第六章PCB元件制作

1、6 6PCBPCB元件制作元件制作4/12/20224/12/2022教學(xué)目標(biāo)教學(xué)目標(biāo) 熟悉PCB元件庫(kù)編輯器。 熟悉制作PCB元件的流程。 能熟練制作PCB元件，并能在設(shè)計(jì)中使用自 己制作的元件。4/12/20224/12/2022任務(wù)導(dǎo)入任務(wù)導(dǎo)入在第4章建立的PCB項(xiàng)目下新建一個(gè)PCB庫(kù)文件，和PCB項(xiàng)目保存在同一個(gè)文件夾STUDY4中，命名為MyPcbLib.PcbLib，然后完成下面任務(wù)。4/12/20224/12/2022 在新建的PCB庫(kù)文件MyPcbLib.PcbLib中制作圖6-1所示的三個(gè)的PCB元件，它們分別如下： 元件7SEGDIP10，焊盤直徑60mil、孔徑30mil

2、，上下兩列焊盤的距離為600mil，相鄰焊盤的距離為100mil。 元件SOP14，焊盤尺寸X:25mil，Y:80mil；上下兩列焊盤的距離為300mil，相鄰焊盤的距離為50mil。 根據(jù)圖6-1(3)所示的元件三視圖，制作該元件的PCB元件，并命名為DIP18。4/12/20224/12/2022 以第4章所完成的原理圖庫(kù)文件MySchlib.SchLib和本任務(wù)所完成的PCB庫(kù)文件為基礎(chǔ)，建立一個(gè)集成元件庫(kù)，命名為MyIntLib.IntLib。其中，原理圖元件7SEG CA的元件封裝為7SEGDIP10，原理圖元件74LS00的元件封裝為SOP14。4/12/20224/12/202

3、28910111213147654321SOP14 7SEGDIP1012345678910PCB元件制作例圖 4/12/20224/12/2022PCB元件制作例圖 元件三視圖 4/12/20224/12/2022任務(wù)分析任務(wù)分析完成本任務(wù)，首先要熟悉PCB庫(kù)編輯器，了解PCB元件的構(gòu)成，掌握PCB元件的設(shè)計(jì)方法。然后在PCB項(xiàng)目中建立一個(gè)庫(kù)文件，在庫(kù)文件中制作圖6-1所示的三個(gè)PCB元件。最后建立一個(gè)集成庫(kù)項(xiàng)目，將已設(shè)計(jì)好的原理圖庫(kù)文件MySchlib.SchLib和PCB庫(kù)文件MyPcbLib.PcbLib添加到集成庫(kù)項(xiàng)目中，給原理圖庫(kù)文件中的每一個(gè)元件指定PCB庫(kù)文件中的一個(gè)元件作為它

4、的封裝，完成后進(jìn)行編譯，就可生成所要求的集成元件庫(kù)。4/12/20224/12/20226.16.1PCBPCB元件的設(shè)計(jì)步驟元件的設(shè)計(jì)步驟在Protel DXP 2004 SP2中，手工制作PCB元件一般要經(jīng)過(guò)下圖所示的幾個(gè)步驟。設(shè)置環(huán)設(shè)置環(huán)境參數(shù)境參數(shù)放置放置焊盤焊盤新建新建元件元件繪制繪制元件圖元件圖規(guī)則規(guī)則檢查檢查生成元生成元件報(bào)告件報(bào)告保存元保存元件庫(kù)庫(kù)件庫(kù)庫(kù)PCB元件的設(shè)計(jì)流程 跳過(guò)4/12/20224/12/2022設(shè)置工作區(qū)的尺寸單位、捕獲網(wǎng)格、電氣網(wǎng)格和可視網(wǎng)格等。 1 1）設(shè)置環(huán)境參數(shù)）設(shè)置環(huán)境參數(shù)4/12/20224/12/2022新建一個(gè)空白PCB元件。2 2）新建元件

5、）新建元件4/12/20224/12/2022根據(jù)元件管腳的類型，管腳的直徑，管腳的排列方式，管腳之間的距離等參數(shù)，在工作區(qū)放下符合要求的全部焊盤。3 3）放置焊盤）放置焊盤4/12/20224/12/2022在絲印層上繪制元件外形的輪廓線。4 4）繪制元件圖）繪制元件圖4/12/20224/12/2022對(duì)庫(kù)文件進(jìn)行規(guī)則檢查，根據(jù)檢查報(bào)告排除錯(cuò)誤。5 5）規(guī)則檢查）規(guī)則檢查4/12/20224/12/2022生成單個(gè)元件或整個(gè)元件庫(kù)的報(bào)告文件。6 6）生成元件報(bào)告）生成元件報(bào)告4/12/20224/12/2022將庫(kù)文件保存好，以便以后可以使用。7 7）保存元件庫(kù)）保存元件庫(kù)4/12/202

6、24/12/20221.啟動(dòng)PCB庫(kù)文件編輯器下面方法都可以啟動(dòng)PCB庫(kù)文件編輯器。l新建一個(gè)PCB庫(kù)文件之后，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)打開(kāi)該文件；l用鼠標(biāo)左鍵雙擊已存在的PCB庫(kù)文件。6.26.2PCBPCB庫(kù)文件編輯器庫(kù)文件編輯器4/12/20224/12/2022PCB庫(kù)文件編輯器如下圖所示。它由菜單欄、工具欄、工作面板，工作區(qū)、面板管理中心以及狀態(tài)欄和命令狀態(tài)行等組成。2.PCB2.PCB庫(kù)文件編輯器的組成庫(kù)文件編輯器的組成 4/12/20224/12/2022PCB庫(kù)文件編輯器 庫(kù)元件管理面板面板管理中心菜單欄工作區(qū)放置工具欄 標(biāo)準(zhǔn)工具欄導(dǎo)航工具欄狀態(tài)欄和命令狀態(tài)行板層選項(xiàng)卡跳過(guò)4/12/2022

7、4/12/2022和PCB編輯器比較，PCB庫(kù)編輯器的菜單欄少了“設(shè)計(jì)”和“自動(dòng)布線”兩個(gè)菜單。菜單欄的菜單存放有文件操作和PCB元件制作的相關(guān)命令，如下圖所示。1 1）菜單欄）菜單欄 菜單欄 4/12/20224/12/2022有標(biāo)準(zhǔn)工具欄、放置工具欄和導(dǎo)航工具欄。2 2）工具欄）工具欄 4/12/20224/12/2022標(biāo)準(zhǔn)工具欄可進(jìn)行文件操作，畫(huà)面操作，圖件的剪切、復(fù)制、粘貼、選擇、移動(dòng)等操作，還可設(shè)置捕獲網(wǎng)格，如下圖所示。 標(biāo)準(zhǔn)工具欄標(biāo)準(zhǔn)工具欄 標(biāo)準(zhǔn)工具欄 4/12/20224/12/2022放置工具欄如下圖所示。它在PCB元件設(shè)計(jì)中是用得最多的工具欄，圖中從左至右的工具分別用于放置

8、直線、焊盤、過(guò)孔、字符串、位置坐標(biāo)、尺寸標(biāo)注、各種圓弧、矩形填充、銅區(qū)域和進(jìn)行隊(duì)列粘貼。 放置工具欄放置工具欄 放置工具欄 4/12/20224/12/2022PCB庫(kù)編輯器的工作面板和PCB編輯器的大同小異，其中PCB庫(kù)元件管理面板是它所獨(dú)有的。其它面板的使用和PCB編輯器一樣。PCB庫(kù)元件管理面板用于管理庫(kù)文件中的元件，具體將在后面介紹。 3 3）工作面板）工作面板 4/12/20224/12/2022用于顯示當(dāng)前鼠標(biāo)光標(biāo)在工作區(qū)的坐標(biāo)、捕獲柵格的大小以及正在執(zhí)行的命令，其中工作區(qū)坐標(biāo)的原點(diǎn)一般設(shè)置在元件的第一個(gè)焊盤上。執(zhí)行菜單命令：【查看】【狀態(tài)欄】，可以打開(kāi)或關(guān)閉狀態(tài)欄；執(zhí)行菜單命令：

9、【查看】【顯示命令行】，可以打開(kāi)或關(guān)閉命令行。4 4）狀態(tài)欄和命令狀態(tài)行）狀態(tài)欄和命令狀態(tài)行 4/12/20224/12/2022用于開(kāi)啟或關(guān)閉各種工作面板。當(dāng)用戶不小心搞亂了工作面板時(shí)，通過(guò)執(zhí)行菜單命令：【查看】【桌面布局】【Default】，即可恢復(fù)初始界面。5 5）面板管理中心）面板管理中心 4/12/20224/12/2022工作區(qū)是進(jìn)行PCB元件設(shè)計(jì)的地方，所有設(shè)計(jì)都在這里完成。 6 6）工作區(qū)）工作區(qū) 4/12/20224/12/20226.36.3PCBPCB元件的構(gòu)成元件的構(gòu)成通常，我們將PCB元件稱為元件封裝或管腳封裝，它是實(shí)物元件在PCB上的安裝位置，它包含元件的外形輪廓、

10、焊盤的類型、數(shù)量及排列形式等基本信息。4/12/20224/12/2022元件封裝的類型元件封裝的類型元件封裝有插入式封裝技術(shù)（Through Hole Technology，THT）和表貼式封裝技術(shù)（Surface Mounted Technology）兩種類型。插入式封裝元件的體積大，需要占用較大的空間，焊盤需要鉆孔，但它的散熱性能好；安裝元件時(shí)，元件的管腳穿過(guò)電路板，到電路板的另一邊焊接，所以安裝機(jī)械強(qiáng)度好，能承受較大的外力作用。表貼式封裝元件的體積小，焊盤不需要鉆孔，可提高電路板的布局密度，但其散熱性能相對(duì)較差；安裝元件時(shí)，管腳貼著電路板表面焊接，機(jī)械性能較差。4/12/20224/1

11、2/2022PCB元件由元件圖、焊盤和元件屬性三個(gè)部分組成，如下圖所示。PCB元件的組成 焊盤元件屬性元件圖焊盤89101112131476543214/12/20224/12/20221 1）元件圖）元件圖元件圖是PCB元件的輪廓線，本身沒(méi)有電氣意義，只用于表示元件的外形輪廓。元件圖通常畫(huà)在絲印層頂層（元件一般放在PCB的頂層，當(dāng)元件放在PCB的底層時(shí)，元件圖應(yīng)畫(huà)在絲印層底層）。布線時(shí)允許導(dǎo)線跨過(guò)元件圖。4/12/20224/12/20222 2）焊盤）焊盤焊盤是元件的主要電氣部分，它與原理圖元件的管腳相對(duì)應(yīng)，每個(gè)焊盤都有獨(dú)立的編號(hào)。焊盤分為插入式和表貼式兩種。插入式焊盤放在多層上，有焊盤孔

12、；表貼式焊盤放在信號(hào)層的頂層（也有放在底層的，與將該元件放在電路板的哪一邊有關(guān)），這種焊盤沒(méi)有焊盤孔。 4/12/20224/12/20223 3）元件屬性）元件屬性元件屬性包括元件編號(hào)、注釋等。這些文字放在絲印層頂層，可以顯示或不顯示。在一塊電路板中，每一個(gè)元件都必須有自己獨(dú)立的編號(hào)，元件編號(hào)配合焊盤號(hào)就是電氣節(jié)點(diǎn)。4/12/20224/12/20223 3）元件屬性）元件屬性注釋元件編號(hào)管腳焊盤12電阻的原理圖元件和PCB元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系 下圖為電阻的原理圖元件和PCB元件的對(duì)應(yīng)關(guān)系。4/12/20224/12/20226.46.4PCBPCB庫(kù)元件管理面板庫(kù)元件管理面板PCB庫(kù)文件編輯器中

13、有一個(gè)專門的庫(kù)元件管理面板，用于管理庫(kù)文件中的所有元件。它由元件查詢屏蔽窗、元件列表窗、圖元列表窗、元件瀏覽窗和一些按鈕、復(fù)選項(xiàng)組成，如下圖所示。 4/12/20224/12/2022元件查詢屏蔽窗元件列表窗圖元列表窗元件瀏覽窗PCB庫(kù)元件管理面板 跳過(guò)4/12/20224/12/20221 1）元件查詢屏蔽窗）元件查詢屏蔽窗查詢PCB庫(kù)文件中的元件時(shí)，可在該窗口輸入元件名稱或元件名稱的部分字符，只有符合查詢條件的元件才在元件列表窗中顯示出來(lái)。利用它可以提高元件的查找效率。4/12/20224/12/20222 2）元件列表窗）元件列表窗該窗口列出元件庫(kù)中符合查詢條件的所有元件。當(dāng)元件查詢屏蔽

14、窗為空時(shí)，將列出庫(kù)文件中的所有元件。4/12/20224/12/20223 3）圖元列表窗）圖元列表窗該窗口顯示元件列表窗中，選中元件的全部組成圖元，包括直線、圓弧和焊盤等。4/12/20224/12/20224 4）元件瀏覽窗）元件瀏覽窗用于顯示元件列表窗中被選中的元件的形狀。4/12/20224/12/2022面板上的復(fù)選項(xiàng)面板上的復(fù)選項(xiàng)l屏蔽：選中該復(fù)選項(xiàng)時(shí)，將在工作區(qū)高亮顯示庫(kù)元件管理面板上 選擇的對(duì)象，而其它對(duì)象被屏蔽（變暗），屏蔽的程度可 點(diǎn)擊工作區(qū)右下角“屏蔽程度”標(biāo)簽進(jìn)行設(shè)置。l選擇：選中該復(fù)選項(xiàng)，則庫(kù)元件管理面板上選擇的對(duì)象在高亮顯 示的同時(shí)，還將處于被選中的狀態(tài)。l縮放：選

15、中該復(fù)選項(xiàng)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)調(diào)整顯示比例，將庫(kù)元件管 理面板上選擇的對(duì)象最大化顯示在工作區(qū)中。4/12/20224/12/2022面板上的按鈕面板上的按鈕l【適用】：在更改庫(kù)元件管理面板上的參數(shù)或復(fù)選項(xiàng)后，點(diǎn)擊該 按鈕可進(jìn)行刷新，使用新設(shè)置的功能。l【清除】：點(diǎn)擊該按鈕，將清除工作區(qū)的屏蔽狀態(tài)。l【放大】：點(diǎn)擊該按鈕，將鼠標(biāo)光標(biāo)移入工作區(qū)后，光標(biāo)變成一 個(gè)矩形放大框，放大框包圍區(qū)域的內(nèi)容將在PCB面板 下方的瀏覽窗中放大顯示出來(lái)。4/12/20224/12/20226.56.5環(huán)境參數(shù)設(shè)置環(huán)境參數(shù)設(shè)置執(zhí)行菜單命令【工具】【庫(kù)選擇項(xiàng)】，打開(kāi)PCB板選擇項(xiàng)對(duì)話框，如下圖所示。該對(duì)話框可設(shè)置計(jì)量單位，捕

16、獲網(wǎng)格、元件網(wǎng)格、電氣網(wǎng)格、可視網(wǎng)格，還可設(shè)置圖紙的大小和位置等。4/12/20224/12/2022PCB板選擇項(xiàng)對(duì)話框 4/12/20224/12/20226.66.6PCBPCB元件的制作元件的制作1.1.手工制作手工制作PCBPCB元件元件1 1）新建空白）新建空白PCBPCB元件并改名元件并改名將鼠標(biāo)光標(biāo)放在庫(kù)元件管理面板的元件列表窗中點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，將彈出一個(gè)右鍵菜單，如右圖所示。選中右鍵菜單中的“新建空元件”，將建立一個(gè)空元件。雙擊新建的空元件，打開(kāi)PCB庫(kù)元件對(duì)話框，如下圖所示，在對(duì)話框中輸入元件名。 右鍵菜單 4/12/20224/12/2022PCB庫(kù)元件對(duì)話框 4/12/2

17、0224/12/20222 2）放置焊盤）放置焊盤根據(jù)實(shí)物元件的實(shí)際情況，確定焊盤的類型（插入式還是表貼式）、焊盤的大小和排列方式，在工作區(qū)放下所有焊盤。注意焊盤的編號(hào)一般從1開(kāi)始，PCB元件的焊盤號(hào)和原理圖元件相應(yīng)管腳的編號(hào)相同。4/12/20224/12/2022插入式焊盤和表貼式焊盤有以下區(qū)別：插入式焊盤放在多層上，有焊盤孔；表貼式焊盤一般放在頂層上，沒(méi)有焊盤孔。插入式焊盤的默認(rèn)顏色為灰色，表貼式焊盤的默認(rèn)顏色為紅色。由于表貼式焊盤沒(méi)有焊盤孔，所以應(yīng)在其屬性對(duì)話框中將焊盤孔徑設(shè)置為0。特別提示特別提示4/12/20224/12/20223 3）繪制元件圖）繪制元件圖將當(dāng)前板層切換為絲印層

18、，根據(jù)實(shí)物元件的外形輪廓，使用放置工具欄上的直線、圓弧等工具繪制元件圖。將元件圖繪制在絲印層上，是為了在PCB生產(chǎn)出來(lái)后，能夠看到這些圖形。對(duì)于初學(xué)者，在繪制元件圖之前，往往忘記將絲印層切換為當(dāng)前層，這樣元件圖就可能被繪制在其它板層上，若被繪制在頂層或底層，它將變成導(dǎo)體。4/12/20224/12/20224 4）編輯元件屬性）編輯元件屬性制作好元件后，可以對(duì)元件的屬性進(jìn)行編輯。將鼠標(biāo)光標(biāo)放在元件列表窗中要編輯屬性的元件上，點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵，選擇右鍵菜單的“元件屬性”命令，在打開(kāi)的PCB庫(kù)元件對(duì)話框中可設(shè)置元件名、元件的描述信息等。4/12/20224/12/2022手工制作PCB元件時(shí)，一般將元

19、件的第一個(gè)焊盤設(shè)置為坐標(biāo)原點(diǎn)，這樣元件的第一個(gè)焊盤就是元件的參考點(diǎn)。這樣做的好處是比較容易確定其它焊盤的位置。執(zhí)行菜單命令【編輯】【設(shè)定參考點(diǎn)】【引腳1】，就可以將坐標(biāo)原點(diǎn)設(shè)置在第一個(gè)焊盤上。也可以執(zhí)行菜單命令【編輯】【設(shè)定參考點(diǎn)】【位置】，在工作區(qū)中先設(shè)定坐標(biāo)原點(diǎn)，再將第一個(gè)焊盤放在原點(diǎn)上。特別提示特別提示4/12/20224/12/20222.2.使用向?qū)е谱魇褂孟驅(qū)е谱鱌CBPCB元件元件這里以制作元件DIP14為例，介紹使用PCB庫(kù)元件向?qū)е谱鱌CB元件的過(guò)程。要制作的元件DIP14的參數(shù)是：焊盤直徑:60mil，焊盤孔經(jīng):30mil，相鄰焊盤的距離:100mil，兩列焊盤的距離:30

20、0mil，焊盤數(shù)量為14個(gè)。4/12/20224/12/20226.76.7PCBPCB庫(kù)的相關(guān)報(bào)告庫(kù)的相關(guān)報(bào)告完成PCB庫(kù)設(shè)計(jì)后，可以生成某個(gè)元件或整個(gè)庫(kù)的報(bào)告文件；還可以對(duì)PCB庫(kù)進(jìn)行元件規(guī)則檢查，根據(jù)檢查結(jié)果改正錯(cuò)誤。4/12/20224/12/20221.1.生成元件報(bào)告生成元件報(bào)告在庫(kù)元件管理面板的元件列表窗中選中一個(gè)元件，然后執(zhí)行菜單命令【報(bào)告】【元件】，將生成元件報(bào)告。在報(bào)告中列出元件名，元件組成情況。4/12/20224/12/20222.2.生成元件庫(kù)報(bào)告生成元件庫(kù)報(bào)告執(zhí)行菜單命令【報(bào)告】【庫(kù)】，將生成元件庫(kù)報(bào)告。在報(bào)告中列出該元件庫(kù)中的元件數(shù)量以及所有元件的名稱。4/12/

21、20224/12/20223.3.元件規(guī)則檢查元件規(guī)則檢查執(zhí)行菜單命令【報(bào)告】【元件規(guī)則檢查】，彈出元件規(guī)則檢查對(duì)話框，如下圖所示。在該對(duì)話框中設(shè)置好檢查選項(xiàng)后點(diǎn)擊按鈕，將生成元件規(guī)則檢查報(bào)告，在該報(bào)告中列出了所有違反設(shè)計(jì)規(guī)則的元件，以及具體違反哪些設(shè)計(jì)規(guī)則。用戶可根據(jù)報(bào)告，進(jìn)行檢查和改正。4/12/20224/12/2022設(shè)置元件規(guī)則檢查選項(xiàng) 4/12/20224/12/20226.86.8使用自己制作的使用自己制作的PCBPCB元件元件在設(shè)計(jì)項(xiàng)目中使用自己制作的PCB元件的過(guò)程如下： 點(diǎn)擊項(xiàng)目面板上的按鈕，選中彈出菜單中的“追加已有文件到項(xiàng)目中”，打開(kāi)選擇文件添加對(duì)話框，將自己設(shè)計(jì)的PC

22、B元件庫(kù)加入設(shè)計(jì)項(xiàng)目中。 雙擊要套用自制PCB元件的原理圖元件，打開(kāi)原理圖元件屬性對(duì)話框。點(diǎn)擊對(duì)話框右下角元件模型窗的下方的按鈕，將彈出添加模型選擇框，如下圖所示。4/12/20224/12/2022選擇要添加的模型 4/12/20224/12/2022 選擇對(duì)話框中的“Footprint”后，點(diǎn)擊按鈕，彈出PCB模型對(duì)話框，如下圖所示。4/12/20224/12/2022PCB模型對(duì)話框 4/12/20224/12/2022 點(diǎn) 擊 對(duì) 話 框 右 上 角 的 【 瀏 覽 】 按 鈕 ， 打開(kāi)庫(kù)瀏覽對(duì)話框，如下圖所示。在該對(duì)話框的“庫(kù)”窗口選擇自己設(shè)計(jì)的PCB庫(kù)，在左下角的元件列表窗選擇要使用的PCB元件。返回元件屬性對(duì)話框后，在元件模型窗中可看到新加入的PCB元件。退出元件屬性對(duì)話框后，該原理圖就套用了我們自己制作的PCB元件。4/12/20224/12/2022庫(kù)瀏覽對(duì)話框 4/12/20224/12/20226.96.9創(chuàng)建集成元件庫(kù)創(chuàng)建集成元件庫(kù)和以往版本相比，Protel DXP 2004SP2的一個(gè)顯著特點(diǎn)就是提供了集成元件庫(kù)形式的庫(kù)文件，將原理圖庫(kù)和對(duì)應(yīng)的模型庫(kù)，例如，PCB元件封裝庫(kù)、SPICE和信號(hào)完整性模型等捆綁在一起。使用集成庫(kù)文件，極大地方便了用戶在設(shè)計(jì)過(guò)程中的的各種操作