Protel99SE教程PCB元件封装设计-文档资料

1、1第第7 7章章 PCBPCB元件封装设计元件封装设计 7.1 7.1 绘制元件封装的准备工作绘制元件封装的准备工作7.2 PCB7.2 PCB元件设计基本界面元件设计基本界面7.3 7.3 采用设计向导方式设计元件封装采用设计向导方式设计元件封装7.4 7.4 采用手工绘制方式设计元件封装采用手工绘制方式设计元件封装7.5 7.5 编辑元件封装编辑元件封装7.6 7.6 元件封装常见问题元件封装常见问题本章小结本章小结2 在开始绘制封装之前，首先要做的准备工作是收集元器件的在开始绘制封装之前，首先要做的准备工作是收集元器件的封装信息。封装信息。 封装信息主要来源于元器件生产厂家提供的用户手册

2、。若没封装信息主要来源于元器件生产厂家提供的用户手册。若没有所需元器件的用户手册，可以上网查找元器件信息，一般通过有所需元器件的用户手册，可以上网查找元器件信息，一般通过访问元件厂商或供应商的网站可以获得相应信息。在查找中也可访问元件厂商或供应商的网站可以获得相应信息。在查找中也可以通过搜索引擎进行，如以通过搜索引擎进行，如或或等。等。 如果有些元件找不到相关资料，则只能依靠实际测量，一般如果有些元件找不到相关资料，则只能依靠实际测量，一般要配备游标卡尺，测量时要准确，特别是集成块的管脚间距。要配备游标卡尺，测量时要准确，特别是集成块的管脚间距。 元件封装设计时还必须注意元器件的轮廓设计，元器

3、件的外元件封装设计时还必须注意元器件的轮廓设计，元器件的外形轮廓一般放在形轮廓一般放在PCBPCB的丝印层上，要求要与实际元器件的轮廓大的丝印层上，要求要与实际元器件的轮廓大小一致。如果元件的外形轮廓画得太大，浪费了小一致。如果元件的外形轮廓画得太大，浪费了PCBPCB的空间；如的空间；如果画得太小，元件可能无法安装。果画得太小，元件可能无法安装。 7.1 7.1 绘制元件封装的准备工作绘制元件封装的准备工作 返回3图7-1认 识 元 件4图7-25针脚式元件针脚式元件所谓针脚式元件，就是元件的引脚是一根导线，安装元件时该导线必须通过焊盘穿过电路板焊接固定。所以在电路板上，该元件的引脚要有焊盘

4、，焊盘必须钻一个能够穿过引脚的孔（从顶层钻通到底层），图7-3为针脚式元件的封装图，其中的焊盘属性中的Layer板层属性必须设为MultiLayer。6图7-37表面贴装式元件表面贴装式元件是直接把元件贴在电路板表面上。它是靠粘贴固定的，所以焊盘就不需要钻孔了，因此成本较低。表面贴装式元件各引脚间的间距很小，所以元件体积也较小。由于安装时不存在元件引脚穿过钻孔的问题，所以它特别适合于用机器进行大批量、全自动地进行机械化的生产加工。图7-4为表面贴装式元件的封装图，其中焊盘的Layer属性必须设置为单一板层，如TopLayer（顶层）或BottomLayer（底层）。 8图7-49封装图结构封装

5、图结构不管是针脚式元件还是表面贴装式元件，其结构如图7-5所示，可以分为元件图、焊盘、元件属性3个部分，说明如下。10图7-5111元件图元件图 元件图是元件的几何图形，不具备电气性质，它起到标注符号或图案的作用。 2焊盘焊盘焊盘是元件主要的电气部分，相当于电路图里的引脚。3元件属性元件属性 在电路板的元件里，其属性部分主要用来设置元件的位置、层次、序号和注释等项内容。12元件名称元件名称 在实际应用中电阻、电容的名称分别是AXIAL和RAD，对于具体的对应可以不做严格的要求，因为电阻、电容都是有两个管脚，管脚之间的距离可以不做严格的限制。 直插元件有双排的和单排的之分，双排的被称为DIP，单

6、排的被称为SIP。 表面贴装元件的名称是SMD，贴装元件又有宽窄之分：窄的代号是A，宽的代号是B。电路板的制作过程中，往往会用到插头，它的名称是DB。 137.2 PCB7.2 PCB元件设计基本界面元件设计基本界面 在在PCB99SEPCB99SE中，执行菜单中，执行菜单FileNewFileNew，在出现的对话框中单击，在出现的对话框中单击 图标图标 ，进入，进入PCBPCB元件库编辑器，并自动新建一个元件库元件库编辑器，并自动新建一个元件库PCBLIB1.LIBPCBLIB1.LIB，如图，如图7-67-6、图、图7-77-7所示。所示。 图7-6图7-614图7-715 1. 1.新建

7、元件库新建元件库 进入进入PCBPCB元件库编辑器后，系统自动新建一个元件库，该元件元件库编辑器后，系统自动新建一个元件库，该元件库的缺省文件名为库的缺省文件名为PCBLIB1PCBLIB1，库文件名可以修改。同时，在元件库，库文件名可以修改。同时，在元件库中，程序已经自动新建了一个名为中，程序已经自动新建了一个名为PCBCOMPONENT_1PCBCOMPONENT_1的元件，的元件，返回可以用菜单可以用菜单ToolsRename ToolsRename ComponentComponent来更名。来更名。 2.2.元件库管理器元件库管理器 PCBPCB元件库编辑器中的元元件库编辑器中的元件

8、库管理器与原理图库元件管件库管理器与原理图库元件管理器类似，在设计管理器中选理器类似，在设计管理器中选中中Browse PCBLibBrowse PCBLib可以打开元可以打开元件库管理器，在元件库管理器件库管理器，在元件库管理器中可以对元件进行编辑操作，中可以对元件进行编辑操作，元件管理器如图元件管理器如图7-87-8所示。所示。 图7-8167.3 7.3 采用设计向导方式设计元件封装采用设计向导方式设计元件封装 7.3.1 7.3.1 常用的元件标准封装常用的元件标准封装 Protel99SEProtel99SE的封装设计向导可以设计常见的标准封装，主的封装设计向导可以设计常见的标准封装

9、，主要有以下几类。要有以下几类。 ResistorsResistors（电阻）（电阻） 电阻只有两个管脚，有插针式和贴片式两种封装。随着电电阻只有两个管脚，有插针式和贴片式两种封装。随着电阻功率的不同，电阻的体积大小不同，对应的封装尺寸也不同。阻功率的不同，电阻的体积大小不同，对应的封装尺寸也不同。插针式电阻的命名一般以插针式电阻的命名一般以 “AXIAL”AXIAL”开头；贴片式电阻的命名开头；贴片式电阻的命名可自由定义。图可自由定义。图7-97-9所示为两种类型的电阻封装。所示为两种类型的电阻封装。 DiodesDiodes（二极管）（二极管） 图7-9图7-1017二极管的封装与电阻类似

10、，不同之处在于二极管有正负极的分别。二极管的封装与电阻类似，不同之处在于二极管有正负极的分别。图图7-107-10所示为二极管的封装。所示为二极管的封装。 CapacitorsCapacitors（电容）（电容） 电容一般只有两个管脚，通常分为电解电容和无极性电容两电容一般只有两个管脚，通常分为电解电容和无极性电容两种，封装形式也有插针式封装和贴片式封装两种。一般而言，电种，封装形式也有插针式封装和贴片式封装两种。一般而言，电容的体积与耐压值和容量成正比。图容的体积与耐压值和容量成正比。图7-117-11所示为电容封装。所示为电容封装。 DIPDIP（双列直插封装）（双列直插封装） DIPDI

11、P为目前常见的为目前常见的ICIC封装形式，制作时应注意管脚数、同一封装形式，制作时应注意管脚数、同一列管脚的间距及两排管脚间的间距等。图列管脚的间距及两排管脚间的间距等。图7-127-12所示为所示为DIPDIP封装图。封装图。 SOPSOP（双列小贴片封装）（双列小贴片封装）图7-1118 SOP SOP是一种贴片的双列封装形式，几乎每一种是一种贴片的双列封装形式，几乎每一种DIPDIP封装的芯片封装的芯片均有对应的均有对应的SOPSOP封装，与封装，与DIPDIP封装相比，封装相比，SOPSOP封装的芯片体积大大封装的芯片体积大大减少。图减少。图7-137-13所示为所示为SOPSOP封

12、装图。封装图。 PGAPGA（引脚栅格阵列封装）（引脚栅格阵列封装） PGAPGA是一种传统的封装形式，其引脚从芯片底部垂直引出，是一种传统的封装形式，其引脚从芯片底部垂直引出，且整齐地分布在芯片四周，早期的且整齐地分布在芯片四周，早期的80X86CPU80X86CPU均是这种封装形式。均是这种封装形式。图图7-147-14所示为所示为PGAPGA封装图。封装图。 SPGASPGA（错列引脚栅格阵列封装）（错列引脚栅格阵列封装） SPGASPGA与与PGAPGA封装相似，区别在其引脚排列方式为错开排列，封装相似，区别在其引脚排列方式为错开排列，利于引脚出线，如图利于引脚出线，如图7-157-1

13、5所示。所示。图7-12图7-1319 LCCLCC（无引出脚芯片封装）（无引出脚芯片封装）LCCLCC是一种贴片式封装，这种封装的芯片的引脚在芯片的底部向内是一种贴片式封装，这种封装的芯片的引脚在芯片的底部向内弯曲，紧贴于芯片体，从芯片顶部看下去，几乎看不到引脚，如图弯曲，紧贴于芯片体，从芯片顶部看下去，几乎看不到引脚，如图7-167-16所示。所示。 这种封装方式节省了制板空间，但焊接困难，需要采用回流焊这种封装方式节省了制板空间，但焊接困难，需要采用回流焊工艺，要使用专用设备。工艺，要使用专用设备。 QUADQUAD（方形贴片封装）（方形贴片封装） QUADQUAD为方形贴片封装，与为方

14、形贴片封装，与LCCLCC封装类似，但引脚没有向内弯曲，封装类似，但引脚没有向内弯曲，而是向外伸展，焊接方便。而是向外伸展，焊接方便。QUADQUAD封装包括封装包括QFGQFG系列，如图系列，如图7-177-17所示。所示。 图7-14图7-1520 BGABGA（球形栅格阵列封装）（球形栅格阵列封装） BGABGA为球形栅格阵列封装，与为球形栅格阵列封装，与PGAPGA类似，主要区别在于这种封类似，主要区别在于这种封装中的引脚只是一个焊锡球状，焊接时熔化在焊盘上，无需打孔，装中的引脚只是一个焊锡球状，焊接时熔化在焊盘上，无需打孔，如图如图7-187-18所示。所示。 SBGASBGA（错列

15、球形栅格阵列封装）（错列球形栅格阵列封装） SBGASBGA与与BGABGA封装相似，区别在于其引脚排列方式为错开排列，封装相似，区别在于其引脚排列方式为错开排列，利于引脚出线，如图利于引脚出线，如图7-197-19所示。所示。 图7-16图7-1721 Edge ConnectorsEdge Connectors（边沿连接）（边沿连接） Edge ConnectorsEdge Connectors为边沿连接封装，是接插件的一种，常用为边沿连接封装，是接插件的一种，常用于两块板之间的连接，便于一体化设计，如计算机中的于两块板之间的连接，便于一体化设计，如计算机中的PCIPCI接口接口板。其封装

16、如图板。其封装如图7-207-20所示。所示。 图7-18图7-19图7-20226.3.2 6.3.2 使用设计向导绘制元件封装实例使用设计向导绘制元件封装实例 采用设计向导绘制元件一般针对符合通用的标准元件。下采用设计向导绘制元件一般针对符合通用的标准元件。下面以设计双列直插式面以设计双列直插式1616脚脚ICIC的封装的封装DIP16DIP16为例介绍采用向导方式为例介绍采用向导方式设计元件。设计元件。 进入元件库编辑器后，执行菜单进入元件库编辑器后，执行菜单ToolsNew ComponentToolsNew Component新建元件，屏幕弹出元件设计向导，如图新建元件，屏幕弹出元件

17、设计向导，如图7-217-21所示，选择所示，选择NextNext进入设计向导（若选择进入设计向导（若选择CancelCancel则进入手工设计状态）。则进入手工设计状态）。 图7-21 利用向导创建元件图7-22 设定元件基本封装23 单击单击NextNext按钮，进入元件设计向导，屏幕弹出图按钮，进入元件设计向导，屏幕弹出图7-227-22所示所示的对话框，用于设定元件的基本封装，共有的对话框，用于设定元件的基本封装，共有1212种供选择，包括电种供选择，包括电阻、电容、二极管、连接器及常用的集成电路封装等，图中选中阻、电容、二极管、连接器及常用的集成电路封装等，图中选中的为双列直插式元件

18、的为双列直插式元件DIPDIP，对话框下方的下拉列表框用于设置使，对话框下方的下拉列表框用于设置使用的单位制。用的单位制。 选中元件的基本封装后，单击选中元件的基本封装后，单击NextNext按钮，屏幕弹出图按钮，屏幕弹出图7-237-23所示的对话框，用于设定焊盘的直径和孔径，可直接修改图中的所示的对话框，用于设定焊盘的直径和孔径，可直接修改图中的尺寸。尺寸。 图7-23 设置焊盘尺寸图7-24 设置焊盘间距24 定义好焊盘间距后，单击定义好焊盘间距后，单击NextNext按钮，屏幕弹出图按钮，屏幕弹出图7-257-25所所示的对话框，用于设置元件边框的线宽，图中设置为示的对话框，用于设置元

19、件边框的线宽，图中设置为10mil10mil。 定义好线宽后，单击定义好线宽后，单击NextNext按钮，屏幕弹出图按钮，屏幕弹出图7-267-26所示的所示的对话框，用于设置元件的管脚数，图中设置为对话框，用于设置元件的管脚数，图中设置为1616。 图7-25 设置边框的线宽图7-26 设置元件的管脚数 定义管脚数后，单击定义管脚数后，单击NextNext按钮，屏幕弹出图按钮，屏幕弹出图7-277-27所示的所示的对话框，用于设置元件封装名，图中设置为对话框，用于设置元件封装名，图中设置为DIP16DIP16。名称设置完。名称设置完毕，单击毕，单击NextNext按钮，屏幕弹出设计结束对话框

20、，单击按钮，屏幕弹出设计结束对话框，单击FinishFinish按按钮结束元件设计，屏幕显示刚设计好的元件，如图钮结束元件设计，屏幕显示刚设计好的元件，如图7-287-28所示。所示。 25 采用设计向导可以快速绘制元件的封装形式，绘制时应了解采用设计向导可以快速绘制元件的封装形式，绘制时应了解元件的外形尺寸，并合理选用基本封装。对于集成块应特别注意元件的外形尺寸，并合理选用基本封装。对于集成块应特别注意元件的管脚间距和相邻两排管脚的间距，并根据管脚大小设置好元件的管脚间距和相邻两排管脚的间距，并根据管脚大小设置好焊盘尺寸及孔径。焊盘尺寸及孔径。图7-27 设置元件名称图7-28 设计好的DI

21、P16返回266.4 6.4 采用手工绘制方式设计元件封装采用手工绘制方式设计元件封装 27 手工绘制方式一般用于不规则的或不通用的元件设计，如手工绘制方式一般用于不规则的或不通用的元件设计，如果设计的元件是通用的，符合通用的标准，可以通过设计向导果设计的元件是通用的，符合通用的标准，可以通过设计向导快速设计元件。快速设计元件。 设计元件封装，实际就是利用设计元件封装，实际就是利用PCBPCB元件库编辑器的放置工具，元件库编辑器的放置工具，在工作区按照元件的实际尺寸放置焊盘、连线等各种图件。下在工作区按照元件的实际尺寸放置焊盘、连线等各种图件。下面以图面以图6-296-29所示的贴片式所示的贴

22、片式8 8脚集成块的封装脚集成块的封装SOP8SOP8为例介绍元件封为例介绍元件封装手工设计的具体步骤。装手工设计的具体步骤。 根据实际元件确定元件焊盘之间的间距、根据实际元件确定元件焊盘之间的间距、两排焊盘间的间距及焊盘的直径。两排焊盘间的间距及焊盘的直径。SOP8SOP8是标准是标准的 贴 片 式 元 件 封 装 ， 焊 盘 设 置 为 ：的 贴 片 式 元 件 封 装 ， 焊 盘 设 置 为 ：80mil80mil25mil25mil，形状为，形状为RoundRound；焊盘之间的间；焊盘之间的间距距50mil50mil；两排焊盘间的间距；两排焊盘间的间距220mil220mil；焊盘所

23、；焊盘所在层为在层为Top layerTop layer（顶层）。（顶层）。 图7-2928 执行菜单执行菜单ToolsLibrary OptionsToolsLibrary Options设置文档参数，将可视设置文档参数，将可视栅格栅格1 1设置为设置为5mil5mil，可视栅格，可视栅格2 2设置为设置为20mil20mil，捕获栅格设置为，捕获栅格设置为5mil5mil。 执行执行EditJumpReferenceEditJumpReference将光标跳回原点（将光标跳回原点（0 0，0 0）。）。 执行菜单执行菜单PlacePadPlacePad放置焊盘，按下放置焊盘，按下TabTa

24、b键，弹出焊键，弹出焊盘的属性对话框，设置参数如下。盘的属性对话框，设置参数如下。 X-SizeX-Size：80mil80mil；Y-SizeY-Size：25mil25mil；ShapeShape：RoundRound；DesignatorDesignator：1 1；LayerLayer：Top LayerTop Layer；其它默认。退出对话框后，；其它默认。退出对话框后，将光标移动到原点，单击鼠标左键，将焊盘将光标移动到原点，单击鼠标左键，将焊盘1 1放下。放下。 依次以依次以50mil50mil为间距放置焊盘为间距放置焊盘2 24 4。 对称放置另一排焊盘对称放置另一排焊盘5 58

25、 8，两排焊盘间的，两排焊盘间的间距为间距为220mil220mil。 双击焊盘双击焊盘1 1，在弹出的对话框中的，在弹出的对话框中的ShapeShape下下拉列表框中选择拉列表框中选择RectangleRectangle，定义焊盘，定义焊盘1 1的形状为的形状为矩形，设置好的焊盘如图矩形，设置好的焊盘如图7-307-30所示。所示。 图7-3029 绘制绘制SOP8SOP8的外框。将工作层切换到的外框。将工作层切换到Top OverlayTop Overlay，执行菜，执行菜单单PlaceTrackPlaceTrack放置连线，放置连线， 执行菜单执行菜单PlaceArcPlaceArc放置

26、圆弧，线放置圆弧，线宽均设置为宽均设置为10mil10mil，外框绘制完毕的元件如图，外框绘制完毕的元件如图7-297-29所示。所示。 执行菜单执行菜单EditSet ReferencePin1EditSet ReferencePin1，将元件参考点设，将元件参考点设置在管脚置在管脚1 1。 执行菜单执行菜单ToolsRename ComponentToolsRename Component，将元件名修改为，将元件名修改为SOP8SOP8。 执行菜单执行菜单FileSaveFileSave保存当前元件。保存当前元件。返回306.5 6.5 编辑元件封装编辑元件封装 编辑元件封装，就是对已有的

27、元件封装的属性进行修改，编辑元件封装，就是对已有的元件封装的属性进行修改，使之符合要求。使之符合要求。 1.1.修改元件封装库中的元件修改元件封装库中的元件 修改元件封装库中的某个元件，先进入元件库编辑器，选修改元件封装库中的某个元件，先进入元件库编辑器，选择择FileOpenFileOpen打开要编辑的元件库，在元件浏览器中选中要编打开要编辑的元件库，在元件浏览器中选中要编辑的元件，窗口就会显示出此元件的封装图，若要修改元件封辑的元件，窗口就会显示出此元件的封装图，若要修改元件封装的焊盘，用鼠标左键双击要修改的焊盘，出现此引脚焊盘的装的焊盘，用鼠标左键双击要修改的焊盘，出现此引脚焊盘的属性对

28、话框，在对话框中就可以修改引脚焊盘的编号、形状、属性对话框，在对话框中就可以修改引脚焊盘的编号、形状、直径、钻孔直径等参数；若要修改元件外形，可以用鼠标点取直径、钻孔直径等参数；若要修改元件外形，可以用鼠标点取某一条轮廓线，再次单击它的非控点部分，移动鼠标，即可改某一条轮廓线，再次单击它的非控点部分，移动鼠标，即可改变其轮廓线，或者删除原来的轮廓线，重新绘制新的轮廓线。变其轮廓线，或者删除原来的轮廓线，重新绘制新的轮廓线。元件修改后，执行菜单元件修改后，执行菜单FileSaveFileSave，将结果保存。，将结果保存。31 修改元件封装库的结果不会反映在以前绘制的电路板图中。如果按下PCB元

29、件库编辑器上的Update PCB按钮，系统就会用修改后的元件更新电路板图中的同名元件。 绘制绘制PCBPCB时，若发现所采用的元件封装不符合要求，需要加时，若发现所采用的元件封装不符合要求，需要加以修改，可以不退出以修改，可以不退出PCB99SEPCB99SE，直接进行修改。方法是：在元件，直接进行修改。方法是：在元件浏览器中选中该元件，单击浏览器中选中该元件，单击EditEdit按钮，系统自动进入元件编辑状按钮，系统自动进入元件编辑状态，其后的操作与上面相同。态，其后的操作与上面相同。 2.2.直接在直接在PCBPCB图中修改元件封装的管脚图中修改元件封装的管脚 在在PCBPCB设计中如果

30、某些元件的原理图中的管脚号和印制板中设计中如果某些元件的原理图中的管脚号和印制板中的焊盘编号不同（如二极管、三极管等），在自动布局时，这些的焊盘编号不同（如二极管、三极管等），在自动布局时，这些元件的网络飞线会丢失或出错，此时可以通过直接编辑焊盘属性元件的网络飞线会丢失或出错，此时可以通过直接编辑焊盘属性的方式，修改焊盘的编号来达到管脚匹配的目的。的方式，修改焊盘的编号来达到管脚匹配的目的。 编辑元件封装的焊盘可以直接双击元件焊盘，在弹出的焊盘编辑元件封装的焊盘可以直接双击元件焊盘，在弹出的焊盘属性对话框中修改焊盘编号。属性对话框中修改焊盘编号。返回326.6 6.6 元件封装常见问题元件封装

31、常见问题 在元件封装设计中，通常会出现一些错误，这对在元件封装设计中，通常会出现一些错误，这对PCBPCB的设计的设计将产生不良影响。将产生不良影响。 1.机械错误机械错误 机械错误在元件规则检查中是无法出来的，因此设计时需要机械错误在元件规则检查中是无法出来的，因此设计时需要特别小心。特别小心。 焊盘大小不合适，尤其是焊盘的内径选择太小，元件引脚焊盘大小不合适，尤其是焊盘的内径选择太小，元件引脚无法插进焊盘。无法插进焊盘。 焊盘间的间距以及分布与实际元件不符，导致元件无法在焊盘间的间距以及分布与实际元件不符，导致元件无法在封装上安装。封装上安装。 带安装定位孔的元件未在封装中设计定位孔，导致元件无带安装定位孔的元件未在封