(电子产品案例实践)第4章元件封装制作

第4章元件封装制作4.1印刷电路板的概念4.2Protel99SE自带元件封装库4.3PCB元件封装编辑器4.4创立元件封装4.5原理图元件设置封装属性4.6原理图生成网络表小结4.1印刷电路板的概念

1.印刷电路板的概念

将电子元器件及其之间的电气连接线，制成由印刷电气线路和印制元件结合而成的导电图形，其成品板称为印刷电路板(PrintedCircuitBoard，PCB)，又称印制电路板。标准的PCB板如图4.1所示。图4.1标准的PCB板

2.印刷电路板的分类

1)按绝缘基材分

(1)刚性印刷电路板。

(2)挠性印刷电路板。

(3)刚挠结合印刷电路板。2)按布线层数分

(1)单面板。

(2)双面板。

(3)多层板。图4.2单面板外表图4.3单面板底面图4.4双面板外表图4.5双面板底面

3.印刷电路板的组成要素

1)元件封装的含义

(1)直插式封装(THT封装)。

(2)表贴式封装(SMT封装)。图4.6双列直插式封装图4.7单列直插式封装图4.8三端调压器封装图4.9塑料有引线芯片载体封装图4.10小尺寸封装图4.11塑料四边引脚扁平封装图4.12球形触点阵列封装2)焊盘(Pad)

在Protel99SE的印刷电路板设计中，元件封装其实就是指元件在印刷电路板上对应的各个焊盘的类型、间距、大小以及元件外壳的大小和形状。直插式芯片元件的实物管脚、在Protel99SE中的元件封装以及与实际电路中的焊盘的比照方图4.13所示。图4.13直插式芯片元件实物、封装和焊盘贴片式电阻元件实物、在Protel99SE中的元件封装以及与实际电路中的焊盘的比照方图4.14所示。图4.14贴片式电阻元件实物、封装和焊盘3)铜膜导线(ConductorPattern)

我们在印刷线路板(板上没有焊元器件，通常也称裸板)的外表可以看到的细小线路，如图4.15所示，亦称为铜膜导线或布线。图4.15裸板上的铜膜导线4)过孔(Via)

过孔是双面板和多层板的重要组成局部，通过在各信号层间有连接关系的导线的交汇处钻孔，并在钻孔后的基材上沉积金属以实现不同导电层之间的电气连接。5)层

层有两种概念：第一种，通常说的几层电路板是指电路板的布线层数，单层板是绝缘基板的一面具有导电图形的印刷电路板；双层板是绝缘基板的两面都有导电图形的印刷电路板，中间是由过孔连接两面的电气线；多层板的层数就代表了有几层独立的布线层，由于基板都是两面的，因此通常多层板的层数都是偶数。第二种，指Protel99SE的不同类型的工作层面，包括信号层、内部电源/接地层、机械层等，放置不同的信息以实现各种功能。4.2Protel99SE自带元件封装库

最根本的印刷电路板(PCB)使用的元件封装都在这个元件封装库中，主要包括直插式和贴片式的电阻、电容等模拟元件和芯片的封装。PCBFootprints.lib元件封装库中常用的元件封装与对应的元件如表4.1所示。4.3PCB元件封装编辑器

1.元件封装编辑器

翻开E盘下的TDA2030A.ddb数据库文件，双击设计数据库中的设计数据库(Documents)图标，进入该文件夹。在该文件夹中执行菜单命令File | New，或在工作窗口空白处单击鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择New选项，点击，在该文件夹中新建PCB元件封装库文件，新建后的结果如图4.16所示。图4.16新建PCB元件封装库文件可以看到在窗口左边的树形浏览器和右边的设计窗口都显示了PCB元件封装库文件PCBLIB1.LIB。双击翻开该文件，并点击左边树形浏览器的BrowsePCBLib页面，就可以进入PCB元件封装库编辑器，如图4.17所示，在这里可以新建、修改和保存元件封装。图4.17PCB元件封装库编辑器2.放置元件封装工具栏

Protel99SE的PCB元件封装编辑器的放置元件封装工具栏提供多种绘图工具，选择View | Toolbars | PlacementTools菜单命令，可以显示或者关闭浮动的放置元件封装工具栏；主菜单命令Place和快捷键B+P命令同样可以启动绘图工具，翻开的放置元件封装工具栏如图4.18所示。图4.18放置元件封装工具栏

3.快捷键操作

PageUp键：放大元件编辑界面。

PageDown键：缩小元件编辑界面。

空格键：按住鼠标左键，按空格键可以90°旋转当前鼠标选中的内容。

X键：按住鼠标左键，按X键可以水平旋转当前鼠标选中的内容。

Y键：按住鼠标左键，按Y键可以垂直旋转当前鼠标选中的内容。

Tab键：按住鼠标左键，按Tab键可以设置当前鼠标选中内容的属性。Ctrl+X键：按住鼠标左键拖动，可选中多个元件，按Ctrl+X键，光标变成十字形时点击鼠标左键可以剪切选中的内容。

Ctrl+C键：按住鼠标左键拖动，可选中多个元件，按Ctrl+C键，光标变成十字形时点击鼠标左键可以复制选中的内容。

Ctrl+V键：按住鼠标左键拖动，可选中多个元件，按Ctrl+V键，光标变成十字形时点击鼠标左键可以粘贴选中的内容。

Shift+Delete键：按住鼠标左键拖动，可选中多个元件，按Shift+Delete键，光标变成十字形时点击鼠标左键可以删除选中的内容。4.4创立元件封装

1.手动法绘制TDA2030A功放芯片封装

TDA2030A功放芯片是5脚的直插式元件，它的外形和管脚如图4.19所示。图4.19TDA2030A功放芯片的外形和管脚1)新建元件

在PCB元件封装编辑器的窗口中，选择菜单Tools | NewComponent命令，或者直接点击左边BrowePCBLib栏中的Add按钮，弹出元件封装生成向导窗口，如图4.20所示。图4.20元件封装生成向导窗口点击元件生成封装向导窗口中的Next按钮，可以直接生成一个空白的元件，在左边BrowsePCBLib栏中的Components框中可以看到新建的空白元件封装。单击选中该新建元件封装，并选择菜单Tools | RenameComponent命令，或者直接点击左边BrowsePCBLib栏中的Rename按钮，可以修改该元件封装的名称，如图4.21所示。图4.21修改元件封装的名称2)设置元件封装属性编辑窗口

选择菜单Tools | Library，可出现如图4.22所示的元件封装库属性对话框DocumentOptions。图4.22元件封装属性对话框在图4.22中DocumentOptions对话框中Layers选项卡的复选框中打勾，可以选择需要显示的层，在VisibleGrid下拉框中可选择网格的间距。

在DocumentOptions对话框中，选择Options选项卡，如图4.23所示。图4.23Options选项卡3)绘制元件外形

元件的外形框没有电气特性，因此选择封装设计窗口下的TopOverlay层。在该层下，选择放置元件封装工具栏中的放置线工具，或选择菜单Place|Track命令，或直接按P+T键，系统进入放置线状态，此时光标变成十字形状，如图4.24所示。图4.24放置线状态下的光标单击鼠标左键可以拖出一条直线，单击鼠标左键可以转弯，单击右键或按Esc键可将状态切换到待命模式。观察状态栏中的X、Y坐标，以X=0为中轴线，绘制一个406mil × 189mil的矩形，矩形各顶点坐标为(-203，0)，(203，0)，(-203，189)，(203，189)，如图4.25所示。图4.25绘制矩形外形4)放置焊盘

由于TDA2030A是直插式元件，因此焊盘默认在MultiLayer层，即连接了TopLayer层和BottomLayer层的多层。选择放置元件封装工具栏中的放置焊盘工具，或选择菜单Place|Pad命令，或直接按P+P键，系统自动进入MultiLayer层，进入放置焊盘状态，此时光标变成十字形状，中间带一个跟随鼠标的焊盘。重复单击鼠标左键可以重复放置焊盘，单击鼠标右键或按Esc键可以退回系统待命状态。放置五个焊盘后，如图4.26所示。图4.26放置焊盘5)设置焊盘属性

在焊盘未被放置的状态下，按住鼠标左键使焊盘进入活动状态，按Tab键可以翻开焊盘属性设置窗口；或者鼠标左键双击焊盘，也可翻开焊盘属性设置窗口，如图4.27所示。图4.27焊盘属性设置窗口图4.28修改所有焊盘属性图4.29修改焊盘属性后的元件封装图4.30设置后的焊盘位置图4.31元件管脚图图4.32设置焊盘的序号

2.封装向导生成0.1μFCBB电容封装

0.1μFCBB电容无极性，电容两脚间距为5mm，大小为8×3mm，其实物图如图4.33所示。图4.330.1μFCBB电容图4.34元件封装生成向导窗口图4.35元件封装类型选择窗口图4.36焊盘类型设置窗口图4.37焊盘尺寸设置窗口图4.38焊盘间距设置窗口图4.39电容类型设置窗口图4.40元件封装外形边框设置窗口图4.41元件命名窗口图4.420.1μFCBB元件封装

3.封装向导生成双路可调电阻封装

双路可调电阻实物如图4.43所示。图4.43双路可调电阻图4.44双路可调电阻的外形尺寸图4.45元件封装类型选择窗口图4.46焊盘尺寸设置窗口图4.47焊盘间距设置窗口图4.48元件外形设置窗口图4.49元件管脚个数设置窗口图4.50自动生成的元件封装图4.51修改生成的元件外框图4.52双路可调电阻原理图符号图4.53调整后元件封装的焊盘序号

4.生成其他元件封装

上面介绍了手动法和向导法生成元件封装的方法，还有电容和单排插针的封装需要生成。下面分别给出各个元件封装的尺寸，请自行完成封装设计并对照。图4.541μFCBB电容实物和封装图4.5522μF黑金刚电容实物和封装图4.563300μF电容实物和封装图4.57两脚单排插座实物和封装图4.58三脚单排插座实物和封装图4.59桥堆实物和封装4.5原理图元件设置封装属性

1.设置一个元件封装属性

在第3章3.5节中介绍过原理图元件的属性窗口。在原理图中，元件放置前，即元件在活动状态下，按Tab键可以翻开元件属性设置窗口；在元件放置后，可以双击该元件翻开元件属性设置窗口；或者鼠标右键单击元件，选择弹出菜单中的Properties菜单项选择项，翻开元件属性设置窗口，翻开的元件属性设置窗口如图4.60所示。图4.60元件属性设置窗口2.填写小音箱元件的封装

常用元件封装在安装文件夹|Library|Pcb|GenericFootprints目录下的AdvPcb.ddb数据库中，该数据库中只有一个PCBFootprints.lib元件封装库文件；自建的元件封装那么保存在小音箱的TDA2030A.ddb数据库的自建PCBLIB1.LIB元件封装库中。根据小音箱的电路功能，我们设计的小音箱的各个元件封装如表4.3所示。4.6原理图生成网络表

1.网络表的含义

制作元件封装，在原理图中对电路进行正确的电气连接以及对元件各属性进行设置完毕后，就可以从原理图文件生成相应的PCB印刷电路板文件了。从原理图文件生成相应的PCB印刷电路板文件，要通过一个中间步骤，即将原理图文件生成网络表。2.网络表的创立

原理图绘制完毕后，在原理图编辑器中，执行菜单Design|CreateNetlist，弹出如图4.61所示的网络表创立设置窗口。该窗口主要对网络表文件的输出格式、网络标识符的作用范围以及网络表的范围等属性进行设置。图4.61网络表创立设置窗口小结

1．Protel99SE自带多种元件封装，常用元件封装在AdvPcb.ddb数据库中的PCBFootprints.lib库中。需要绘制元件封装的，那么应新建PCBLibraryDocument文件，在PCB元件封装编辑器中绘制元件封装。

2．元件封装可以调用元件封装工具栏中的各种工具手动绘制；也可以采用Protel99SE提供的元件封装自动生成向导中对应的元件类型来完成；如果没有对应的类型也可以采用类