元件封装设计

1、项目五：制作元件封装项目五：制作元件封装制作元件封装制作元件封装 （1）分立元件封装）分立元件封装电阻电阻电阻的封装尺寸主要取决于其额定功率及工作电压等级，这两项指标的数值越大，电阻的体积就越大。一般说来，分为通孔式和贴装式两大类。Protel 2004中，对于直插式电阻，现有封装为AXIAL-0.3AXIAL-l.0，如图4-52所示 , “AXIAL-1.0” 即为焊盘间距1英寸的电阻 .对于贴片式电阻，相应的现有封装为04025720等很多种比如“R2012-0805”“R”代表电阻，“0805”表示电阻封装的外形尺寸，即两个焊盘中心距为80mil，焊盘的宽度为50mil。 图4-52

2、AXIAL-0.3AXIAL-l.0 图4-53 贴片式封装 电位器电位器 电位器的封装VR2、VR3、VR4、VR5如图4-54所示，并且默认的封装是VR3，是最大的一个，一般都需要修改。图4-54 电位器的封装 电容电容 电容的体积和耐压值与容量成正比例关系。容量越大、耐压值越高，相应的体积越大。 电容大体上分两类：无极性电容和电解电容（有极性电容）。 无极性扁平直插式电容，对应的封装形式为RAD-0.1RAD-0.4等，如图4-55所示，其后缀的数字表示封装模型中两个焊盘之间的中心距离，单位“英寸”。图4-55 电容的封装RAD-0.4 电解电容对应的封装形式如图4-56所示。其中“RB

3、5-10.5”表示两个焊盘的中心距离0.5mm，外形直径是10.5mm。一般后面的数字越大，容量和耐压越大。此外，还有CAPPR1.27-1.964.06、CAPPR14.05-10.56.3 系列的封装，和CC1005-0402、CC2012-0805 等贴片式的封装（与贴片电阻封装的命名方法类似）等。图4-56 电解电容封装 二极管二极管 常用的直插式二极管的封装有DIODE-0.4、DIODE-0.7，发光二极管的封装如图4-58所示，一般选用LED-1。图4-57 直插式二极管的封装 图4-58 发光二极管的封装 三极管三极管 塑封小功率三极管（1W以下）可采用默认值BCY-W3如图4

4、-59所示。 中大功率三极管（几十W以上）可选SFM系列如图4-60所示 图4-59 BCY-W3 图4-60 SFM T3-A6.6V 图4-61 CAN-3/D5.9 金属外壳 依功率大小可选CAN系列，CAN-3/D5.9如图4-61所示。 贴片封装 如图4-62所示的SO-F*和SO-G* 系列的贴片式封装图4-62 SO-F*和SO-G* 系列的贴片式封装（2）集成元件）集成元件 DIP（Dual Inline Package）双列双列直插封装直插封装 图4-63 DIP16的外观及其封装 图4-64 SOP (小尺寸贴片封装)器件的外观及其封装 图4-65 单列直插式SIP的元件和

5、封装 图图4-66 PLCC (带引线的塑料芯片载体带引线的塑料芯片载体)的外观及封装图的外观及封装图 图图4-67 PGA(阵列引脚封装阵列引脚封装)外观及其封装外观及其封装图图4-68 QUAD(方形贴片封装方形贴片封装)元件外观元件外观 技能技能2 分立元件封装的选择分立元件封装的选择(具体见具体见P171) 相同的元件封装只代表了元件的外观是相同的，焊盘数目是相同的，但并不意味着可以简单互换。如图4-69所示的三极管2N3904，它有通孔式的，也有贴片式的，元件引脚排列有EBC（国产）、ECB（日产）和CBE（欧美产）三种，在PCB设计时，必须根据使用元件的管型选择合适的封装类型，否则

6、会出现引脚错误问题。图4-69 三极管2N3904常用的分立元件封装选择如下常用的分立元件封装选择如下（1）电阻）电阻电阻的封装与功率有关。一般1/2W以下的电阻可以选择AXIAL-0.3（数值单位为inch），或者AXIAL-0.4。（2）二极管）二极管直插式二极管的封装可选DIODE-0.4（数值单位为inch），如果用在电源部分可选DIODE-0.7，发光二极管选用LED-1。（3）三极管）三极管塑封小功率三极管（1W以下）可采用默认值BCY-W3；中大功率三极管（几十W以上）可选SFM系列。金属外壳依功率大小可选CAN系列（4）电容）电容无极性电容无极性电容常用的封装有RAD系列（数值

7、单位为inch），和CAPR系列（数值单位为mm），封装尺寸可按以下规则选择：大约几十到几百PF选RAD-0.1；几百到几千PF选RAD-0.2；几万PF（0.01uF以上）选RAD-0.3。有极性电容有极性电容外形为圆形的其封装为CAPPR系列（数值单位为mm）；外形为方形的其封装为CAPPA系列（数值单位为mm），封装尺寸可粗略按以下规则选择：1u及以下：CAPPR1.27-1.72.8；大于1u 且小于10u：CAPPR1.5-45；大于10u 且小于100u： CAPPR 2-56.8；大于100u 且小于1000u：CAPPR5-55；大于1000u：CAPPR7.5-1635。技能

8、技能3 带子件的元件及其封装带子件的元件及其封装 有些元件是由多个相同的功能单元（即子件）集成制造而成的，集成块内部的多个子件公用电源和地。只要元件的电源、地引脚正常供电，元件内部的各个子件都可以独立工作，当然也可以同时工作。 带子件的元件在原理图中的编号是由“元件号+子件号”构成的，同一元件的不同子件其元件编号是一样的，子件的编号不一样。子件编号可以用字母表示，也可以用数字表示。例如元件U1的第一个子件编号为U1A（或U1：1），U1的第二个子件编号为U1B（或U1：2），以此类推。 例如，元件74F08本身集成了四个与门，实物如图4-70（b）所示。在某个原理图中可能只用了其中某个子件，假

9、设是子件1，它的第7脚（地）和第14脚（电源）在原理图中是隐藏的，如图4-70（a）所示，然而在PCB中是不能单独放置子件的，各个子件共用一个元件封装M14A，子件在元件中的位置如图4-70（c）所示。子件1电源地子件1（a）元件的第一个子件 （b）元件实物74F08 （c）元件的封装图4-70 元件及子件的对应关系任务二任务二 封装设计前的准备封装设计前的准备技能技能1 元件封装编辑器元件封装编辑器 选择【文件】【创建】【库】【PCB库】命令，启动元件封装编辑器，在设计窗口中生成一个新的名为“PubLib1.PcbLib”的库文件，如图4-71所示。封装库文件创建后，可以添加或修改元件了。元

10、件封装管理器元件编辑界面放置工具栏标准工具栏图4-71 元件封装编辑器技能技能2 元件封装尺寸元件封装尺寸（1）元件封装尺寸）元件封装尺寸：元件封装设计时必须注意元件的轮廓设计，元件的外形轮廓一般放在丝印层上，要求要与实际元件的轮廓大小一致。如果元件的外形轮廓画得太大，浪费了的空间；如果画得太小，元件可能无法安装。元件引脚粗细和相对位置也是必须考虑的问题。还要注意器件外形和焊盘位置之间的相对位置。因为常常有这种情况：器件外形容易量，焊盘分布也容易量，可是这二者的相对位置却难以准确测量。元件封装设计时还要注意引脚焊盘的设计。直插式焊盘放在多层Multi-layer，贴片式焊盘放在顶层。设计直插式

11、焊盘的重要尺寸有：焊盘的内径、外径、横向及纵向间距。设计贴片式焊盘的重要尺寸有：焊盘的长、宽、横向及纵向间距。提示提示：注意公英制的转换，它们之间的转换关系为：1inch1000mil25.4mm任务三任务三 创建元件封装创建元件封装 建立一个新的元件封装库作为用户元件库，元件库命名为MyPcbLib.PcbLib。并将要创建的元件封装建立到该元件库中。 创建一个新元件的封装主要包括创建新元件、设置位置、放置焊盘、绘制封装外形、设置元件参考点和保存文件几个步骤。 创建新元件封装的方法包括以下三种： 用户自定义方式； 采用向导方式； 利用向导生成再作修改。 接下来分别用三个案例说明三种封装的绘制

12、方法。案例案例1 手工绘制元件封装手工绘制元件封装 （1）创建新元件）创建新元件 选择【工具】【新元件】命令，产生如图4-76所示的“元件封装向导”对话框。 单击【取消】按钮，取消向导方式，进入用户自定义方式手工绘制。 生成一个名字为 Component_1-duplicate的新的元件封装，双击该名称可以在对话框中输入新的名字DPDT-6 图4-75 元件的封装图 （2）设置编辑位置）设置编辑位置 （3）放置焊盘）放置焊盘 （4）绘制元件封装的轮廓）绘制元件封装的轮廓 （5）设置参考点）设置参考点 （6）元件规则检查设置）元件规则检查设置图4-79 放置焊盘 图4-80 绘制完成案例案例2

13、根据元件用户手册提供的尺寸图绘制封装根据元件用户手册提供的尺寸图绘制封装图4-83 SOP16的元件实物 由图4-83可知封装参数，从中选出绘制PCB封装的关键参数： 元件的轮廓：长10mm，宽4mm（这两个尺寸在向导中可以不设置）。 焊盘大小：焊盘的长度取引脚贴装部分长度的两倍，观察图4-83（b），取贴装部分长度较大值（1.1mm）的两倍，即2.2mm； 焊盘宽的取值：取引脚宽的最大值，或比最大值略大取到整数，观察图4-83（c），焊盘宽度取0.51mm。 焊盘中心距：横向相邻焊盘的中心距为1.27mm；纵向中心距：因为焊盘是加长到两倍的，所以中心距取两列引脚端点距离，观察图4-83（a）

14、，取值5.8mm。 操作步骤：操作步骤： （1）选择【工具】【新元件】命令，打开“元件封装向导”对话框，单击【下一步】按钮，进入“元件封装向导”对话框，选择单位：Metric（mm），如图4-84所示。该对话框中用户可以选择元件封装的模式。图4-84 “元件封装向导”对话框图4-85 焊盘尺寸编辑对话框图4-86 焊盘间距编辑对话框图4-87 设置“元件引脚总数”对话框图4-88 元件封装命名对话框图4-89 完成后元件的封装案例案例3 变压器的封装设计变压器的封装设计 图4-90 变压器的封装及尺寸信息图4-90可以看出，该封装不是标准的DIP封装，需要先用向导DIP10的封装然后再修改 （

15、9）修改封装。 删除多余的焊盘。本例中删除2、3和4号焊盘。 修改焊盘的编号，将5、6、7、8、9、10分别改为2、3、4、5、6、7即可。 修改轮廓线。结果如图4-98所示。 提示提示：在修改封装时不能修改焊盘参数，这是因为所有焊盘已经合理设置了。封装向导生成的元件封装的参考点全部默认1号焊盘，因此不需要重新设置参考点。 图4-97 向导生成DIP10的封装图4-98 修改后的变压器封装任务四任务四 创建集成元件库创建集成元件库 创建集成库的步骤创建集成库的步骤： （1）创建一个集成元件库项目。 （2）添加源文件到集成库项目中。 （3）点击原理图库文件，切换到SCH Library 面板下，

16、查看是否已经添加封装，如果没加再添加封装。 （4）将库包中的源库和模型文件编译到一个集成库中。 编译后系统会自动激活【元件库】面板，编译过程中的所有错误或警告会显示在Message消息面板，如果出错，修改后再次编译集成库实训七实训七 绘制继电器的元件及其封装绘制继电器的元件及其封装 实训目的：实训目的： （1）掌握原理图元件和PCB元件库编辑器的基本操作； （2）熟练掌握原理图元件的绘制方法； （3）掌握用向导的方法绘制元件封装； （4）掌握集成库的制作方法。实训任务：实训任务：建立样图4-107所示的继电器的新元件，命名为Relay1-SPDT，并将其封装命名为DIP-P6/x1。单位：mm

17、（inch） 图4-107 继电器的实物及尺寸 提示：提示： 由图4-107可知： 元件的轮廓：长13mm，宽8mm； 焊盘大小设置： 焊盘内孔径取值：内孔径比引脚大0.20.3mm，引脚直径为0.5mm，所以焊盘内径取0.7mm； 焊盘外孔径取值：焊盘外径取内孔的两倍左右，取1.4mm； 焊盘间距：横向中心距2.54mm（100mil），纵向 5.08mm（200mil） 实训内容：实训内容： 1. 采用设计向导绘制采用设计向导绘制DIP10的封装的封装 （1）执行菜单【文件】【创建】【库】【PCB库】，创建“Relay.PcbLib”封装库； （2）执行菜单“工具” “新元件”，弹出元件设

18、计向导，采用设计向导绘制DIP10 元件封装的参数为：焊盘的大小外径1.4mm，内径0.7mm，相邻焊盘间距为2.54mm（100mil），两排焊盘间的间距为5.08mm（200mil），封装名设置为DIP-P6/x1；然后删除4个焊盘，修改焊盘编号，设计完毕保存文件，如图4-108所示。 （3）修改焊盘号和图4-107的引脚号一致。图4-108 DIP-P6/x1的封装 2. 利用已有的库元件来设计新元件利用已有的库元件来设计新元件 分析图4-107中的图形和Device中的SPDT图形符号相同，只是引脚编号不同。 （1）打开 ，抽取元件找到Relay-SPDT，将其复制到自制的元件库Rel

19、ay.SchLib中。 （2）按图4-109所示，修改所有的引脚编号，将其命名为RELAY1-SPDT。 （3）属性设置：用鼠标左键双击SCH library 面板上的Relay1-SPDT，添加“Default Designator”为“K？”，注释设为Relay-SPDT，并选中可视选项。 （4）将其封装模型追加为自制的DIP-P6/x1,保存文件。 3. 创建集成元件库创建集成元件库(略）略）图4-109 继电器的原理图元件实训八实训八 绘制带有子件的元件及其封装绘制带有子件的元件及其封装 实训任务一实训任务一：建立样图4-111所示的带有子件的新元件，元件命名为74ALS000，其中图中对应的为四个子件样图，其中第7、14脚接地和电源，网络名称为GND和VCC。图4-111 带有子件的元