1、第4章 电路板元件封装设计 4.1 新建元件封装库新建元件封装库4.2 元件封装库菜单元件封装库菜单4.3 创建元件封装创建元件封装4.4 封装库文件与封装库文件与PCB文件之间的交互操作文件之间的交互操作4.5 元件封装报表文件元件封装报表文件4.1 新建元件封装库新建元件封装库元件封装与元件符号一样，它们都是存储在各自的库中，元件符号存储在元件符号库，而元件封装则存储在元件封装库(以下简称封装库)中。新建封装库的步骤如下：步骤1：在已经打开的“工程”文件上，单击“文件”“新建”“库”“PCB元件库”命令来新建封装库文件，如图4-1-1所示。图4-1-1 新建封装库文件步骤2：此时在工程面板
2、中增加一个封装库文件，如图4-1-2所示，该文件即为新建的封装库。新增加的封装库自动命名为“Pcblib1.PcbLib”。图4-1-2 新建元件封装库后的工程面板步骤3：单击“文件”“保存”命令，弹出图4-1-3所示的保存新建封装库的对话框，在该对话框中输入封装库的名称(也可以保持默认名称)，选择保存位置，单击“保存”按钮后，封装库即可保存在所选择的文件夹中。图4-1-3 保存新建封装库的对话框4.2 元件封装库菜单元件封装库菜单1主菜单主菜单在主菜单中，可以找到所有绘制新封装所需要的操作，这些操作分为以下几栏，如图4-2-1所示。图4-2-1 绘制封装界面中的主菜单(1)文件：主要用于各种
3、文件操作，包括新建、打开、保存等功能。(2)编辑：用于完成各种编辑操作，包括撤销/取消撤销、选取/取消选取、复制、粘贴、剪切等功能。(3)查看：用于视图操作，包括工作窗口的放大/缩小、打开/关闭工具栏和显示栅格等功能。(4)工程：对于工程的操作。(5)放置：用于放置元件封装的组成部分。(6)工具：为用户提供各种功能工具，包括新建/重命名元件符号、选择元件等功能。(7)报告：产生元件符号检错报表，提供测量功能。(8)窗口：改变窗口显示方式，切换窗口。(9)帮助：帮助菜单。2工具栏工具栏工具栏包括两栏：“标准”工具栏和“PCB库放置”工具栏，如图4-2-2所示。将鼠标指针放置在图标上会显示该图标对
4、应的功能说明，工具栏中所有的功能在主菜单中均可找到。图4-2-2 工具栏3工作面板工作面板在元件符号库文件设计中常用的面板为PCB Library面板，单击右下角的“PCB”“PCB Library”命令，弹出如图4-2-3所示的PCB Library面板。在PCB Library面板中的操作分为两类：一类是对元件符号库中符号的操作；另一类是对当前激活符号引脚的操作。图4-2-3 PCB Library面板4.3 创建元件封装创建元件封装4.3.1 元件符号与元件封装的关系元件符号与元件封装的关系在PCB中，将根据电路图元件的元件封装载入PCB的元件，而原本在电路图中的元件名称(Part Na
5、me)将变成PCB元件的注解文字(Comment)；电路图的元件序号(Designator)还是PCB元件的元件序号；电路图的元件引脚(Pin)将变成PCB元件的焊盘(即Pad)；电路图的元件引脚编号(Pin Number)将对应到PCB元件的焊盘序号(Pad Designator)。元件符号与元件封装的对应关系如图4-3-1所示。图4-3-1 元件符号与元件封装的对应关系元件图是元件的主体部分。元件图通常是指画在顶层丝印层(Top Overlay)的图案，也有少数是画在底层丝印层(Bottom Overlay)的，所以它不会影响真实的走线。焊盘(Pad)是元件主要的电气部分。焊盘对应于电路图
6、元件的元件引脚，每个焊盘都有其独立的焊盘序号，作为自动布线的依据。至于在编辑区中，当放大窗口比例后，在焊盘中所显示的焊盘序号，只是辅助编辑之用，打印(输出)时并不会出现。4.3.2 手工绘制元件封装手工绘制元件封装绘制元件封装是设计PCB的第一步，其操作步骤如下：步骤1：新建元件封装，单击“工具”“新的空元件”命令，在PCB Library面板中新增一个自动命名为“PCBComponent_1”的新元件封装。步骤2：重命名元件封装，为了使元件封装名称具有一定含义，必须重新命名元件封装，单击“工具”“元件属性”命令，弹出如图4-3-2所示的“PCB库元件”对话框。步骤3：在“名称”参数中输入元件
7、名称，如DIP8，单击“确定”按钮退出“PCB库元件”对话框，这时在PCB Library面板中的“PCBComponent_1”名称更改为“DIP8”。图4-3-2 “PCB库元件”对话框步骤4：放置焊盘，单击工具栏中的“”按钮或单击“放置”“焊盘”命令，这时鼠标指针就附有一个焊盘并显示在工作窗口中，如图4-3-3所示。图4-3-3 附有焊盘的鼠标指针步骤5：编辑焊盘属性，按Tab键，弹出如图4-3-4所示“焊盘”的对话框，通过该对话框可以设计需要大小、形状的焊盘。图4-3-4 “焊盘”对话框“焊盘”对话框中各项参数的意义如下：(1)位置：X和Y分别表示焊盘中心点的坐标值。(2)孔洞信息：焊
8、盘的孔径，常见的为圆形，很少使用正方形和槽，在选择使用正方形时会出现旋转参数设置；在选择使用槽时会出现长度和旋转参数设置。(3)尺寸和外形：设置焊盘的形状、X轴尺寸、Y轴尺寸等。(4)属性：设置焊盘的标识符、所在的层、所属的网络、电气类型、是否镀金、是否锁定等。(5)测试点设置：设置装配、组装的层次等。(6)粘贴掩饰扩充、阻焊层扩展：设置助焊层和阻焊层在焊盘周围的扩展程度。步骤6：设置好焊盘属性后，单击鼠标左键放置焊盘。步骤7：放置好一个焊盘后，鼠标指针上还附有一个标识自动加1的焊盘(如原焊盘标识为1，则下一个自动为2)，单击鼠标左键可继续放置。步骤8：按照数据手册要求(焊盘大小、间距、形状等
9、)，放置完所有焊盘。单击鼠标右键或按Esc键退出，放置好的焊盘的封装如图4-3-5所示。步骤9：画元件图，单击窗口下排的“Top Overlay”选项,单击“”按钮或单击“放置”“走线”命令，鼠标指针会变成十字形状并显示在工作窗口中。步骤10：按Tab键，弹出“线约束”对话框，如图4-3-6所示，可修改线宽和层参数。该步骤通常可省略。图4-3-5 放置好的焊盘的封装 图4-3-6 “线约束”对话框“线约束”对话框中各项参数的意义如下：(1)线宽：表示将要画的线的宽度，图4-3-6中釆用默认的10mil。(2)当前层：当前线将要画的层数，“Top Overlay”层表示丝印层，它没有电气特性，只
10、是用于观看，便于识别电路板。步骤11：单击“确定”按钮，结束“线约束”对话框设置，鼠标指针继续变成十字形状并显示在工作窗口中。步骤12：将鼠标指针移动到需要画元件图的位置，单击鼠标左键放置线的一端，移动鼠标指针到线需要转折或结束的位置，继续单击鼠标左键放置线的另一端，单击鼠标右键结束放置。步骤13：为了清楚标识出元件1脚的位置，常在元件1脚处用点画出或将边线画一弧形缺口，如图4-3-7所示。画弧线需要使用画弧线按钮“”中的一种。图4-3-7 画出标识的元件封装编辑弧线的对话框中各项参数的意义如下：(1)起始角度：表示起始的度数。(2)终止角度：表示终止的度数。(3)半径：表示圆弧的半径。(4)
11、层：当前弧线将要画的层数。(5)网络：弧线的电气特性，在丝印层没有电气特性，选择“No Net”选项。到这一步一个元件的封装就设计完成了，但部分元件需要在封装旁加以标注，进一步说明该封装的特点，如三极管的封装中，由于不同型号的三极管的引脚顺序不同，故一般在引脚焊盘旁用文字标出该焊盘的极性(基极、射极、集电极)，便于用户看出引脚顺序的对错。放置文字的步骤如下：(1)按照手工绘制封装的方法画出三极管的封装，如图4-3-8所示，单击主菜单中的“放置”“字符串”命令或单击“”按钮，在“Top Overlay”层添加文字。这时鼠标指针会变为十字形状并附有一个字符串显示在工作窗口中，如图4-3-8所示。图
12、4-3-8 放置文字时的鼠标指针(2)按Tab键，弹出“串”对话框，如图4-3-9所示，在该对话框中可对“文本”和“层”进行设置。图4-3-9 “串”对话框(3)修改参数后，单击“确定”按钮，鼠标指针回到附有一个字符串的状态，将鼠标指针移动到需要放置的位置，单击鼠标左键放置字符串，这时鼠标指针还附有一个字符串，可继续放置。(4)放置完成后，单击鼠标右键或按Esc键退出放置，完成字符串放置后的封装如图4-3-10所示。图4-3-10 完成字符串放置后的封装 4.3.3 使用向导创建元件封装使用向导创建元件封装除了手工一步一步地绘制元件封装外，还常用Altium Designer软件自带的向导创建
13、元件封装。其操作步骤如下：步骤1：在PCB Library 面板中的“元件”列表栏内单击鼠标右键，弹出快捷菜单，单击“元件向导”命令即可启动新建元件封装向导或者单击“工具”“元器件向导”命令，进入“PCB器件向导”界面，如图4-3-11所示。图4-3-11 “PCB器件向导”界面步骤2：单击“下一步”按钮，进入“器件图案和单位选择”界面，从模式列表框中选择元件的封装类型，这里以SOP形式的封装为例，采用英制单位，如图4-3-12所示。图4-3-12 “器件图案和单位选择”界面步骤3：单击“下一步”按钮，进入“定义焊盘尺寸”界面，设置焊盘直径，如图4-3-13所示。图4-3-13 “定义焊盘尺寸
14、”界面步骤4：单击“下一步”按钮，进入“定义焊盘布局”界面，按照用户选择的封装模式设置焊盘之间的间距，如图4-3-14所示。图4-3-14 “定义焊盘布局”界面步骤5：单击“下一步”按钮，进入“定义外框宽度”界面，设置用于绘制封装图形的轮廓线宽度，如图4-3-15所示。图4-3-15 “定义外框宽度”界面步骤6：单击“下一步”按钮，进入“定义焊盘数量”界面，如图4-3-16所示。图4-3-16 “定义焊盘数量”界面步骤7：单击“下一步”按钮，进入“设定封装名称”界面，如图4-3-17所示。图4-3-17 “设定封装名称”界面步骤8：单击“下一步”按钮，进入结束前的最后一个“创建完成”界面，如图
15、4-3-18所示，单击“完成”按钮即可创建一个SOP元件封装，如图4-3-19所示。图4-3-18 “创建完成”界面图4-3-19 创建好的SOP封装用向导绘制完元件封装以后还可以手动更改焊盘的形状、大小、导线的距离、方向等参数。设计完成后根据实际需要可手工放置文字说明加以标注。4.4 封装库文件与封装库文件与PCB文件之间的交互操作文件之间的交互操作4.4.1 从从PCB文件生成封装库文件文件生成封装库文件Altium Designer软件提供了从PCB文件生成封装库文件的功能，其可以自动生成一个元件封装库并将PCB文件中所有用到的元件封装导入到该封装库中。其操作步骤如下：步骤1：打开一个P
16、CB文件，示例电路如图4-4-1所示。图4-4-1 示例电路步骤2：在PCB编辑器中单击“设计”“生成PCB库”命令，系统将创建一个与当前PCB文件同名的封装库，并将当前PCB文件中的所有封装添加到该库中。新生成的封装库自动处于打开状态，在封装库编辑器的PCB Library面板中可以查看所有封装，如图4-4-2所示。图4-4-2 自动生成的PCB库步骤3：保存生成元件封装库，元件封装库将自动添加到工程的可用元件库列表中，如图4-4-3所示。不但可以从PCB生成元件封装库，还可以生成集成库，其步骤与生成元件封装库的一致，单击“设计”“生成集成库”命令，一步一步地生成即可。图4-4-3 新生成的
17、库文件4.4.2 通过封装库文件更新通过封装库文件更新PCB文件文件当用户需要对PCB文件中的某些元件封装进行修改时，可以先通过PCB文件生成一个封装库文件，然后对该封装库文件中需要修改的元件封装进行编辑修改，再更新PCB文件。例如，图4-4-4为待修改的PCB，图中的按键S1S8是插脚式，需要更改为表贴式，其操作步骤如下：步骤1：通过4.4.1节生成元件符号库的方法生成元件符号库，单击按键封装，如图4-4-5所示。图4-4-4 待修改的PCB图4-4-5 按键封装步骤2：双击封装引脚，修改元件引脚参数，如图4-4-6所示，得到的修改后的按键封装如图4-4-7所示。图4-4-6 修改元件引脚参
18、数图4-4-7 修改后的按键封装步骤3：将鼠标指针放置在需要更新的元件名称上，单击鼠标右键，选择“Update PCB With KEY-1”选项，如图4-4-8所示，弹出“器件更新选项”对话框，如图4-4-9所示。图4-4-8 选择“Update PCB With KEY-1”选项图4-4-9 “器件更新选项”对话框步骤4：单击“确定”按钮，更新PCB，由于更改的元件封装变大，影响到周围走线和覆铜层，去除覆铜后的PCB如图4-4-10所示，由图可以看出，按键引脚被修改成了表贴式。图4-4-10 去除覆铜后的PCB4.5 元件封装报表文件元件封装报表文件4.5.1 设置元件封装规则检查设置元件
19、封装规则检查元件封装绘制好以后，还需要进行元件封装规则检查。在元件封装编辑器中单击“报告”“元件规则检查”命令，打开“元件规则检查”对话框，如图4-5-1所示。在“元件规则检查”对话框的“副本”栏中设置需要进行重复性检测的项目，如重复的焊盘等。在“约束”栏设置其他约束条件，一般应选中“丢失焊盘名”复选框和“检查所有元件”复选框。图4-5-1 “元件规则检查”对话框4.5.2 创建元件封装报表文件创建元件封装报表文件在元件封装编辑器中单击“报告”“器件”命令，即可对当前选中的元件生成元件封装报表文件，其扩展名为CMP,如图4-5-2所示。图4-5-2 元件封装报表文件4.5.3 元件封装库报表文件元件封装库报表文件在元件封装编辑器中单击“报告”“库列表”命令，即可对当前元件封装库生成元件封装库报表文件，其扩展名为REP，如图4-5-3所示。图4-5-3 元件封装库报表文件在元件封装编辑器中单击“报告”“库报告”命令，即可打开“库报告设置”对话框，如图4-5-4所示。图4-5-4 “库报告设置”对话框单击“确定”按钮，即可对当前元件封装库生成元件封装库报告文件，其扩展名为.doc，该文件生成后报告文档将被自动打开，如图4-5-5所示。图4-5-5 元件封装库报告文件
