Protel99SE印制電路板設(shè)計(jì)教程第6章PCB元件設(shè)計(jì)課件

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設(shè)計(jì)教程第6章PCB元件設(shè)計(jì)

6.1繪制元件封裝的準(zhǔn)備工作6.2PCB元件設(shè)計(jì)基本界面6.3采用設(shè)計(jì)向?qū)Х绞皆O(shè)計(jì)元件封裝6.4采用手工繪制方式設(shè)計(jì)元件封裝6.5編輯元件封裝6.6元件封裝常見(jiàn)問(wèn)題本章小結(jié)在開(kāi)始繪制封裝之前，首先要做的準(zhǔn)備工作是收集元器件的封裝信息。封裝信息主要來(lái)源于元器件生產(chǎn)廠家提供的用戶(hù)手冊(cè)。若沒(méi)有所需元器件的用戶(hù)手冊(cè)，可以上網(wǎng)查找元器件信息，一般通過(guò)訪問(wèn)元件廠商或供應(yīng)商的網(wǎng)站可以獲得相應(yīng)信息。在查找中也可以通過(guò)搜索引擎進(jìn)行，如或等。如果有些元件找不到相關(guān)資料，則只能依靠實(shí)際測(cè)量，一般要配備游標(biāo)卡尺，測(cè)量時(shí)要準(zhǔn)確，特別是集成塊的管腳間距。元件封裝設(shè)計(jì)時(shí)還必須注意元器件的輪廓設(shè)計(jì)，元器件的外形輪廓一般放在PCB的絲印層上，要求要與實(shí)際元器件的輪廓大小一致。如果元件的外形輪廓畫(huà)得太大，浪費(fèi)了PCB的空間；如果畫(huà)得太小，元件可能無(wú)法安裝。6.1繪制元件封裝的準(zhǔn)備工作返回1.新建元件庫(kù)進(jìn)入PCB元件庫(kù)編輯器后，系統(tǒng)自動(dòng)新建一個(gè)元件庫(kù)，該元件庫(kù)的缺省文件名為PCBLIB1，庫(kù)文件名可以修改。同時(shí)，在元件庫(kù)中，程序已經(jīng)自動(dòng)新建了一個(gè)名為PCBCOMPONENT_1的元件，返回可以用菜單Tools→RenameComponent來(lái)更名。

2.元件庫(kù)管理器PCB元件庫(kù)編輯器中的元件庫(kù)管理器與原理圖庫(kù)元件管理器類(lèi)似，在設(shè)計(jì)管理器中選中BrowsePCBLib可以打開(kāi)元件庫(kù)管理器，在元件庫(kù)管理器中可以對(duì)元件進(jìn)行編輯操作，元件管理器如圖6-2所示。6.3采用設(shè)計(jì)向?qū)Х绞皆O(shè)計(jì)元件封裝6.3.1常用的元件標(biāo)準(zhǔn)封裝Protel99SE的封裝設(shè)計(jì)向?qū)Э梢栽O(shè)計(jì)常見(jiàn)的標(biāo)準(zhǔn)封裝，主要有以下幾類(lèi)。⑴Resistors（電阻）電阻只有兩個(gè)管腳，有插針式和貼片式兩種封裝。隨著電阻功率的不同，電阻的體積大小不同，對(duì)應(yīng)的封裝尺寸也不同。插針式電阻的命名一般以“AXIAL”開(kāi)頭；貼片式電阻的命名可自由定義。圖6-3所示為兩種類(lèi)型的電阻封裝。⑵Diodes（二極管）二極管的封裝與電阻類(lèi)似，不同之處在于二極管有正負(fù)極的分別。圖6-4所示為二極管的封裝。⑶Capacitors（電容）電容一般只有兩個(gè)管腳，通常分為電解電容和無(wú)極性電容兩種，封裝形式也有插針式封裝和貼片式封裝兩種。一般而言，電容的體積與耐壓值和容量成正比。圖6-5所示為電容封裝。⑷DIP（雙列直插封裝）DIP為目前常見(jiàn)的IC封裝形式，制作時(shí)應(yīng)注意管腳數(shù)、同一列管腳的間距及兩排管腳間的間距等。圖6-6所示為DIP封裝圖。⑸SOP（雙列小貼片封裝）⑻LCC（無(wú)引出腳芯片封裝）LCC是一種貼片式封裝，這種封裝的芯片的引腳在芯片的底部向內(nèi)彎曲，緊貼于芯片體，從芯片頂部看下去，幾乎看不到引腳，如圖6-10所示。這種封裝方式節(jié)省了制板空間，但焊接困難，需要采用回流焊工藝，要使用專(zhuān)用設(shè)備。⑼QUAD（方形貼片封裝）QUAD為方形貼片封裝，與LCC封裝類(lèi)似，但引腳沒(méi)有向內(nèi)彎曲，而是向外伸展，焊接方便。QUAD封裝包括QFG系列，如圖6-11所示。

⑽BGA（球形柵格陣列封裝）BGA為球形柵格陣列封裝，與PGA類(lèi)似，主要區(qū)別在于這種封裝中的引腳只是一個(gè)焊錫球狀，焊接時(shí)熔化在焊盤(pán)上，無(wú)需打孔，如圖6-12所示。⑾SBGA（錯(cuò)列球形柵格陣列封裝）SBGA與BGA封裝相似，區(qū)別在于其引腳排列方式為錯(cuò)開(kāi)排列，利于引腳出線(xiàn)，如圖6-13所示。

⑿EdgeConnectors（邊沿連接）EdgeConnectors為邊沿連接封裝，是接插件的一種，常用于兩塊板之間的連接，便于一體化設(shè)計(jì)，如計(jì)算機(jī)中的PCI接口板。其封裝如圖6-14所示。

⑵單擊Next按鈕，進(jìn)入元件設(shè)計(jì)向?qū)?，屏幕彈出圖6-16所示的對(duì)話(huà)框，用于設(shè)定元件的基本封裝，共有12種供選擇，包括電阻、電容、二極管、連接器及常用的集成電路封裝等，圖中選中的為雙列直插式元件DIP，對(duì)話(huà)框下方的下拉列表框用于設(shè)置使用的單位制。⑶選中元件的基本封裝后，單擊Next按鈕，屏幕彈出圖6-17所示的對(duì)話(huà)框，用于設(shè)定焊盤(pán)的直徑和孔徑，可直接修改圖中的尺寸。圖6-17設(shè)置焊盤(pán)尺寸圖6-18設(shè)置焊盤(pán)間距⑸定義好焊盤(pán)間距后，單擊Next按鈕，屏幕彈出圖6-19所示的對(duì)話(huà)框，用于設(shè)置元件邊框的線(xiàn)寬，圖中設(shè)置為10mil。⑹定義好線(xiàn)寬后，單擊Next按鈕，屏幕彈出圖6-20所示的對(duì)話(huà)框，用于設(shè)置元件的管腳數(shù)，圖中設(shè)置為16。圖6-19設(shè)置邊框的線(xiàn)寬圖6-20設(shè)置元件的管腳數(shù)⑺定義管腳數(shù)后，單擊Next按鈕，屏幕彈出圖6-21所示的對(duì)話(huà)框，用于設(shè)置元件封裝名，圖中設(shè)置為DIP16。名稱(chēng)設(shè)置完畢，單擊Next按鈕，屏幕彈出設(shè)計(jì)結(jié)束對(duì)話(huà)框，單擊Finish按鈕結(jié)束元件設(shè)計(jì)，屏幕顯示剛設(shè)計(jì)好的元件，如圖6-22所示。

采用設(shè)計(jì)向?qū)Э梢钥焖倮L制元件的封裝形式，繪制時(shí)應(yīng)了解元件的外形尺寸，并合理選用基本封裝。對(duì)于集成塊應(yīng)特別注意元件的管腳間距和相鄰兩排管腳的間距，并根據(jù)管腳大小設(shè)置好焊盤(pán)尺寸及孔徑。圖6-21設(shè)置元件名稱(chēng)圖6-22設(shè)計(jì)好的DIP16返回⑵執(zhí)行菜單Tools→LibraryOptions設(shè)置文檔參數(shù)，將可視柵格1設(shè)置為5mil，可視柵格2設(shè)置為20mil，捕獲柵格設(shè)置為5mil。⑶執(zhí)行Edit→Jump→Reference將光標(biāo)跳回原點(diǎn)（0，0）。⑷執(zhí)行菜單Place→Pad放置焊盤(pán)，按下〈Tab〉鍵，彈出焊盤(pán)的屬性對(duì)話(huà)框，設(shè)置參數(shù)如下。X-Size：80mil；Y-Size：25mil；Shape：Round；Designator：1；Layer：TopLayer；其它默認(rèn)。退出對(duì)話(huà)框后，將光標(biāo)移動(dòng)到原點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)左鍵，將焊盤(pán)1放下。

⑸依次以50mil為間距放置焊盤(pán)2～4。⑹對(duì)稱(chēng)放置另一排焊盤(pán)5～8，兩排焊盤(pán)間的間距為220mil。⑺雙擊焊盤(pán)1，在彈出的對(duì)話(huà)框中的Shape下拉列表框中選擇Rectangle，定義焊盤(pán)1的形狀為矩形，設(shè)置好的焊盤(pán)如圖6-24所示。⑻繪制SOP8的外框。將工作層切換到TopOverlay，執(zhí)行菜單Place→Track放置連線(xiàn)，執(zhí)行菜單Place→Arc放置圓弧，線(xiàn)寬均設(shè)置為10mil，外框繪制完畢的元件如圖6-23所示。⑼執(zhí)行菜單Edit→SetReference→Pin1，將元件參考點(diǎn)設(shè)置在管腳1。⑽執(zhí)行菜單Tools→RenameComponent，將元件名修改為SOP8。⑾執(zhí)行菜單保存當(dāng)前元件。返回6.5編輯元件封裝編輯元件封裝，就是對(duì)已有的元件封裝的屬性進(jìn)行修改，使之符合要求。1.修改元件封裝庫(kù)中的元件修改元件封裝庫(kù)中的某個(gè)元件，先進(jìn)入元件庫(kù)編輯器，選擇打開(kāi)要編輯的元件庫(kù)，在元件瀏覽器中選中要編輯的元件，窗口就會(huì)顯示出此元件的封裝圖，若要修改元件封裝的焊盤(pán)，用鼠標(biāo)左鍵雙擊要修改的焊盤(pán)，出現(xiàn)此引腳焊盤(pán)的屬性對(duì)話(huà)框，在對(duì)話(huà)框中就可以修改引腳焊盤(pán)的編號(hào)、形狀、直徑、鉆孔直徑等參數(shù)；若要修改元件外形，可以用鼠標(biāo)點(diǎn)取某一條輪廓線(xiàn)，再次單擊它的非控點(diǎn)部分，移動(dòng)鼠標(biāo)，即可改變其輪廓線(xiàn)，或者刪除原來(lái)的輪廓線(xiàn)，重新繪制新的輪廓線(xiàn)。元件修改后，執(zhí)行菜單，將結(jié)果保存。6.6元件封裝常見(jiàn)問(wèn)題在元件封裝設(shè)計(jì)中，通常會(huì)出現(xiàn)一些錯(cuò)誤，這對(duì)PCB的設(shè)計(jì)將產(chǎn)生不良影響。

1.機(jī)械錯(cuò)誤機(jī)械錯(cuò)誤在元件規(guī)則檢查中是無(wú)法出來(lái)的，因此設(shè)計(jì)時(shí)需要特別小心。⑴焊盤(pán)大小不合適，尤其是焊盤(pán)的內(nèi)徑選擇太小，元件引腳無(wú)法插進(jìn)焊盤(pán)。⑵焊盤(pán)間的間距以及分布與實(shí)際元件不符，導(dǎo)致元件無(wú)法在封裝上安裝。⑶帶安裝定位孔的元件未在封裝中設(shè)計(jì)定位孔，導(dǎo)致元件無(wú)法固定。⑷封裝的外形輪廓小于實(shí)際元件，可能出現(xiàn)由于布局時(shí)元件安排比較緊密，導(dǎo)致元件排得太擠，甚至無(wú)法安裝。⑸接插件的出線(xiàn)方向與實(shí)際元件的出線(xiàn)方向不一致，造成焊接時(shí)無(wú)法調(diào)整。

⑹絲印層的內(nèi)容放置在信號(hào)所在層上，導(dǎo)致元件焊盤(pán)無(wú)法連接或短路。2.電氣錯(cuò)誤

電氣錯(cuò)誤通?？梢酝ㄟ^(guò)元件規(guī)則檢查（Reports→ComponentRuleCheck），或者在載入網(wǎng)絡(luò)表文件時(shí)，由軟件系統(tǒng)檢查出來(lái)，因此可以根據(jù)出錯(cuò)信息找到錯(cuò)誤并修改。⑴原理圖元件的引腳編號(hào)與元件封裝的焊盤(pán)編號(hào)不一致。⑵焊盤(pán)編號(hào)定義過(guò)程中出現(xiàn)重復(fù)定義。以上錯(cuò)誤可以通過(guò)編輯焊盤(pán)編號(hào)，圖6-25所示二極管中，在原理圖中元件管腳定義為1