篇 | 焊盘命名方法、SMD IC元器件命名 |
| 第三篇 | 通孔元器件与其他类元器件命名 |
| 第四篇 | 连接器命名规范 |
| 第五篇 | 封装建库基本要求（焊盘、丝印、装配层） |
| 第六篇 | 标准器件设计要求、兼容设计、压接器件、禁布区域 |
希望本系列文章能帮助PCB设计人员掌握封装设计的基本规范，在实际工作中建立规范的封装库，提高设计质量和效率。
本文基于《印制电路板封装设计规范要求》文档整理，仅供参考学习。实际应用中请结合具体项目要求和最新行业标准。