PCB元件封装的创建

1、第9章 PCB元件封装的创建元件的封装是指原件焊接到电路板时所指示的外观和焊点的位置。不同的元件也可共用同一元件封装，同种元件也可能有不同的零件封装。在PADS中进行PCB设计时，需要应用一个具体图形来表示实际的元器件，这种图形称为“PCB Decal（PCB封装）”。一个封装可以对应不同的元器件，这就需要对相同封装的元器件进行区分。在PCB设计中添加一个元器件的同时，必须保证这个元器件PADS库中已经存在这个元器件类型。 元件类型（Part Type）包含3个元素：(1) 逻辑符号（Logic Symbol），或CAE封装；(2) P PCB封装（PCB Decal）；(3) 电性能参数（E

2、lectrical parameters），例如，引脚号（Pin Number）和分配门（Gate Assignments）。9.1 创建PCB封装PCB封装是元件的物理表示，即提供它的引脚图形。PCB封装包括元件引脚的各个端点和元件的外框。所有的PCB封装都是在PADS Layout的PCBDecal Editor（PCB封装编辑器）中创建的。执行Tool/PCB Decal Editor菜单命令，打开封装编辑器。字符Name和Type以及一个PCB封装原点标记出现在编辑器中，如图9-1所示。图9-1 封装编辑器字符Name代表一个元件的参考编号，字符Type代表元件类型，原点标记用来标识元

3、件的原点位置，可用于PADS Layout中的移动、旋转和其它相关元件的操作。下面通过创建一个26脚连接器的PCB封装来学习PCB封装的创建。9.1.1 添加端点（Add Terminals）创建PCB封装，首先就要添加端点，端点表示元件的各个引脚。每个端点加到封装后都有一个编号，每个端点编号就是封装的引脚号，例如端点1是引脚号1，端点2 是引脚号2等。(1) 从工具栏中选择图标，弹出Decal Editor Drafting Toolbar（绘图工具栏），如图9-2所示。图9-2 Decal Editor Drafting Toolbar(2) 从绘图工具栏中选择图标，弹出“Add Term

4、inals”对话框，如图9-3所示，设置引脚号，单击按钮完成设置。现在处于添加端点方式下，鼠标在工作区中每单击一下就添加一个端点，如图9-4所示。图9-3 Add Terminal对话框图9-4 添加端点9.1.2 创建26引脚的封装运用上一节添加端点的方法，我们来创建一个包含26个引脚的封装。(1) 在原点标记处单击鼠标添加第一个端点，如图9-5所示。(2) 移动光标到X50、Y50处，在状态栏上可以看到动态坐标的显示。单击鼠标添加第二个端点，如图9-6所示。图9-5 添加第一个端点图9-6 添加第二个端点(3) 在绘图工具栏中单击选择图标，并且选择第一个端点。按Ctrl键的同时，选择第二个

5、端点，将两个端点都选中。(4) 单击鼠标右键，弹出菜单，如图9-7所示。在弹出拉菜单中选择“Step and Repeat”命令。弹出“Step and Repeat”对话框，如图9-8所示。“Step and Repeat”对话框允许用户快速地添加规则的目标，例如端点等。(5) 选择Linear选项卡。在Direction选项栏中选择“Right”作为方向，设置Count为12，设置Distance为100，完成设置后单击按钮，添加了24个新的端点，完成这个引脚的形状，如图9-9所示。图9-7 下拉菜单图9-8 Step and Repeat对话框图9-9 添加端点9.1.3 指定焊盘形状和

6、尺寸大小封装的引脚确定之后，需要指定焊盘形状和尺寸大小，可以在Pad Stack中进行。用户必须手动进行调整焊盘（Pad）和钻孔（Drill）尺寸大小。(1) 执行Setup/Pad Stacks菜单命令，弹出“Pad Stacks Properties”对话框。此对话框中可以定义封装中各个端点每一层的焊盘形状和尺寸大小，如图9-10所示。图9-10 Pad Stacks Properties对话框(2) 从Sh: Sz: Layer ：栏内选择“CNN60<Mounted Side>”，如图9-11所示。图9-11 选择CNN60<Mounted Side>(3) 在

7、Parameters栏中选择圆形焊盘形状，并输入Diameter的值为55，表示焊盘直径为55，如图9-12所示。(4) 设置Drill Size的值为28，表示钻孔大小为28，如图9-13所示。图9-12 选择圆形焊盘形状图9-13 钻孔尺寸(5) 同样的方法，设置其余层的焊盘形状和尺寸大小，从Sh: Sz: Layer 栏内分别选择“CNN60<Inner Layers>” 和“CNN60<Opposite Side>”，设置Diameter的值为55，其他值不变。如图9-14和9-15所示。图9-14 CNN60<Inner Layers>设置图9-1

8、5 CNN60<Opposite Side>设置(6) 单击按钮，关闭“Pad Stacks Properties”对话框，确认这些参数的设置，会发现各个端点的直径缩小了。如图9-16所示。图9-16 参数设置后的端点9.1.4 创建封装的外框封装的外框是在PCB 封装中采用二维线创建的。(1) 从绘图工具栏中单击二维线图标。(2) 单击鼠标右键，弹出菜单，选择Rectangle（矩形）绘图方式，如图9-17所示。图9-17 选择矩形绘图方式(3) 参看状态栏的坐标位置，在X-100，Y100处单击鼠标，确定外框的起始位置，然后移动光标到X1350，Y-50 处单击鼠标结束外框的绘

9、制，如图9-18所示。图9-18 完成外框绘制(4) 在绘图工具栏内，单击图标。单击鼠标右键，弹出菜单，选择Select Text/Drafting命令，如图9-19所示。图9-19 Select Text/Drafting命令(5) 选择要移动的标号“Name”和“Type”，单击鼠标右键，选择Move命令，或者使用快捷键Ctrl+E。移动此标号到用户希望的位置，如图9-20所示。图9-20 完成标号移动9.1.5 保存PCB 封装至此，一个26引脚的封装就创建完毕了，然后将这个封装保存到库中，已备将来用在设计中。(1) 执行File/Save Decal菜单命令，或者在PADS Layou

10、t的工具栏中选择图标，弹出Save PCB Decal to Library对话框，如图9-21所示。图9-21 Save PCB Decal to Library对话框(2) 在Save PCB Decal to Library对话框中，从Library的下拉列表中选择Librariespreview，在Name of PCB Decal中输入文件名“26pinconn”来替代已有的名称，如图9-22所示。图9-22 保存路径和文件名(3) 单击按钮保存。若出现是否覆盖的提示时，单击按钮，如图9-23所示。图9-23 提示信息(4) 保存完毕后，退出封装编辑器。9.2 创建元件类型在上一节中

11、已经完成了PCB封装的创建，但在使用这个封装之前，用户必须为这个新的26引脚封装创建一个元件类型。执行File/Library菜单命令，打开Library Manager（库管理器）对话框，库管理器用来管理元器件的类型、CAE封装和PCB封装，如图9-24所示。图9-24 Library Manager对话框单击图标，然后单击新建按钮，打开Part Information for Part-Unnamed对话框，如图9-25所示。该对话框包括7个选项卡，分别是“General”选项卡、“PCB Decals”选项卡、“Gates”选项卡、“Pins”选项卡、“Attributes”选项卡、“C

12、onnector”选项卡和“Pin Mapping”选项卡。图9-25 Part Information for Part-Unnamed对话框一、 “General”选项卡如上图所示即为“General”选项卡，主要用来设置元件类型的全局。Part Statistics栏用来统计元器的信息，包括Pin（引脚数）、Decal（封装）、Gate（逻辑门数）和Signal pin（信号引脚数）；Logic Family用来为元件选择相应的逻辑家族。单击按钮，打开Logic Family对话框，可以对不用的逻辑家族的开头字母进行编辑，如图9-26所示。图9-26 逻辑家族Options用来设置各种选

13、项，包括Define Mapping of Part Type pin numbers to PCB De，选中该项，“Pin Mapping”选项卡才被激活；选中Connector，“Connector”选项卡被激活，可以用来设置元件为连接器；ECO registered par在默认情况下被选中，表示元件在默认情况下都是ECO注册元件；Prefix用来为元件类型输入前缀。二、 “PCB Decals”选项卡“PCB Decals”选项卡如图9-27所示，用来为元件类型分配相应的PCB封装，最高可达16个PCB封装。在Library中选择相应的库；在Filte中输入需要查找的封装，单击按钮将

14、封装分配给该元件类型，并显示在Assigned列表中。图9-27 “PCB Decals”选项卡三、 “Gates”选项卡“Gates”选项卡如图9-28所示，Gate用来设置逻辑门的名称，默认为A、B、C；Pins表示封装的引脚数；Swap双击之后可以输入交换序号，范围为0100。当设置为0 时，表示不可以进行交换操作；CAE Decal1 CAE Decal4双击之后可以添加或者编辑CAE封装，并允许最多添加4个。图9-28 “Gates”选项卡四、 “Pins”选项卡“Pins”选项卡如图9-29所示，主要用来设置特殊元件的引脚。图9-29 “Pins”选项卡五、 “Attributes

15、”选项卡“Attributes”选项卡如图9-30所示，用来设置元件类型的属性，包括元件的制造商、说明等信息。图9-30 “Attributes”选项卡六、 “Connector”选项卡“Connector”选项卡如图9-31所示，用来设置连接器的各个引脚的引脚类型和CAE封装类型。七、 “Pin Mapping”选项卡“Pin Mapping”选项卡只有在“General”选项卡选中“Define Mapping of Part Type pin numbers to PCB De”的时候才被激活，如图9-32所示。图9-31 “Connector”选项卡图9-32 “Pin Mapping

16、”选项卡9.2.1 一般参数的设置下面开始针对9.1节创建的26引脚的封装来创建一个元件类型。(1) 打开Library Manager（库管理器）对话框，在Library的下拉列表中选择Librariespreview。单击按钮之后，打开Part Information for Part-Unnamed对话框，选择“Pins”选项卡，单击按钮，弹出“Add Pins”对话框， 在Number of pins中输入引脚的数目为26，如图9-33所示。(2) 单击按钮，在Pins选项卡中列出了26个引脚的信息，如图9-34所示。图9-33 添加引脚数目图9-34 Pins选项卡(3) 然后选择“

17、General”选项卡，显示Pin 为26，表示引脚个数为26。在Logic Family栏中，选择“CON”系列类型，对应缺省的元件类型的前缀为字母J，在Options栏中选择“Connector”，建立元件类型作为连接器，如图9-35所示。图9-35 General选项卡9.2.2 分配PCB封装在对一般参数进行设置以后，下一步需要对元件类型的PCB封装进行分配。(1) 在“Part Information for Part-Unnamed”对话框中，选择“PCB Decals”选项卡，在Library的下拉列表中选择Librariespreview。(2) 在Unassigned Dec

18、als栏中选择“26PINCONN”封装，然后单击按钮，移动这个封装到Assigned Decals栏中，如图9-36所示。图9-36 分配PCB封装9.2.3 属性设置PCB封装分配之后，还需要对用户定义的元件类型的属性进行设置。(1) 在Part Information for Part-Unnamed对话框中，选择Attributes选项卡。单击按钮，并且在Attributes区域，输入属性名称“PART DESC”，在Value区域输入属性值为“CONNECTOR，RIBBON，26 PIN”，如图9-37所示。图9-37 设置属性(2) 再次单击按钮，重复步骤1的操作，添加表9-1中

19、新的属性和属性值，添加后的结果如图9-38所示。表9-1 属性和属性值Attribute（属性）Values（值）$（leave blank）PART NUMBERMGEG26RMFG #1ACMEMFG #2（leave blank）图9-38 添加所有属性9.2.4 指定CAE封装属性设置完成后，为元件类型指定CAE 封装。(1) 在Part Information for Part-Unnamed对话框中，选择“Connector”选项卡， 单击按钮，在Special Symbol区域单击按钮，弹出Browse for Special Symbols对话框，如图9-39所示。图9-39

20、浏览特别符号对话框(2) 在Library的下拉列表中选择Librariesmisc，并且在Items中查找EXTIN符号，如图9-40所示。(3) 单击按钮，在Gate Decals栏中添加一项“EXTIN”符号，如图9-41所示，单击按钮，关闭对话框。图9-40 查找EXTIN符号图9-41 选择EXTIN符号(4) 在Pin Type区域中双击鼠标左键，然后在下拉列表中选择“Source”，指定连接器的输入引脚作为源，如图9-42所示。图9-42 选择源(5) 重复步骤上面的操作，在Items中输入“EXTOUT”符号，在Pin Type区域中选择Load，如图9-43所示。图9-43

21、指定CAE封装9.2.5 保存元件类型完成了新的元件类型，最后要做的就是保存元件类型。(1) 在Part Information for Part-Unnamed对话框中单击按钮，弹出Save Part Type to Library对话框，如图9-44所示。(2) 保存元件类型到 Librariespreview库中，在Name of Part Type栏中输入“26pinconn”作为元件类型名称，如图9-45所示。图9-44 Save Part Type to Library对话框图9-45 Save Part Type to Library对话框(3) 单击按钮保存。若出现是否覆盖的提

22、示时，单击按钮，如图9-46所示。图9-46 提示信息(4) 最后，单击按钮，关闭Library Manager对话框，并且执行File/Exit Decal Editor菜单命令退出封装编辑器，返回到布局布线编辑器中，如图9-47所示。图9-47 退出封装编辑器9.3 封装向导利用元件封装向导可以很方便地建立封装，它提供了“DIP”、“SOIC”、“QUAD”、“Polar”、“Polar SMD”和“BGA/PGA”六种标准封装形式向导，这也是它的局限性。在封装编辑器界面中单击绘图工具栏中图标，弹出Pin Wizards对话框，如图9-48所示。图9-48 Pin Wizards对话框9.

23、3.1 DIP封装向导DIP封装又叫做双列直插，是历史最悠久，应用最广泛的元件封装形式。它包括多层陶瓷双列直插DIP，单层陶瓷双列直插DIP，引线框架式DIP，在DIP封装向导中输入相应的参数就可以自动完成PCB封装的设计了，参见图9-48。(1) Decal栏。· Vertical：封装的方向是垂直方向（这个方向指的是封装在PCB设计时初始装入的方向）。· Horizontal：封装的方向是水平方向。· Pins：引脚数目，此项必须是偶数。· Origin：原点位置，选项可以是封装的中心或者引脚号为1的引脚。(2) Silk Screen栏。·

24、; Create：是否创建丝印（丝印是指封装的轮廓线），如果改变这个设置可以在预览窗口上看见变化。· Notch：选择是否加槽口。· Spacing from pins：丝印距离引脚的距离，单位是mils，缺省值为50。· Outdent from First Pin：设置丝印顶端与第一个引脚中心的距离。· Layer：设置丝印所在的层。(3) Pins栏。· Diameter：引脚的直径，缺省值为60。· Drill：引脚焊盘中心的钻孔直径，缺省值为35。· Pins ：同侧引脚中心的距离，缺省值为100。· R

25、ows：两列引脚中心之间的距离，缺省值为300。· Pin 1 shape：引脚1的形状，方形的/Square或者圆形的/Circle。· Plated：是否有镀层。(4) Preview 栏。对话框的右侧有一个预览窗口，这个窗口能够显示出各个选项发生变化后的结果，对于设置参数非常方便。“View from bottom side”选项可以从反面对设计的封装进行观察。(5) Units栏：设置单位。单击按钮，可以将全部参数设置为缺省的值。9.3.2 SOIC封装向导SOIC是小外形表面贴片的元器件，是近年来应用日益广泛的一类元器件。小外形表面贴片元器件在PCB板上占据的空间

26、相对传统的DIP器件来说小了很多，而且是表面安装，不产生过孔，使PCB板的反面也有了可利用的空间。因而在很大程度上减小了PCB板的面积，板上可以有更多的空间用于走线，提高了PCB板的设计效率。SOIC封装设计向导的设置如图9-49所示。图9-49 SOIC封装向导SOIC封装向导和DIP封装向导的设置基本相同，不同的地方就是Pins栏。· Width：引脚宽度，缺省值为24。· Length：引脚的长度，缺省值为90。· Pin：同侧引脚中心的距离，缺省值为50。· Pin shape：引脚形状，可以是矩形或者椭圆形。· Row Pitch：两

27、列引脚间距，包括Center to Center（两列引脚中心间的距离）、Inner edge to edge（两列引脚内边之间的距离）和Outer edge to edge（两列引脚外边之间的距离）。9.3.3 QUAD封装向导QUAD封装是四边都有引线形式的封装，它的应用也是非常广泛的，其主要应用于一些需要进行修改内部逻辑的元器件或者其载体，例如，EPROM或者E2PROM的载体等。图9-50所示为QUAD封装设计向导设置。可以使用四边有引线形式的封装类型包括：(1) GQFP/QFP：四边有引线扁平；(2) CQFP：陶瓷四边有引线扁平；(3) LCC：陶瓷四边有引线芯片载体；(4) P

28、LCC：塑料四边有引线芯片载体。图9-50 QUAD封装设计向导QUAD封装向导设置可以说是前两种设置面板的综合，下面介绍与前面相比的不同之处。(1) Silk Screen栏。· Horiz：水平方向的丝印宽度。· Verti：垂直方向的丝印宽度。(2) Pin Numbering栏。· Clockwise：顺时针。· CCW（Counter Clockwise）：逆时针。(3) Pin 1栏。· Top：引脚1的位置在丝印顶部。· Bottom：引脚1的位置在丝印底部。· Left：引脚1的位置在丝印左侧。·

29、Right：引脚1的位置在丝印右侧。· Center：引脚1的位置在丝印某侧的中心。· Left：引脚1的位置在丝印某侧的最左边。· Right：引脚1的位置在丝印某侧的最右边。(4) Row Pitch栏：两列引脚之间的距离。· Vertical：垂直方向两列引脚之间的距离，缺省值为425。· Horizontal：水平方向遭殃引脚之间的距离，缺省值为425。9.3.4 Polar封装向导Polar封装相对比较少见，这种封装可以说是别具一格。Polar封装设计向导的设置如图9-51所示。图9-51 Polar封装设计向导下面介绍极Polar封

30、装设置中与前3种封装设置的不同之处。(1) Silk Screen栏。· Tab：此设置是预览图中丝印右侧的小突起的方位角度，缺省位置是0度。增大这个角度将使这个小突起按顺时针方向转动设定角度；减小这个角度为负值则使这个小突起按逆时针方向转动设定角度。(2) Pins栏。· Start：引脚的起始角度，缺省值为0度，设置效果与Tab相似。· Radius：半径，指的是引脚与整个封装中心的距离。9.3.5 Polar SMD封装向导Polar SMD封装于Polar封装的关系好比SOIC和DIP之间的关系一样，可以看出Polar封装中的引脚与DIP封装中的引脚是同一

31、类型，Polar SMD封装中的引脚与SOIC封装中的引脚是同一类型。由于Polar SMD封装设计向导的设置与前面介绍的方法相同，这里就不再介绍了。图9-52所示为Polar SMD封装设计向导。图9-52 Polar SMD封装设计向导9.3.6 BGA/PGA封装向导BGA/PGA封装是超大规模集成电路的复杂逻辑元器件高级芯片必不可少的元器件封装类型，例如，大多数的CPU都是使用针栅阵列封装。BGA/PGA封装设计向导的设置如图9-53所示。图9-53 BGA/PGA封装设计向导BGA/PGA封装设计向导的设置与前面介绍的几种封装的设置相比，主要有以下几个选项有不同的设置。(1) Sra

32、ggered rows栏。· Stagger even row：交错的偶数行。· Stagger odd row：交错的奇数行。(2) Pins栏。· Row Count：引脚的排数。· Column：引脚的列数。9.3.7 使用封装设计向导建立封装在创建封装之前，执行 File/New Decal菜单命令，新建一个编辑窗口(1) 在绘图工具栏中单击图标，弹出Pin Wizards对话框，选择SOIC封装向导。在Decal栏中，选择“Horizontal”，设置Pin 的值为28，如图9-54所示。(2) 在Silk screen栏中，选择“Create

33、”和“Notch”，设置Spacing From Pin Center为60， Outdent from first pin为25，并在Layer下拉列表中选择“All Layers”，如图9-55所示。图9-54 Decal栏设置图9-55 Silk screen栏设置(3) 在Pins栏中，设置Length为90， Width为24，Pin为50， Row Pitch为450，并且点选“Center to Center”，如图9-56所示。(4) 完成设置后单击按钮。一个PCB封装就自动地建立好了，如图 9-57所示。图9-56 Pins栏设置图9-57 PCB封装效果(5) 保存封装，单

34、击PADS Layout的工具栏中图标。弹出Save PCB Decal to Library对话框，从Library的下拉列表中选择Librariespreview，在Name of PCB Decal中输入文件名SO28，如图9-58所示。图9-58 保存路径和文件名(6) 单击按钮， 完成保存。通过封装向导来建立封装，只需要简单的几个步骤，就可以建立一个28脚的SOIC封装。9.4 PCB封装的编辑在PCB 设计过程中，除了一部分标准的PCB封装可以采用封装向导外，也有很多非标准的PCB封装。下面介绍如何建立不规则的PCB 封装。9.4.1 交换元件焊盘引脚排序在放置焊盘时，被放置好的焊

35、盘序号往往都是按顺序排下去的，但有时希望交换某些元件引脚的顺序。(1) 选中需要交换排序的引脚，再单击鼠标右键，弹出菜单，选择“Renumber Terminals”命令来更改焊盘序号，弹出Renumber Pins 对话框，如图9-59所示。(2) 在Suffix中输入重新排序焊盘的起始序号，例如：输入序号1，单击按钮，这时被选择的引脚焊盘排序号完成了所输入的新的序号，同时光标上出现一段提示下一个新序号的号码，需要将这个序号分配给哪个焊盘就用鼠标点击那个焊盘，依次类推，最后双击鼠标左健结束操作，完成焊盘序号的交换，如图9-60、图9-61和图9-62所示。图9-59 Renumber Pin

36、s 对话框图9-60 排序前图9-61 排序中图9-62 排序后9.4.2 建立槽形过孔以火车头插座PCB封装为例，介绍如何建立一个槽形的外形和钻孔的焊盘。在PADS Layout的菜单中选择命令Tools/PCB Decal Editor，进入封装编辑器环境。(1) 在装编辑器环境下执行Tools/Options菜单命令，打开Options对话框，在“Global”选项卡中的Design units栏中设置单位为Mil，如图9-63所示。(2) 使用无模命令，输入直接命令G25，然后按回车键，设置设计栅格为25mils，如图9-64所示。图9-63 设置单位图9-64 设置设计栅格(3) 在

37、绘图工具栏。单击，再输入直接命令S 0 250，按回车键，将光标定位于坐标（0，250）处，单击鼠标左键或者按键盘的空格键，放置第一个焊盘，如图9-65所示。(4) 将光标移置原点，单击鼠标左键，放置第二个焊盘，如图9-66所示。图9-65 放置第一个焊盘图9-66 放置第二个焊盘(5) 输入直接命令S 175 125，按回车键，将光标定于坐标为（175，125）的位置，单击鼠标左键放置第三个焊盘，如图9-67所示。(6) 放好了焊盘，开始修改三个焊盘的尺寸。在绘图工具栏中单击图标，并且在工作区域单击右键，在弹出的拉菜单中选择Select Terminals命令，如图 9-68所示。图9-67 放置第三个焊盘图9-68 下拉菜单(7) 通过单击鼠标左键拖出一个区域，选中三个焊盘，同时单击鼠标右键，选择Pad Stacks命令，弹出Pad Stack Properties f