《电路原理图及印刷电路板设计技术》课件第11章

第11章制作PCB元件11.1制作PCB元件的方法11.2PCB元件库的创建11.3元件集成库的创建11.1制作PCB元件的方法

11.1.1创建PCB元件的步骤

在Protel2004中，编辑PCB元件的步骤如下：

(1)创建元件库；

(2)编辑元件轮廓图；

(3)设定网格和焊层等属性；

(4)放置焊盘；

(5)设定元件名称；

(6)存盘。11.1.2启动PCB元件库编辑器

创建PCB元件和元件库要在Protel2004的“PCB元件库编辑器”中进行。PCB元件库的启动方法是：进入Protel2004，选择“文件(F)/创建(N)/库(L)/PCB库(Y)”菜单命令，进入“PCB元件库编辑器”。此时的程序界面如图11-1所示。

系统默认的文件名为PcbLib1.PcbLib。图11-1“PCB元件库编辑器”界面11.1.3PCB元件库绘制工具及命令介绍

“PCB元件库编辑器”和其他编辑器类似，这里仅对其特有的PCB元件库绘制工具栏做详细介绍，如图11-2所示。图11-2PCB元件库绘制工具栏11.1.4PCB元件库管理命令介绍

本节主要介绍在PCB元件库编辑面板中的PCB元件库管理命令，菜单中的命令和PCB元件库编辑面板中的命令基本对应。在“PCB元件库编辑器”中，单击位于底部的“PCB”标签并选中弹出的“PCBLibrary”复选框，如图11-3所示，在窗口中将显示如图11-4所示的PCB元件库编辑面板。该面板包括以下几个部分：屏蔽查询框(Mask)、封装列表框、编辑按钮、焊盘列表。图11-3“PCBLibrary”复选框

图11-4PCB元件库编辑面板

PCB元件库的创建与原理图元件库的创建差不多，但PCB元件库的创建需要注意一个很重要的问题——元件的测量。原理图元件并不存在测量的问题，因为原理图的绘制最重要的作用是生成PCB设计所需要的网络表，而PCB才是设计的最终结果。PCB元件封装的绘制决定了整个板的设计，因此PCB封装必须与实际元件的大小及管脚信息等一致，否则对板的布局、布线以及最后的制板都会产生不良的影响，甚至会功亏一篑。元件的测量主要是要准确地测量元件管脚间的距离、元件管脚直径和元件的外形尺寸，当然这些信息也可以要求元件厂商提供。测量工具主要是游标卡尺、管脚长度和元件尺寸大小，通常采用英制单位。而公制游标卡尺主要用来测量元件的管脚直径、设置PCB元件管脚的钻孔尺寸等。11.2PCB元件库的创建

11.2.1手工创建新的元件封装

下面以一个简单的元件(三极管2N3904)封装模型的创建为例来说明如何进行PCB封装库的创建工作。该元件符号主要由图形和焊盘两部分组成，图形可以通过放置线、椭圆和多边形填充完成，焊盘的放置与PCB文件中焊盘的放置完全一样。创建PCB元件封装模型的具体操作步骤如下。

(1)选择“文件(F)/创建(N)/库(L)/PCB库(Y)”菜单命令，进入“PCB元件库编辑器”。在打开库编辑界面的同时也将打开“PCBLibrary”面板，此时用户应对新建的库文件进行保存。

首先放置元件封装的焊盘，焊盘通常放置在“Multi-Layer(多层)”上。与原理图元件符号的创建一样，PCB封装模型也应尽量放置在作图区靠近原点的位置，通常在第4象限。新建的PCB作图区并不像原理图库作图区一样存在着一个大十字，所以需要用户自己确定作图区的原点。

(2)单击工作窗口下方的“Multi-Layer”标签，使该层处于当前的工作窗口中。

(3)执行“放置(P)/焊盘(P)”菜单命令，这时鼠标变成十字形状，同时焊盘附在鼠标上随鼠标一起移动。此时按下组合键Ctrl+End，鼠标即可移动到作图区的原点处，单击鼠标左键完成焊盘的放置。

(4)按键盘上的G键，将弹出一个网格设置菜单项对话框，如图11-5所示，从中可以选择需要的网格捕捉尺寸，或选择最后一个“设定捕获网格(G)”菜单项，以便自己设置捕获网格的大小。我们可以把捕获网格设置为10 mil，这样就可以精确地放置焊盘了。焊盘间距应依据游标卡尺的实物测量或厂商提供的说明文字设置。放置后的焊盘如图11-6所示。焊盘“1”中心与焊盘“2“中心、焊盘“2”中心与焊盘“3”中心之间的距离都设为80mil。放置时移动鼠标，在状态栏的左下角可以观察到鼠标当前所处的位置。图11-5网格设置菜单项对话框

图11-6放置后的焊盘

接下来的工作是对焊盘的属性进行必要的设置，主要包括焊盘外径和钻孔尺寸的设置。焊盘的外径直接影响到焊盘的机械强度，焊盘外径越大，则机械强度越大。在自制元件时，应把焊盘外径定义为适合自己经常使用的尺寸，这样在绘制PCB图时，就可以省略最后定义焊盘大小的操作，即使有更改也可以用批量修改的方法快速修改。钻孔尺寸应该根据实物的管脚直径来设置，通常应比管脚的直径稍大一点，以便于元件的安装。

(5)单击编辑区的某一个焊盘，将弹出如图11-7所示的“焊盘”对话框，在该对话框中可以对焊盘的各种属性进行详细的设置。图11-7“焊盘”对话框①“孔径”项：孔的内径大小，可以设置为20～30 mil。

②“尺寸和形状”区域栏：用于外径的设置。有3种选择：“简单”、“顶-中-底”和“全堆栈”。

“简单”：选中该单选按钮后，可以自定义焊盘的外径尺寸，如图11-8所示。

“X-尺寸”表示焊盘外径X轴方向尺寸大小；“Y-尺寸”表示焊盘外径Y轴方向尺寸大小；“形状”表示焊盘的外形，有3种选择：“Round(圆形)”、“Rectangle(矩形)”和“Octagonal(八边形)”。选中此单选按钮后定义的焊盘属性可以通用于所有的工作层面。图11-8“简单”选项框

“顶-中-底”：选中该单选按钮后，可以分别对“顶(TopLayer)”、“中间(MiddleLayer)”和“底(BottomLayer)”层的焊盘进行设置，如图11-9所示。

图11-9“顶-中-底”选项框

“全堆栈”：选中该单选按钮后，可以对不同层的焊盘属性进行详细的设置。点击“编辑全焊盘层定义”按钮，在弹出的对话框中即可对各个层的焊盘进行大小及形状的设置。

③“标识符”文本框：设置焊盘编号，应与原理图中的管脚编号对应，且大小写一致，否则将无法进行网格布线的同步设计。④“镀金”复选框：该选项决定了一个焊盘是否有镀金属孔。当一个项目文件中既存在镀金属孔的焊盘又存在没有镀金属孔的焊盘时，在生成“NCdrillfiles(钻孔)”文件时，没有镀金属孔的焊盘将使用与存在镀金属孔的焊盘不同的工具。该项通常保持缺省的选中状态。⑤“助焊膜扩展”区域栏和“阻焊膜扩展”区域栏的设置在布线规则设置中已详细介绍过，这里不再重述。

本例中选择焊盘的“简单”属性，“X-尺寸”和“Y-尺寸”分别设置为78.74 mil和39.37 mil，“孔径”设置为27.559 mil，单击“确认”按钮即可。之后调整焊盘间的间距为50 mil，如图11-10所示。图11-10设置好的焊盘下面绘制元件封装的图形部分。

(6)绘制元件的图形部分时，必须将工作层面设置为“TopOverlay”(顶层丝印层)。单击工作窗口下方的“TopOverlay”标签，使该层处于当前的工作窗口中。通过放置弧形和线的操作即可完成图形部分的绘制，设置线宽为10 mil。

(7)将图形和焊盘整合在一块即可完成元件封装的绘制，焊盘3位于原点(0，0)处，如图11-11所示。图11-11元件封装的绘制

(8)双击“PCBLibrary”面板标签，在面板中双击新建的元件，将弹出一个“PCB库元件”对话框，如图11-12所示。

图11-12“PCB库元件”对话框

在该对话框中输入刚创建的元件封装的名称、高度以及描述。其中封装的高度要满足PCB的“Placement”规则中的“高度”规则设置。在通常情况下，用户可以不考虑“高”和“描述”项的设置，这里在“名称”项中输入“BCY-W3/E4”。点击“确认”按钮完成元件封装的属性设置。

(9)执行“文件(F)/保存(S)”菜单命令，保存新建的元件符号模型。这时如果用户还想建立其他元件的封装模型，可以重新创建一个作图区，用于建立新元件的封装模型。

(10)在“PCBLibrary”面板中已经创建的元件处单击鼠标右键，弹出如图11-13所示的快捷菜单，选中“新建空元件(N)”项，即可新建一个元件，并且在工作窗口中打开此元件的封装编辑区域。其余的步骤与第一个元件封装的建立完全相同。

(11)执行“文件(F)/保存(S)”菜单命令，至此便完成了PCB库文件的创建。图11-13快捷菜单11.2.2通过向导创建元件的PCB封装模型

除了手工绘制元件的PCB封装模型外，还可以通过向导创建元件的封装模型，具体的操作步骤如下。

(1)在图11-13所示的快捷菜单中选择“元件向导(W)”

菜单项，系统弹出一个“元件封装向导”对话框，如图11-14所示。图11-14“元件封装向导”对话框

(2)点击“下一步”按钮，系统弹出如图11-15所示的“ComponentWizard”对话框，从中可以设置元件的封装形式。在该对话框的列表中列出了12种标准的封装形式，右下角还可以进行长度单位的设置。这里选择“Dualin-linePackage(DIP)(双排直列封装)”形式，单位选择英制mil。图11-15“ComponentWizard”对话框

(3)点击“下一步”按钮，系统弹出如图11-16所示的对话框，在该对话框中可以详细地设置焊盘的尺寸(包括焊盘外径和内径的尺寸)。图11-16设置焊盘尺寸的对话框

(4)点击“下一步(N)”按钮，系统弹出如图11-17所示的对话框，在该对话框中可以对焊盘行和列的间距进行设置。图11-17设置焊盘行和列间距的对话框

(5)点击“下一步(N)”按钮，系统弹出如图11-18所示对话框，在该对话框中可以对封装的边框线宽进行设置，通常保持10 mil缺省值设置不变。图11-18设置边框线宽的对话框

(6)点击“下一步(N)”按钮，系统弹出如图11-19所示对话框，在该对话框中可以设置该元件封装的焊盘个数。图11-19设置元件封装焊盘个数的对话框

(7)点击“下一步(N)”按钮，系统弹出如图11-20所示对话框，用户可以在该对话框中对元件进行命名。图11-20设置元件名称的对话框

(8)点击“Next”按钮，系统弹出如图11-21所示的对话框，提示元件封装的创建工作已经完成，单击“Finish”按钮，即可关闭该对话框而生成新的元件封装，如图11-22

所示。图11-21元件封装完成的界面

图11-22新的元件封装

11.3元件集成库的创建

创建集成元件库的具体步骤如下。

(1)执行“文件(F)/创建(N)/项目(J)/集成元件库(I)”菜单命令，新建一个集成库，这时可以在“Projects”面板中看到新建的文件包“Integrated_Libraryl.LibPkg”，如图11-23所示。图11-23“Projects”面板集成元件库的后缀一般是“.IntLib”，但首先却是“.LibPkg”格式，操作后即可生成“.IntLib”的集成元件库。

(2)执行“文件(F)/另存项目文件为”菜单命令，保存刚生成的集成文件包，此时将弹出一个对话框，如图11-24所示。选择合适的保存路径，在“文件名”一栏中填写文件的新名称，这里命名为“我的Integrated_Library1”，然后单击“保存(S)”按钮完成文件的保存操作。图11-24保存集成文件包对话框

(3)在“Projects”面板中新建的集成文件包上单击鼠标右键，弹出一个快捷菜单项，选择其中的“追加已有文件到项目中(A)”菜单项，如图11-25所示，系统弹出一个对话框，如图11-26所示。选中要添加的原理图库文件，然后单击

“打开(O)”按钮即可将该原理图库文件添加到新建的集成文件包中。图11-25“追加已有文件到项目中(A)”菜单项图11-26“ChooseDocumentstoAddtoProject”对话框

(4)按照同样的方法添加所需的PCB库文件，如图11-27所示。

(5)双击打开原理图库文件，同时选中面板标签栏中的“SCHLibrary”标签。

(6)在“SCHLibrary”面板中单击最下面模型栏的“追加”按钮，如图11-28所示，这时将弹出如图11-29所示的“加新的模型”对话框。从中选择要添加的元件模型的类型，这里选择添加元件的“Footprint”封装模型。图11-27添加所需的PCB库文件图11-28“SCHLibrary”面板图11-29“加新的模型”对话框

(7)选择完元件的模型类型后弹出如图11