电子硬件工程师入职图解手册（工作指导篇）

版权信息

书名：电子硬件工程师入职图解手册：工作指导篇

ISBN：978-7-115-68091-4

本书由人民邮电出版社发行数字版。版权所有，侵权必究。

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版　　权

编  著 陈　韬

责任编辑 李永涛

人民邮电出版社出版发行　　北京市丰台区成寿寺路11号

邮编　100164 　电子邮件　315@ptpress.com.cn

网址　http://www.ptpress.com.cn

读者服务热线：(010)81055410

反盗版热线：(010)81055315

内 容 提 要

这是一本专为电子硬件工程师编写的书，从介绍PCB封装命名规则入手，深入探讨PCB加工的各个方面。首先，依据“PCB外协加工要求单”和实际案例，详细讲解PCB参数、阻抗设计、工艺能力、工程文件及检验报告等关键知识点。接着，介绍电路原理图和PCB模板规范、冗余设计、模块化设计、风险规避等设计知识和技巧，并提供PCB评审要素和测试记录等实用信息。在示例部分，本书详细介绍电子产品生产工艺指导文件。结合RFID/NFC微带天线设计案例，阐述设计理论及参数估算、仿真验证、调试和定型的过程。此外，本书还依据国家标准和行业标准，介绍电子产品的电气性能、接口保护方案、电磁兼容性检验报告主要要素等，并详细阐述PCB布局对EMC的影响和改进措施。最后，提供典型通信电路设计参考方案，列举常用的国产芯片、元器件型号及其生产厂商，旨在共同助力国产芯片和元器件的应用与发展。

本书适合电子硬件工程师、硬件测试工程师、电子专业的学生和广大电子爱好者阅读，可以作为电子硬件工程师的入职培训书。

前  言

多年前，我刚走上电子硬件工程师岗位时，在电路调试、EMC等方面遇到了很多问题，虽然阅读了大量的专业书，可依然有很多弄不明白的地方。工作到第二年的时候，我甚至想过放弃硬件研发工作，改行去做销售或文化创意类工作，因为硬件研发工作需要的知识和技能太多、太琐碎。在最初几年的设计生涯中，我总是遇到各种意想不到的难题，就像走在一条漆黑的道路上，看不见道路两旁的风景，也看不到路的尽头。那时就期待：如果有一本书能将专业知识和新人工作中的困惑答疑结合起来，那该有多棒！这样肯定能减少新人的很多苦恼。

在电子应用领域，每一位电子硬件工程师都面对相同的功能需求，也会有不同的设计思路，每一个设计方案都是其智慧的结晶。即使新人借用他人的电路设计，往往也要经历软硬件调试、客户故障反馈、认证测试等环节的反复磨炼之后才能收获些许经验，才能明白“移植电路、借用电路，不等于100%照抄电路”的道理。

工作多年后，我在电子硬件设计领域渐渐有了自己的系统化思路，了解到身边来来往往的新人的困惑，我想自己或许可以为电子硬件工程师这个岗位以及相关的电子学科乃至整个电子行业做些什么，便开始准备编写本书的素材。本书从构思到编写完成，用时8年。

正如中国北宋著名思想家张载所言：“为天地立心，为生民立命，为往圣继绝学，为万世开太平。”电子领域的标准、跨专业书籍浩如烟海，因此不能苛求每个工作者都有足够的精力和时间去一一阅读并理解。如果能在某一方面对个人学习到的实用知识进行归纳与总结，那么既能在实际工作中供自己查阅，还能供他人学习参考，亦能为电子行业作一份贡献。每个人都作一份贡献，电子行业将会发展得更好。

本书在讲解知识点的过程中，以趣味插画的形式展现了电子硬件工程师的工作场景，希望能让阅读本书的技术工作者产生一些共鸣。

本书是我根据国家标准、行业标准、文献资料及多年的工作经验编写而成的。然而，由于个人能力和水平有限，见识和阅历也难以覆盖所有细分领域，因此书中难免存在纰漏和问题，敬请广大读者谅解，并不吝赐教。

最后，感谢您选择了本书，也欢迎您把关于本书的意见和建议告诉我们，电子邮箱： liyongtao@ptpress.com.cn。

陈　韬

2025年6月

绪  论

工程师要想快速成长，必须通过多种途径学习，如阅读大量与工作相关的书籍，以及借鉴前辈的经验等。只有这样，工程师才能获得更大的发展。

电子硬件设计的可持续发展需要遵循“5可原则”，即可预测、可设计、可验证、可复用和可传承。

在设计电路图和印制电路板（Printed Circuit Board，PCB）时需要遵循“5可原则”，在产品的资料管理方面，需要遵循可复用、可传承和可拓展的原则。

在电子行业的研发公司中，产品设计资料和项目资料的管理形式多种多样。其中，常见的管理形式主要有两种：一种是按项目或产品型号进行分类管理；另一种是按平台共用资料进行分类管理。

采用按项目或产品型号进行分类管理的形式常常采用图XL-1所示的方案1。这种形式的产品特点是各型号间的电路功能具有较大的差异，并且在不同型号的产品之间可复用的功能模块较少。

采用按平台共用资料进行分类管理的形式常常采用图XL-2所示的方案2。

这两种方案所对应的产品典型示意图如图XL-3和图XL-4所示。

图XL-1

图XL-2

图XL-3

图XL-4

这两种方案的共同特点如下。

（1）都具有核心资料：包括设计资料和制造资料。

（2）都具有研发过程中的必要文件：开发文档。在开发一个集成项目或嵌入式项目的过程中，由于开发周期通常跨度为半年至两年，开发期间，技术在实时更新，新的芯片不断加入，客户的要求也在不断变化和增加，因此最终产品形成时，最初开发规划的需求范围可能已经发生了改变。为此，在开发文档管理中，推荐以实际项目为依据，将管理内容分成以下两个部分。

• 第一部分涉及指导项目开展研究的（功能、硬件、软件）预案。这种方式有别于传统意义上的概要方案、详细方案、功能方案、执行方案之间区分边界模糊不清的描述方式。当然，各厂或研发组织也可以依据自身的质量管理体系，选择以概要方案预案、功能方案预案、详细方案预案的形式进行管理。

• 第二部分涉及总结项目成果的（功能、硬件、软件）定案。这部分主要用于验证、总结、对比实际项目，是完全与实际设计、制造的产品相符合的各种方案。当然，各厂或研发组织也可以依据自身的质量管理体系，选择以概要方案定案、功能方案定案、详细方案定案的形式进行管理。

（3）都具有随时更新的维护文档：包括调试指导书和运维故障案例解决办法汇集。产品是建立贸易买卖关系的载体，只要商务关系存在，产品就有生命力。一份能够随时更新、记录产品故障案例解决办法的维护文档，就如同产品的“病历”，对后期诊断分析疑难杂症、产品升级换代和提高产品质量都具有重要意义。

（4）都具有有利于销售部门了解产品的文档：包括平台型号介绍和型号选型表。

（5）都具有有利于设计人员了解产品的文档，如PCB特点维护表。

（6）产品型号都可以随时新增和拓展，并且不会影响资料层级之间的调用和借用关系。

这两种方案的侧重点不同。推荐研发组织按照质量管理体系的要求，结合自身产品的特点来完善资料管理的制度与流程。

以上内容是从研发部门管理资料的角度进行梳理和阐述，供电子硬件工程师参考，以便在今后的工作中建立清晰的资料管理意识，并养成良好的管理习惯。

祝愿每一位电子硬件工程师在阅读本书后都能有所收获，并在工作技能方面有所提升！

第1章　PCB知识

我国印制电路板的相关标准包括《印制电路术语》（GB/T 2036—1994）和《印制板的设计和使用》（GB/T 4588.3—2002）等。电路图的实现载体是PCB，通过了解PCB的设计和使用标准，可有效规避电路图的设计错误，并进一步掌握电路图的冗余设计和安全设计。硬件设计失败的因素分类如图1-1所示。

图1-1

优秀的电子硬件工程师，既能设计好电路图，又懂得与电子元器件、PCB设计和PCB材质等有关的知识。

如果一个电子硬件工程师只做PCB设计，那么其工作约6年后，就可能进入职业生涯的倦怠期。这是因为工作6年左右，电子硬件工程师就基本掌握了高速信号、阻抗匹配、叠层优化等设计技巧。而如果一个电子硬件工程师只做电路设计，其日常工作往往只是在不停地复制和修改电路，而对于电子行业产业链上下游加工制造的便利性、维护保障可靠性、电磁兼容性（ElectroMagnetic Compatibility，EMC）、电路热设计等难题的解决思路和手段会很匮乏。尤其是在进行EMC整改时，电子硬件工程师的工作几乎都与PCB布局和结构尺寸相关联，如果电子硬件工程师只停滞在绘制电路图和设计PCB的阶段，则解决EMC故障将会很困难。此外，如果电子硬件工程师对PCB的过孔尺寸、走线宽度、元器件干涉、元器件封装、PCB正片、PCB负片、阻抗、并口线等知识或概念认识不清，则其设计的PCB往往也会存在很多故障隐患。

优秀的电子硬件工程师是凭借资金投入和长时间的经验积累而成长起来的。对于企业而言，想要确保产品的硬件质量，首选策略便是高薪聘请那些工作经验丰富、理论知识水平高的电子硬件工程师。

1.1　PCB样品制造成本

（1）案例1：两层板PCB（不含元器件）的材料加工成本。

图1-2所示是某PCB加工厂家提供的产品合同截图。

图1-2

图1-2中的产品是一块非常简单的两层板PCB，其型号为40XS08V1，打样加工成本为612元（加工成本=工程费+加急费+材料费），时间周期是3天。如果电子硬件工程师设计错误，那么产生的直接经济损失就是612元，间接损失包括3天的怠工等待以及其他潜在的成本损失。

（2）案例2：8层板PCB（不含元器件）的材料加工成本。

图1-3所示是某PCB加工厂家提供的产品合同截图。

图1-3

图1-3中的产品是一块硬件设计复杂度较高的8层板PCB，其打样加工成本为2840元，时间周期是8天。

通过以上两个案例可以发现：能一次就将PCB设计成功的电子硬件工程师，可以为电子科技企业节省大笔资金。

优秀的电子硬件工程师，不仅能提高项目开发的速度，而且能将有限的研发资金发挥出最大价值。这也是电子硬件工程师在工作几年后，其待遇会有明显提升的原因之一。

1.2　PCB封装命名推荐及图示

从电路原理图设计到PCB设计，电子硬件工程师必须掌握一套合理的PCB封装命名规则。如果企业平台已经有了这样的命名规则，则电子硬件工程师应尽快掌握。规范的PCB封装命名，可帮助电子硬件工程师减少很多不必要的重复工作。

一个适合研发企业业务管理的元器件封装命名规则，对于促进设计团队之间的有效沟通和资源共享具有重要意义。电子硬件工程师应当积极学习和借鉴企业共享图库中电路原理图的设计思路，同时逐渐丰富个人常用的元器件封装库。只有那些经过实际使用验证的元器件封装，才有资格被纳入企业的共享元器件封装库。

本节将列举部分常用的元器件封装命名规则，以供电子硬件工程师参考。这些规则所涉及的元器件图示均源自厂商公开的元器件模型和数据手册。

推荐元器件封装命名规则的指导原则如下。

（1）对于贴片元器件，如电阻、电容、电感等，其封装命名应优先选用英制（mil）单位。

（2）对于体积较大的元器件（如尺寸大于5mm的元器件），其封装命名应优先选用公制（mm）单位。

（3）封装命名符号应使用字母、数字以及-（短横线）的组合来表示，其中小数点用P表示，并且名称默认使用大写字母。

1.2.1　贴片元器件封装命名规则及图示

1.电阻（R）

以型号（英制）为R0402的电阻为例，参照图1-4所示的电阻尺寸参考，得到

图1-4

其实体尺寸：L=1mm≈39.37mil≈40mil；W=0.5mm≈19.685mil≈20mil。因此，电子硬件工程师通常将R0402电阻封装尺寸称为40mil×20mil。在设计PCB焊盘时，需要确保焊盘尺寸略大于元器件尺寸，这有利于锡焊焊接。图1-4提供了各型号（英制）电阻的尺寸参考，以便电子硬件工程师进行准确设计。

推荐贴片电阻封装命名采用英制单位。常用电阻封装命名的英制与公制单位对照表如表1-1所示。

表1-1

2.电容（C）

对于电容，其型号（英制）为C0402，实体尺寸为40mil×20mil，电容示意图如图1-5所示。

图1-5

推荐电容封装命名采用英制单位。常用电容封装命名的英制与公制单位对照表如表1-1所示。

3.钽电容（TC）

钽电容尺寸参考如图1-6所示。

举例说明如下。

钽电容，型号（公制）为TC3216，实体尺寸为3.2mm×1.6mm，A型，型号（英制）为1206。

钽电容，型号（公制）为TC3528，实体尺寸为3.5mm×2.8mm，B型，型号（英制）为1210。

钽电容，型号（公制）为TC6032，实体尺寸为6.0mm×3.2mm，C型，型号（英制）为2312。

图1-6

贴片钽电容的图示和推荐封装命名示例如表1-2所示。

表1-2

对于瓷片电容，0603和0805封装很难实现大容量且完全不出现裂纹的电容。当电容值≥22μF的层叠瓷片电容被用于工业场合时，可能会因为外力磕碰产生细微裂痕，长时间使用后容易损坏失效，出现电容漏电流变大、短路等不可预知的故障。因此，如果电容值≥10μF时，建议优先选择钽电容或电解电容。

4.电解电容（AEC）

贴片电解电容的图示和推荐封装命名示例如表1-3所示。

表1-3

电解电容的封装命名规则遵循“L×W（长×宽）-类型”的格式，其中默认1脚为正极。

不同类型的电解电容具有不同的实体尺寸，具体如下。

B型：实体尺寸为4.5mm×4.5mm×5.8mm。

C型：实体尺寸为5.3mm×5.3mm×5.8mm。

D型：实体尺寸为6.6mm×6.6mm×5.8mm。

E型：实体尺寸为8.3mm×8.3mm×6.2mm。

F型：实体尺寸为8.3mm×8.3mm×5.2mm。

H13型：实体尺寸为13.5mm×13.5mm×13.5mm。

5.电感（L）

贴片电感的图示和推荐封装命名示例如表1-4所示。

表1-4

其他贴片电感的封装命名可以参考贴片电阻的封装命名方式，如L0805、L1206等。

6.功率电感（PL）

贴片功率电感的图示和推荐封装命名示例如表1-5所示。

表1-5

7.磁珠（FB）

贴片磁珠的图示和推荐封装命名示例如表1-6所示。

表1-6

8.保险丝（F）

贴片保险丝的图示和推荐封装命名示例如表1-7所示。

表1-7

9.排阻（RN）

贴片排阻的图示和推荐封装命名示例如表1-8所示。

表1-8

排阻由多个电阻组成，其中每个电阻的电阻值都是相等的，使用排阻主要是为了节省PCB空间。

使用排阻的风险：如果在焊接时，焊盘封装存在偏差，将导致排阻在焊接过程中角度发生倾斜。这种情况下，多个焊盘可能会相互短路，造成电路故障。而手动清理和修正这些问题通常较为烦琐。

只要PCB空间足够，推荐在设计工业产品时优先使用独立电阻。

10.排容（CN）

贴片排容的图示和推荐封装命名示例如表1-9所示。

表1-9

排容由多个电容组成，其中每个电容的电容值都是相等的，使用排容主要是为了节省PCB空间。

使用排容的风险：如果在焊接时，焊盘封装存在偏差，将导致排容在焊接过程中角度发生倾斜。这种情况下，多个焊盘可能会相互短路，造成电路故障。而手动清理和修正这种问题通常较为烦琐。

只要PCB空间足够，推荐在设计工业产品时优先使用独立电容。

11.二极管（D）

贴片二极管的封装种类繁多，在此只列举常见的几种，原理图封装如图1-7所示，PCB封装如图1-8所示。

图1-7

图1-8

贴片二极管的图示和推荐封装命名示例如表1-10所示。

表1-10

举例说明如下。

例1：D0805表示实体尺寸为80mil×50mil。

例2：SOD-123，与1206封装接近，如1N4148。

例3：SOD-323，与0805封装接近，如1N4148ws。

例4：SOD-523，与0603封装接近。

例5：DO-214AC-AK，实体尺寸为5.28mm，因二极管有方向性，所以焊盘特别标注了A和K，其中A为阳极，K为阴极。此类封装的典型代表型号为1N4007，其经常被用于交流电压整流桥和继电器线圈的保护二极管中。

12.发光二极管（LED）

贴片发光二极管的图示和推荐封装命名示例如表1-11所示。

表1-11

13.电池（SBAT）

贴片电池（电磁座）的图示和推荐封装命名示例如表1-12所示。

表1-12

14.开关及按键（SW）

贴片开关及按键的图示和推荐封装命名示例如表1-13所示。

表1-13

15.小型贴装晶体管(SOT)

SOT类的封装较多，以SOT23系列为例，其图示和推荐封装命名示例如表1-14所示。

表1-14

SOT23的典型尺寸如图1-11所示。

图1-11

除了常见的SOT23系列封装，还有许多其他类似的封装系列，如SOT753等。

16.贴装晶振（X-SMD）

贴装晶振的图示和推荐封装命名示例如表1-15所示。

表1-15

17.小外形封装元器件（SOP、TSOP、TSSOP、MSOP）

小外形封装元器件的图示和推荐封装命名示例如表1-16所示。

表1-16

（1）由于SOP、TSOP和TSSOP系列的芯片在厚度上存在差异，并且不同厂家生产的芯片名称和型号也可能有所不同。因此，在进行PCB封装设计时，需要重点关注这类芯片的pin数、pin间距和实体宽度。

（2）SOP、SSOP、TSOP和TSSOP之间的主要区别如下。

SOP：具有正常的贴片厚度和pin间距。它的元器件宽度有多种尺寸，如6.2mm和10.5mm等。值得注意的是，SOP、SO和SOIC等元器件的引脚间距是相同的，只是不同制造公司命名有所差别。

SSOP：指的是那些厚度正常、引脚间距比较密集的元器件。

TSOP：指的是那些薄体的、引脚间距正常的元器件。

TSSOP：指的是那些薄体的、引脚间距比较密集的元器件，常见的引脚间距有0.5mm、0.65mm等。

18.塑封有引线插座（PLCC/JPLCC）

塑封有引线插座的图示和推荐封装命名示例如表1-17所示。

表1-17

19.贴片光耦封装（GO）

贴片光耦封装的图示和推荐封装命名示例如表1-18所示。

表1-18

20.四方扁平封装（QFP）

四方扁平封装的图示和推荐封装命名示例如表1-19所示。

表1-19

（1）LQFP指封装本体厚度为1.4mm的QFP。

（2）TQFP指封装本体厚度为1.0mm的QFP。

（3）BQFP指带缓冲垫的四侧引脚扁平封装，属于QFP封装的一种。在BQFP封装本体的4个角设置有凸起的缓冲垫，以防止在运送过程中引脚发生弯曲或变形。

（4）FQFP通常指引脚中心距小于0.65mm的QFP。

21.扁平无引脚封装（QFN、BGA）

扁平无引脚封装的图示和推荐封装命名示例如表1-20所示。

表1-20

22.贴装滤波器封装（FLT）

贴装滤波器的图示和推荐封装命名示例如表1-21所示。

表1-21

23.贴装继电器（RLY）

贴装继电器的图示和推荐封装命名示例如表1-22所示。

表1-22

24.贴装变压器（TFM）

贴装变压器封装的图示和推荐命名示例如表1-23所示。

表1-23

25. EMC保护贴片类

（1）TVS管。

举例说明如下。

例1：DO-214AC-5P28，SMAJ系列封装，双向TVS，元器件体长为5.28mm。

例2：DO-214AA-5P59，SMBJ系列封装，双向TVS，元器件体长为5.59mm。

例3：DO-214AB-8P13，SMCJ系列封装，双向TVS，元器件体长为8.13mm。

（2）气体放电管。

气体放电管是一种由金属电极和陶瓷管壳构成的密封气体（主要是氖和氩两种）放电元器件，分为二极放电管和三极放电管两种。当气体放电管启动过压保护时，密封气体会发生电离，并发出肉眼可见的微弱光芒。在气体电离时，放电管会导通，维持电离所需的电压。当电极端之间的过电压消失后，气体不再发生电离，此时电极端之间相当于开路。在选择气体放电管时，可以参照深圳市君耀电子有限公司的产品数据手册进行选型。

举例说明如下。

例1：2RL090M-6是一种二极放电管，其标称直流击穿电压为90V，允许的直流误差范围为±20%，标称耐冲击电流为8/20μs波形的5kA冲击。此外，它还能耐受50Hz频率下的工频电流，在1s内可承受高达5A的电流。

例2：3RL090L-8/T是一种三极放电管，其标称直流击穿电压为90V，允许的直流误差范围为±20%，标称耐冲击电流为8/20μs波形的10kA冲击。此外，它还能耐受50Hz频率下的工频电流，在1s内可承受高达10A的电流。

TVS管和气体放电管封装的图示和推荐封装命名示例如表1-24所示。

表1-24

26.特殊形式封装（SMD）

由于电子元器件的种类繁杂，在这里无法将其所有封装形式进行一一举例。

对于不确定的贴片元器件类别，推荐采用特殊形式的封装命名：SMD-pin数-元器件具体型号。

特殊形式封装的图示和推荐封装命名示例如表1-25所示。

表1-25

1.2.2　插装元器件封装命名规则及图示

1.插件电阻（DR）

插件电阻的安装方式有卧式安装、立式安装、倾斜安装等。插件电阻的安装方式不同，其PCB封装命名也不同。这与贴片电阻的封装命名形成对比，因为贴片电阻通常只有一种标准的封装命名方式。

（1）插件色环电阻的颜色与阻值的对应关系如图1-12所示。

图1-12

（2）插件电阻安装形式常分为两类：卧式安装（M系列）、立式安装（F系列）。

在大多数应用场合，M系列插件电阻被使用得更多。M系列和F系列插件电阻的具体尺寸详情分别如图1-13和图1-14所示。

图1-13

图1-14

M系列插件电阻的典型PCB封装如表1-26所示。注：1inch=25.4mm。

表1-26

【说明】

• AXIAL-P中的P代表焊盘中心间距，单位为英寸，1inch=25.4mm。例如，P=0.3inch=0.3×24.5≈7.6mm（此处均保留1位小数）。

• “D”代表电阻圆柱直径，与焊盘中心间距对应，用于决定PCB封装的具体尺寸。

• 额定功率系列列出了各个封装对应的电阻的功率。

AXIAL-P是插件电阻PCB封装的常见命名规则。然而，在实际使用过程中，这种命名方式也存在一些缺点。

缺点1：不能将插件电阻在PCB上的投影面积表达出来。如果不确定电阻的材质及功率，就无法确定插件电阻元器件的关键参数之一——D参数，该参数直接影响PCB平面的占用空间。

缺点2：在现代电子电路设计中，经常会使用矩形水泥电阻、圆柱体贴片电阻、矩形插件电阻等多种形态的电阻元器件。其中，矩形水泥电阻形式如图1-15所示。而AXIAL-P封装命名规则并不适用于这些非圆柱体插件电阻元器件的封装。

图1-15

为了让PCB封装命名规则能够涵盖包括圆柱体插件色环电阻、矩形插件电阻在内的各种形态的电阻元器件，推荐使用改进的插件电阻PCB封装命名规则：DR-引脚中心距离-元器件外形尺寸（长×宽）。

例1：DR-5P08-14×10表示的是一个矩形插件电阻的封装，其中pin间距为5.08mm，实体尺寸（不含引脚）为14mm×10mm。该矩形插件电阻PCB封装的示意图如图1-16所示。

图1-16

例2：DR-35P4-25P4×8表示pin间距为35.4mm，实体尺寸为25.4mm×8mm，如图1-17所示。注：元器件的pin间距比实体柱体长度尺寸大，这是为了给引脚预留折弯空间。对于体积较大的电阻，折弯的空间需求也更大。在本设计中，柱体长度两端各预留了5mm的空间。

图1-17

在插件电阻采用立式安装方式时，PCB封装命名规则可以通过添加特定的标识来表示安装方式。

例如：DR-35P4-25P4×8-S表示pin间距为35.4mm，实体尺寸为25.4mm×8mm，S表示立式安装。注：元器件的pin间距比实体尺寸大，主要是为了给引脚预留折弯空间。

2.插装无极性电容（DC）

插装无极性电容的图示及推荐封装命名示例如表1-27所示。

表1-27

3.插装极性电容（DAEC）

插装极性电容的图示和推荐封装命名示例如表1-28所示。

表1-28

4.插装电位器（DRT）

插装电位器的图示和推荐封装命名示例如表1-29所示。电位器的封装形式主要可分为立式、卧式及其他类型。这里以常见的立式和卧式两种封装形式为例进行说明。

表1-29

5.插装电感（DL）

插装电感的图示和推荐封装命名示例如表1-30所示。

表1-30

6.直插二极管（DD）

直插二极管的图示和推荐封装命名示例如表1-31所示。

表1-31

7.直插发光二极管（DLED）

直插发光二极管的图示和推荐封装命名示例如表1-32所示。

表1-32

8.直插开关及按键（DSW）

直插开关及按键的图示和推荐封装命名示例如表1-33所示。

表1-33

9.小型晶体管（TO）

小型晶体管的图示和推荐封装命名示例如表1-34所示。

表1-34

这种封装类型被广泛应用于电压调整器、电源芯片、MOS管。

10.插件晶振（DX）

插件晶振的图示和推荐封装命名示例如表1-35所示。

表1-35

11.双列直插元器件（DIP）

双列直插元器件有不同的宽度，其塑体部分常见的宽度有3.7～4.1mm（典型值为3.9mm）、5.8～6.4mm（典型值为6.2mm），以及7.4～7.62mm（典型值为7.6mm）等。

双列直插元器件的图示和推荐封装命名示例如表1-36所示。

表1-36

12.接插件电池（BAT）

不同尺寸接插件电池的PCB封装众多，推荐其封装命名规则为“类别-型号名称”。

例如：BAT2-型号名称表示pin数为2。

13.插装继电器（DRLY）

插装继电器的图示和推荐封装命名示例如表1-37所示。

表1-37

对于特殊产品的插装继电器，即使是同样的PCB尺寸也可能具有多种复用引脚设计。在这种情况下，可以直接按其具体型号进行封装命名。

14.插装滤波器（DFLT）

对于特殊产品的插装滤波器，即使是同样的PCB尺寸也可能具有多种复用引脚设计。在这种情况下，可以直接按其具体型号进行封装命名。

例如：DFLT6-2713表示pin数为6，实体尺寸为27mm×13mm。

15.插装保险管（DF）

插装保险管的图示和推荐封装命名示例如表1-38所示。

表1-38

16.插装蜂鸣器（BEEP）

插装蜂鸣器的图示和推荐封装命名示例如表1-39所示。

表1-39

对于特殊产品的插装蜂鸣器，即使是同样的PCB尺寸也可能具有多种复用引脚设计。在这种情况下，可以直接按其具体型号进行封装命名。

17.插装整流桥（DBRD）

例如：DBRD4-5P08-5P08表示pin数为4，pin间距为5.08mm，实体宽度为5.08mm。

18.插装变压器（DTFM）

方式1：类别pin数-pin行间距-pin列间距。

例如：DTFM10-2P54-7P62表示pin数为10，pin行间距为2.54mm，pin列间距为7.62mm。

方式2：类别 pin数-变压器型号。

例如：DTFM10-xxx表示pin数为10，具体型号为xxx。

19.其他插装器件

对于分类不明确的其他插装元器件，推荐其封装命名规则为“D-功能-描述”或“D-型号”。

1.2.3　连接器

1.单排插针/插座

单排插针/插座的图示和推荐封装命名示例如表1-40所示。

表1-40

2.双排插针/插座

双排插针/插座的图示和推荐封装命名示例如表1-41所示。

表1-41

3.排线连接器（IDC）

排线连接器的图示和推荐封装命名示例如表1-42所示。

表1-42

例1：IDC10-2P54-90W表示共2排，pin数为10，每排为5pin，pin间距为2.54mm。这里的W表示排针弯90°后再焊接到PCB上，采用简易牛角座。

例2：IDC10-2P54-90W-NIU表示共2排，pin数为10，每排为5pin，pin间距为2.54mm。这里的W表示排针弯90°后再焊接到PCB上，NIU指的是使用了完全牛角座，并且带有锁扣。

关于知识延伸中所述问题的解决方法如下。

（1）在设计原理图时，应保持两个PCB的接口信号位于相同的引脚上（方便信号核对），如图1-18所示。

图1-18

（2）在PCB设计中，应遵循牛角座的标识来设置引脚顺序，即从小到大排序。仔细观察可以看到，简易牛角座和完全牛角座都有缺口方向，也都有一个“三角形”标识。推荐将有“三角形”标识的一侧设置为1脚。牛角座的外形结构如图1-19所示。

图1-19

按照将牛角座上有“三角形”标识的一侧作为1脚的规则设计的PCB封装如图1-20所示。

图1-20

（3）在灰排线缆的设计中，建议以“三角形”标识作为参考，将其所在侧定义为1脚，并且确保这一侧与“凸起”或“缺口”丝印位于同一方向。关于灰排线缆的做方法和适用场所的示例，如表1-43所示。

表1-43

4. DB接口（DB）

D型9针DB接口的图示和推荐封装命名示例如表1-44所示。

表1-44

5.通用串口（USB）

通用串口的图示和推荐封装命名示例如表1-45所示。

表1-45

注：USB接口样式较多，以实际手册的数据为准。

6. RJ通信接口（RJ）

推荐的封装命名规则：RJ45-PT（内置变压器） -焊接方式90/180-LED（内置LED）。例如，RJ45×2-PT-90-LED表示有2个RJ45接口，自带内部变压器PT，采用90°焊接方式，并且带有LED指示灯。

7.连接器（CON）

凤凰端子连接器的图示和推荐封装命名示例如表1-46所示。

表1-46

8.其他连接器

（1）欧式板件插拔连接端子的图示和推荐封装命名示例如表1-47所示。这些端子通常被用于服务器、机箱插卡类装置和设备中。

表1-47

（2）对于其他形式的连接器，推荐其封装命名规则为：功能-型号-描述。

例1：CON32-GAT1112203-C2X16表示插座为32pin，型号为GAT1112203。其中，C表示孔座，共2排，每排为16pin。

例2：CON32-GAT1112203B-H2X16表示插座为32pin，型号为GAT1112203B。其中，H表示针座，共2排，每排为16pin。

1.2.4　特殊插件

对于特殊插件，推荐其封装命名规则为：功能简称-描述-元器件型号。特殊插件的图示和推荐封装命名示例如表1-48所示。

表1-48

1.2.5　PCB工艺封装类

1.测试点（TP）

测试点的图示和推荐封装命名示例如表1-49所示。

表1-49

2.定位点（MAK）

MARK点的图示和推荐封装命名示例如表1-50所示。这个定位点常用于贴片元器件多的PCB，作为焊接时SMT机器的定位参考。在PCB的空白区域，建议放置至少3个MARK点，以构成一个定位坐标参考平面。

表1-50

3.安装孔类（HOLE）

非金属化孔、金属化孔和安装孔类的图示和推荐封装命名示例如表1-51所示。

表1-51

关于螺钉和螺丝的中国标准，可查阅《十字槽盘头螺钉》（GB/T 818—2016）、《十字槽小盘头螺钉》（GB/T 823—2016）、《普通螺纹 基本尺寸》（GB/T 196—2003）、《内六角圆柱头螺钉》（GB/T 70.1—2008）。

电路板常用的标准《十字槽小盘头螺钉》（GB/T 823—2016）中规定了M2.5、M3和M6螺钉的具体尺寸，如图1-21所示。

图1-21

螺钉的PCB安装过孔尺寸要求：螺钉杆直径d＜PCB安装过孔直径＜螺钉帽直径d_k。

如果M2.5、M3或M6螺钉需要用平垫圈组合件，应参考图1-22中所示的要求进行设计。

螺钉和平垫圈组合件的PCB安装过孔尺寸要求：螺钉杆直径d＜PCB安装过孔直径＜平垫圈组合件外直径d_c。

图1-22

1.3　PCB封装设计避错技巧

1.3.1　排针排座PCB封装

推荐将连接器的1脚位置设定在其PCB封装的左下角。这样做可以避免连接器pin数增加或扩展时，不同工程师设计的连接器pin无法对应的情况。

连接器常用的双列排针排座如图1-23所示。

图1-23

连接器的pin间距为2.54mm，插件的孔直径为1.02mm。但是连接器的PCB封装应与其原理图网络标识一一对应，这个对应关系依靠的是其PCB封装pin的序号。笔者推荐使用双排序号封装命名顺序规则，如图1-24所示。

图1-24

双排序号封装命名规则的优点：每两个序号构成一列（纵向），当需要拓展更多针脚（如12、14、16等）时，只需按此规则增加序号，这样电子硬件工程师的设计改动工作量最小。以上规则同样适用于牛角座。牛角座分为两类：完全牛角座和简易牛角座。在实物的左上方，即1脚那侧有一个小“三角形”标识。

完全牛角座的外形尺寸如图1-25所示。

图1-25

简易牛角座的外形尺寸如图1-26所示。

图1-26

推荐的牛角座PCB绘制方式如图1-27所示。

图1-27

推荐将连接座的PCB封装的左下角设置为1脚，这种PCB封装方式正好可以配合与此连接座连接的插头，因为与此连接座连接的插头也有一个小“三角形”标识，两者可以一一对应，如图1-28所示。

图1-28

1.3.2　PCB封装原点设置

推荐将芯片的PCB封装原点设置在芯片的1脚。这样可以避免在PCB改版时由于元器件重新定位而导致的摆放位置偏差，有利于直接将芯片的pin与已经存在的布线重合。

具体来说，这样设置的原因有以下3点。

• 在PCB设计中，为了满足布局设计的需要，经常要对PCB封装进行旋转、翻转、对位等操作。这些操作都是以元器件在设计PCB封装时定义的原点为参考点进行的。

• 当选中元器件时，鼠标指针会默认定位到该元器件的PCB封装原点。如果封装原点发生偏移，将不利于进行移动和对位操作。

• 元器件封装原点有的是在元器件的几何正中心，有的是在1脚处。区别在于，当PCB升级改动时，由于布线的位置早已固定，如果元器件的封装原点位于元器件的几何中心，在修改封装后重新摆放元器件时，已经绘制好的PCB上定位到元器件的原有引脚位置将存在偏差。相反，如果封装原点设置在元器件的1脚，则在改板升级时就非常容易定位。

1.3.3　三极管封装

三极管封装主要分为两种：插件三极管和贴片三极管，如图1-29所示。三极管封装的命名规则为SOT23-BEC，这样的命名可以有效避免在插件和贴片三极管替换时出现引脚不对应的问题。值得注意的是，插件与贴片三极管的1脚和2脚的功能定义顺序是不同的。当从插件三极管改为贴片三极管时，若不注意这种差异，极容易导致B和E极混淆，从而引发错误。这种错误将导致PCB产品进行改版并重新设计。

图1-29

为彻底避免此类错误的发生，电子硬件工程师在绘制三极管时不采用传统的1、2、3脚的标注形式，而是改用B、E、C的标注形式。从原理图封装设计到PCB封装设计都采用字母形式，可以同时满足插件和贴片三极管的使用要求，且不会出错，如图1-30所示。

图1-30

1.3.4　PCB丝印

PCB上的字符丝印大小和加工厂家的工艺能力有关系。一般情况下，推荐字符丝印的高度至少应为宽度的5倍，且丝印线条的宽度不能低于3mil，这样字迹较为清晰。根据长期的设计经验（总结多个加工厂家的工艺能力），笔者推荐线条丝印宽度为4～5mil，字符丝印高度为30～40mil。按照这些推荐值加工制作的PCB，其丝印和0603电阻封装的效果示意图如图1-31所示。

图1-31

图1-31所示的电阻电容都为0603封装，其中字符丝印宽度为4mil，高度为40mil。总体布局丝印适合识别，且不占用太多空间。

1.3.5　MARK点

在机器贴片和焊接定位过程中，PCB上的MARK点用于定位元器件的相对位置。如果PCB上没有设计MARK点，焊接厂家通常会在PCB上任意选取3个安装孔或焊盘作为MARK点进行定位。然而，这种方法存在一定的弊端，即由于不同批次的PCB加工可能存在尺寸偏差，导致机器贴片定位产生偏移，从而引发焊接元器件偏离焊盘等问题。

在一块PCB上，至少有3个MARK点。这3个点可确定一个平面。通过利用这3个MARK点，可以为贴片机器提供准确的参考坐标。常见的两种MARK点设计方式（圆点和八角形）如图1-32所示。

图1-32

在PCB上放置3个MARK点，可有效避免后期贴片定位偏差导致的焊接芯片位置偏移、焊接锡珠产生等风险。

案例1：采用圆点作为MARK点，如图1-33所示。注：当PCB的空白区域较少时，推荐使用圆点。

图1-33

案例2：采用八角形作为MARK点，如图1-34所示。注：当PCB的空白区域较多时，推荐使用八角形。

图1-34