1、第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台第8章 PCB元件封装图编辑与创建8.1 创建PCB封装图元件库文件8.2 在PCB库文件中创建元件的PCB封装图举例8.3 PCB封装图库元件管理与维护8.4 添加3D模型 在PCB设计过程中，由于下列原因，可能需要创建元件封装图库。创建PCB封装元件库文件与元件封装图不仅必要，而且也是PCB编辑的基本技能之一，一个有经验的PCB设计者往往并不会直接使用系统提供的元件封装图。为此，Altium Designer提供了多种方式制作元件封装图，既有传统手工方式，也提供了操作方便的制作向
2、导。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.1 创建PCB封装图元件库文件 在Altium Designer中，可创建如下类型的PCB封装图元件库文件：(1)在集成库文件包(.LibPkg)内创建PCB封装图元件库文件(.PcbLib)；(2)在设计项目内创建PCB封装图元件库文件(.PcbLib)；(3)不隶属于设计项目或集成库文件的PCB封装图元件库文件(.PcbLib)。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.1.1在用户集成库文件中创建
3、PCB封装图元件库文件1.创建集成库文件 为方便各类型用户元件库文件的管理，强烈建议用户创建自己的集成元件库文件(.LibPkg)。.LibPkg集成库文件记录了各类型库文件，如电气图形符号库文件(.SchLib)、PCB封装图库文件(.PcbLib)等的存放位置，扩展名为.LibPkg的集成库文件编译后可生成扩展名为.IntLib的集成库文件。创建集成库文件包(.LibPkg)操作过程如下：(1)执行“File”菜单下的“NewProjectIntegrated Library”命令，创建集成库文件包(Integrated_Library1.LibPkg)，如图8.1.1所示。第8章 PCB
4、元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台 (2)执行“File”菜单下的“Save Project As”(项目另存为)命令，将新生成的集成库文件包Integrated_Library1.LibPkg改名并保存到存储介质，如硬盘上特定文件夹(目录)下(即在文件保存操作过程中可指定集成库文件包存放位置)。图8.1.1 创建集成元件库文件包 系统自动用Integrated_Library1.LibPkg作为第一个新创建的集成库文件名。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer
5、平台2.在集成库文件中创建PCB封装图元件库文件(.PcbLib)集成库文件(.LibPkg)打开后，可通过如下步骤在集成库文件内创建PCB封装图元件库文件：(1)执行“Flie”菜单下的“NewLibraryPCB Library”(创建新的PCB封装图库文件)命令。这时系统先在集成库内创建“Source Documents”文件夹，然后在该文件夹下创建PCB封装图元件库文件PcbLib1.PcbLib，并自动进入元件封装图编辑状态，如图8.1.2所示。图8.1.2 创建PCB封装图库文件并自动进入PCB元件封装图编辑状态 (2)执行“File”菜单下的“Save”或“Save As”，将新
6、生成的PCB元件封装图库元件文件PcbLib1.PcbLib重新命名并保存到硬盘上指定文件夹下。第8章 PCB元件封装图编辑与创建8.1.2在设计项目内创建PCB封装图元件库文件可按如下步骤在设计项目内创建用户的PCB封装图库文件：(1)执行“File”菜单下的“NewLibraryPCB Library”命令，在当前项目文件内，创建PCB封装图库文件，并自动进入PCB封装图库文件编辑状态，如图8.1.3所示。图8.1.3 创建PCB封装库文件 (2)执行“File”菜单下的“Save”或“Save As”，将新生成的PCB封装库元件文件PcbLib1.PcbLib重新命名并保存到硬盘上指定文
7、件夹下 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.1.3 创建项目PCB元件封装图库 为便于技术交流、检查、审核，在完成了PCB板设计后，最好执行“Design”菜单下的“Make PCB Library”命令，从当前PCB设计文件内提取所有元件封装图到特定的PCB元件库文件中(库文件名与PCB设计文件名相同，扩展名为.PcbLib)。当然，也可以通过执行“Design”菜单下的“Make Integrated Library”命令自动生成包含电气图形和PCB封装图在内的设计项目集成库文件。第8章 PCB元件封装图编辑与
8、创建8.2 在PCB库文件中创建元件的PCB封装图举例8.2.1 在PCB封装库文件中手工创建元件封装图 基于DXP平台的PCB库元件编辑器提供了多种元件PCB封装图创建方式，操作过程简单明了，本节通过典型实例演示不同方式创建元件PCB封装图的操作过程。下面以创建一个直径D为8.0mm，引脚间距F为3.5mm的径向引线电解电容PCB封装图为例，介绍手工创建元件PCB封装图的操作过程。标准尺寸电解电容尺寸参数如图8.2.1所示。图8.2.1 标准电解电容尺寸 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台(1)在封装图编辑状态下，
9、执行“Tools”菜单下的“New Blank Component”(新的空白元件)命令，在User_THC.PcbLib(假设已经创建了该文件)封装图库文件中创建一个名为PCBCOMPONENT_1的元件，如图8.2.2所示。图8.2.2 在PCB库文件中创建元件封装图(2)借助“Page Up”、“Page Down”键或(通过工具栏上的放大、缩小工具)调整PCB封装图编辑区的大小。(3)执行“Tools”菜单下的“Library Options”命令，设置电气捕获网格、元件网格的参数。第8章 PCB元件封装图编辑与创建 (4)执行“Place”菜单下的“Pad”(焊盘)命令(或借助“放置
10、工具”中的“焊盘”工具)，在参考原点处放置第1个焊盘(即电解电容正极)。在焊盘未固定前可按下TAB健(如果焊盘已经固定，可将鼠标箭头移到焊盘上双击)，进入图8.2.4所示焊盘属性窗口内，设置焊盘的参数。图8.2.4 焊盘属性 从图8.2.1可知元件引脚直径为0.60.1mm，即引脚直径最大直径为0.7mm，因此焊盘孔径可取0.8或0.9mm，外径取1.5mm。按同样方法，放置第2个焊盘，其位置坐标XY分别为3.5mm、0。第8章 PCB元件封装图编辑与创建 (5)在Top Overlay(顶层丝印层)层内，利用“中心画全圆”(Full Circle Arc)工具绘制出电容外轮廓线。丝印层内的外
11、轮廓线宽度一般取0.15mm0.20mm之间。太小，受丝印工艺最小线宽限制，PCB板线条清晰度不高；太大，不美观。然后再利用“从中心画圆弧”工具绘制表示电解电容负极焊盘所在位置的粗圆弧段(起点角度为-45，终了角度为45，线条宽度约为外轮廓线的两倍，如0.3mm0.40mm，半径略大于表示外轮廓圆的半径)。空间允许时，利用“文字”工具在丝印层上放置特定说明字符，如表示正、负极的“+”、“-”号，引导插件操作，于是便获得了图8.2.6所示的电解电容元件封装图。图8.2.6 电解电容封装图 (6)执行“Tools”菜单下的“Component Properties”命令，在图8.2.7所示PCB库
12、元件属性窗口内，指定元件名、高度、特殊描述(可选)等信息后，单击“OK”按钮退出。图8.2.7 PCB库元件属性 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台 (7)执行“Edit”菜单下的“Set reference”命令系列，指定元件封装图的参考点，元件封装图参考点就是元件在PCB编辑状态下定位基准点，可以选择：Pin 1(第一引脚焊盘)；Center(中心)；Location(任意指定位置)。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.2.2 利用C
13、omponent Wizard(元件向导)制作元件封装图 为避免错误、提高效率，强烈建议借助元件向导(Component Wizard)制作元件封装图。Component Wizard功能很强，它能迅速引导用户制作不同封装形式元件的PCB封装图，再经适当修改后就获得用户所期望的PCB元件封装图。下面通过具体实例介绍如何借助Component Wizard制作元件封装图的操作过程。第8章 PCB元件封装图编辑与创建 STM8S207系列MCU芯片采用64引脚PQFP封装，外形及尺寸参数如8.2.18所示。下面介绍如何通过Component Wizard向导快速生成该元件PCB封装图的操作过程：图
14、图8.2.18 64引脚引脚PQFP封装尺寸封装尺寸 第8章 PCB元件封装图编辑与创建 (1)执行“Tools”菜单下的“Component Wizard”命令，启动Component Wizard向导。(2)单击图8.2.9中的“Next”按钮，在图8.2.10所示元件封装模式选择窗内，选择“Quad Packs(QUAD)”封装方式，单位采用“Metric(mm)”。图图8.2.10 选择元件封装模式选择元件封装模式 图图8.2.19设置元件引脚焊盘尺寸设置元件引脚焊盘尺寸(3)单击图8.2.10中的“Next”按钮，在图8.2.19所示窗口内，设置引脚焊盘尺寸。第8章 PCB元件封装图
15、编辑与创建(4)击图8.2.19中的“Next”按钮，在图8.2.20所示窗口内，选择引脚焊盘形状。图图8.2.20选择引脚焊盘形状选择引脚焊盘形状(5)单击图8.2.20中的“Next”按钮，在图8.2.21所示窗口内，设置内轮廓线宽度。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台(6)单击图8.2.21中的“Next”按钮，在图8.2.22所示窗口内，设置引脚焊盘间距、焊盘中心与最边焊盘中心之间的距离。图图8.2.22 焊盘间距、边距焊盘间距、边距 (7)单击图8.2.22中的“Next”按钮，在图8.2.23所示窗口内，
16、设置第1引脚焊盘位置。图图8.2.23 选择第选择第1引脚焊盘位置引脚焊盘位置 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台(8)单击图8.2.23中的“Next”按钮，在图8.2.24所示窗口内，设置左右、上下四边引脚数目。图图8.2.24 设置引脚数量设置引脚数量(9)单击图8.2.24中的“Next”按钮，在图8.2.25所示窗口内，输入PCB封装名。图图8.2.25 输入元件封装图名称输入元件封装图名称 第8章 PCB元件封装图编辑与创建(10)单击图8.2.25中的“Next”按钮，在图8.2.26所示窗口内，确认元
17、件封装图各参数无误后，单击“Finish”退出，就获得了图8.2.27所示的Quad封装图。图图8.2.26 完成了元件完成了元件PCB封装所有图件参数设置后确认封装所有图件参数设置后确认 图8.2.27 Component Wizard根据设定参数形成的Quad封装图 必要时可通过“Reports”菜单下的“Measure Distance”命令测量新生成的封装图相关部位尺寸，并与图8.2.18所示尺寸参数比较，即可验证Component Wizard向导自动生成的封装图是否正确。第8章 PCB元件封装图编辑与创建 在Quad封装图中一般不能仅依靠内轮廓线中的“斜线段”标识第1引脚位置，因为
18、贴片后斜线段会被元件体遮住，给PCB板成品检查、维修带来不便，为此需在元件面丝印层内增加额外的标识符；对于具有上下、左右或中心对称的元件封装图来说，最好在机械层1内中心点处放置一个“十”字基准点，以方便PCB设计过程中元件的布局操作，如图8.2.28(a)所示。图图8.2.28 在在Quad封装中增加第封装中增加第1引脚焊盘位置标识符引脚焊盘位置标识符(a)PCB封装图封装图 (b)在手工焊接时利用对准线定位在手工焊接时利用对准线定位 此外，在试制过程中，如果依靠手工焊接Quad封装形式元件的话，最好在四角上放置元件“对准标志线”，对准标志线内缘紧贴元件体外缘，这样在手工焊接放置元件操作过程中
19、，只要能观察到四个角的对准线，即可确定元件已经精确定位，如图8.2.28(b)所示。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.2.3 利用IPC Footprint Wizard制作表面贴装元件封装图 IPC是1957年成立的“印制电路协会”(Institute Of Print Circuits)的简称，尽管该协会1998年正式更名为“电子互联行业协会”(Association Connecting Electronics Industries)，但依然保留IPC的简称。IPC制定了一系列与印制电路板、电子元器件封装、
20、焊接工艺与质量相关的标准，被广泛采用，有的甚至纳入ANSI(美国国家标准化组织)标准。利用IPC Footprint Wizard向导可非常方便地创建遵循IPC-7351规范(表面封装设计和焊盘设计标准)的表面封装元件的PCB封装图。下面以制作图8.2.18所示尺寸PQFP封装图为例，介绍利用IPC Footprint Wizard向导制作表面贴装元件封装图的操作过程。(1)执行“Tools”菜单下的“IPC Footprint Wizard”命令。(2)在向导窗口内，单击“Next”按钮，在图8.2.30窗口内选择表面封装类型。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CA
21、D实用教程基于Altium Designer平台图图8.2.30 表面封装类型选择表面封装类型选择 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台(3)在图8.2.30窗口内选择PQFP封装类型后，单击“Next”按钮，进入图8.2.31所示窗口，定义器件外尺寸。图图8.2.31 设置器件外尺寸设置器件外尺寸 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台(4)设定了器件外尺寸后，单击“Next”按钮，在图8.2.32所示窗口内，设置器件体尺寸，以及引脚宽度、间距
22、、长度等参数。图图8.2.32 器件体尺寸及引脚参数器件体尺寸及引脚参数 第8章 PCB元件封装图编辑与创建 至此已基本完成了元件封装物理尺寸的设置，可单击“Finish”按钮结束，其他封装参数由软件根据IPC-7351规范自动设置。也可以单击“Next”按钮，依据提示用手工方式逐一设置，如Add Thermal Pad(增加热焊盘)、丝印层参数、焊盘长宽、简易3D模型等。单击“Finish”按钮即可获得图8.2.33所示的封装图。图图8.2.33 IPC Footprint Wizard生成的生成的PCB封装图封装图 可见利用IPC Footprint Wizard向导可获得完整的贴片元件封
23、装图自动添加了第1引脚焊盘标志、简易3D模型、对称中心标志等，经少量修改后，如将第一引脚焊盘改为长方形、重新设置封装图参考点等即可获得最终的PCB封装图。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.2.4 利用元件复制功能制作元件封装图 如果新元件封装图与已有元件封装图相似，也可以利用元件复制操作功能，修改后获得目标元件封装图。PCB封装图元件复制操作与电气图形符号元件复制操作过程基本相同。利用“选定复制修改”方式生成新元件封装图操作方法与第3章类似，这里不再重复。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线
24、路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.2.5 极性元件封装图 各类二极管(如Micro MELF、SOD-XXX、DO-XX等)、钽电解电容、铝电解电容等均属于极性元件，除了在封装图轮廓线内给出表示极性的示意性符号或文字外，可能还需要在元件封装图轮廓线上(外)给出表示极性的符号，否则贴片或插件后，轮廓线内表示极性的符号或文字可能被元件体遮住，不利于PCB板贴片或插件后的检查与维修。图8.2.41给出了无引线二极管、钽电容等极性元件常见的PCB封装图，适用于Micro MELF、SOD-XXX、SMA、SMB、SMC、0805、1206、1210、3014、3528、4014
25、等封装形式。需要注意的是：对于二极管来说，元件体表面上的粗线表示“负极”；但对于钽电容来说，元件体上的粗线却表示“正极”。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台图图8.2.41 无引线二极管及钽电容常见封装图无引线二极管及钽电容常见封装图 其中轮廓线外表示极性特征的“粗线”宽度一般为元件外轮廓线(0.2mm)本身的2倍，即0.4mm 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台 图8.2.42给出了轴向引线DO-XX穿通封装二极管常见的PCB封装图，而图
26、8.2.43给出了径向引线穿通封装电解电容、二极管常见的PCB封装图，在外轮廓线上用粗圆弧段表示对应引脚为负极。图图8.2.42 轴向引线轴向引线DO封装极性元件封装极性元件PCB封装图封装图 图图8.2.43 径向封装极性元件径向封装极性元件PCB封装图封装图 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.2.6 封装图库文件的检查 在PCB库文件中，添加了元件封装图后，可执行“Reports”菜单下的“Component Rule Check”命令，在图8.2.45所示窗口内设置检查选项后，单击“OK”按钮，启动封装图或
27、库文件的检查操作，找出可能存在的错误。图图8.2.45 元件检查项目设置元件检查项目设置 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.3 PCB封装图库元件管理与维护 PCB封装图的管理与维护操作主要包括库内特定元件(或所有元件)某一图件,如引脚的批量修改、库元件的删除、PCB封装图与PCB文件内元件的同步更新等。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.3.1 PCB封装图库元件批量修改封装图库元件批量修改 在手工创建PCB封装图库元件操作过程中，
28、除了单击PCB封装图中相应图件，如焊盘、位于丝印层内描述元件形状的外轮廓线(直线段或圆弧)或文字信息，进入相应图件属性窗口，逐一修改外，也可以使用“Find Similar Objects”(查找相似对象命令)、PCBLib Filter(PCB库过滤器)、PCBlib Inspector(PCB库文件检查器)、PCBLib List(PCB库列表器)等同时修改多个对象的属性。查找相似对象、过滤器、检查器、列表器等操作方法与SCHLib编辑器相同，这里不再重复。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.3.2 PCB封装
29、图库元件管理操作封装图库元件管理操作 在PCB元件封装图编辑状态下，库元件管理操作包括了元件的删除、复制、剪切、命名、放置、更新等。这些操作过程相似，仅仅是选择命令有区别，可通过“Tools”菜单命令进行；也可以在元件列表窗内，单击鼠标右键，调出图8.3.3所示的元件操作常用命令进行。图8.3.3 在元件列表窗内单击右键调出元件操作命令 第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.4 添加添加3D模型模型 为了能直观感受在PCB板上安装了元件后的3D效果图，以便确定元件间距、安装了元件后PCB板高度是否合理等，Altium
30、 Designer提供了多种3D显示功能。尽管在Altium Designer PCB编辑状态下，可借助“Tools”菜单下的“Legacy ToolsLegacy 3D View”命令进入3D显示状态，直观了解到PCB板安装元件后的大致情况，似乎没有必要给元件封装图添加简易3D模型，但为了能即时观察到元件大致3D图，在元件封装图编辑过程中给元件增加简易3D模型也并非多余。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台8.4.1 3D显示环境设置显示环境设置 计算机系统具有独立显卡，并安装了Directx 9.0或以上版本控件，
31、就表明硬件支持3D显示功能。在图8.4.1所示窗口内启动3D显示功能，就可以在PCB封装图库元件、PCB板编辑状态观察3D显示效果。图图8.4.1 启用启用3D模式设置模式设置 第8章 PCB元件封装图编辑与创建8.4.2 给元件封装图添加简易给元件封装图添加简易3D模型模型 为能直观了解元件PCB封装3D效果图，下面以图8.2.28(b)所示PCB封装图为例，介绍如何给大尺寸元件添加简易3D模型。1.借助“Place”菜单内的“3D Body”命令添加3D模型(1)如果机械层13(mechanical 13)未打开，则执行“Tools”菜单下的“Layers&Colors”命令，在图6.3.
32、1所示窗口内，打开机械层13。(2)在机械层13内，用“Line”(直线)工具绘制与元件实体尺寸一致的多边形，如图8.4.2所示，以便在放置3D简易模型操作时能利用各线段交点精确定位3D模型的顶点。图图8.4.2 机械层机械层13内用内用“直线直线”工具绘制的元件实体边框工具绘制的元件实体边框 第8章 PCB元件封装图编辑与创建(3)执行“Play”菜单下的“3D Body”命令，在图8.4.3所示窗口内，设置3D模型参数。图8.4.3 设置3D模型参数 第8章 PCB元件封装图编辑与创建 (4)完成了3D模型参数设置后，单击“OK”按钮关闭3D模型参数设置窗，进入放置3D模型放置状态：先将“
33、十”字光标移到前面已用“直线”段定义的元件实体多边形框的一个顶点上单击，确定3D模型的第一个顶点，然后不断重复“移动单击”操作，确定3D模型剩余的顶点，以便形成一个封闭的多边形区，当确定了最后一个顶点后，单击右键(按ESC键)结束，这样便获得了图8.4.5所示的3D模型位置示意图，并自动返回图8.4.3 所示的3D模型参数设置窗。图8.4.5 在机械层13内的3D模型 完成了一个多边形放置后，仍处于3D模型放置状态，当不需要再放置其他3D模型区时，可单击图8.4.3中的“Cancel”(取消)命令退出。第8章 PCB元件封装图编辑与创建2024-5-24电子线路CAD实用教程基于Altium Designer平台2.借助“Tools”菜单命令添加简易3D模型 执行“Tools”菜单下的“Manage 3D Bodies for Current Component”命令给当前元件添加简易的3D模型，如图8.4.6所示。图8.4.6 当前元件3D模型管理命令
