Protel DXP 2004 SP2印制電路板設(shè)計(jì)教程 課件 項(xiàng)目5 元器件封裝設(shè)計(jì)

制作團(tuán)隊(duì)：郭勇、陳開洪、吳榮海項(xiàng)目5元器件封裝設(shè)計(jì)主要內(nèi)容任務(wù)5.1認(rèn)知元器件封裝任務(wù)5.2

采用設(shè)計(jì)向?qū)Х绞皆O(shè)計(jì)元器件封裝任務(wù)5.3

采用手工繪制方式設(shè)計(jì)元器件封裝任務(wù)5.4

元器件封裝編輯技能實(shí)訓(xùn)7元器件封裝設(shè)計(jì)項(xiàng)目5元器件封裝設(shè)計(jì)任務(wù)5.1認(rèn)知元器件封裝

1.設(shè)計(jì)元器件封裝前的準(zhǔn)備工作在設(shè)計(jì)封裝之前，首先要收集元器件的封裝信息。封裝信息一般通過訪問該元器件的廠商或供應(yīng)商網(wǎng)站可以獲得相應(yīng)信息，也可以通過搜索引擎進(jìn)行查找。如果有些元器件找不到相關(guān)資料，則只能依靠實(shí)際測(cè)量，一般需要配備游標(biāo)卡尺。

2.常用元器件及其封裝

（1）固定電阻

固定電阻的封裝尺寸主要決定于其額定功率及工作電壓等級(jí)，這兩項(xiàng)指標(biāo)的數(shù)值越大，電阻的體積就越大，電阻常見的封裝有通孔式和貼片式兩類。

（2）二極管

常見的二極管的尺寸大小主要取決于額定電流和額定電壓，從微小的貼片式、玻璃封裝、塑料封裝到大功率的金屬封裝，尺寸相差很大。（3）發(fā)光二極管與LED七段數(shù)碼管

發(fā)光二極管與LED數(shù)碼管主要用于狀態(tài)顯示和數(shù)碼顯示，其封裝差別較大，若不能符合實(shí)際需求，則需要自行設(shè)計(jì)。

（4）電容

電容主要參數(shù)為容量及耐壓，對(duì)于同類電容而言，體積隨著容量和耐壓的增大而增大，常見的外觀為圓柱形、扁平形和方形，常用的封裝有通孔式和貼片式

（5）三極管/場(chǎng)效應(yīng)管/可控硅

三極管/場(chǎng)效應(yīng)管/可控硅屬于晶體管，其外形尺寸與器件的額定功率、耐壓等級(jí)及工作電流有關(guān)，常用封裝有通孔式和貼片式。

（6）集成電路

1）DIP（雙列直插式封裝）DIP為目前比較普及的集成塊封裝形式，引腳從封裝兩側(cè)引出，貫穿PCB，在底層進(jìn)行焊接，封裝材料有塑料和陶瓷兩種。一般引腳中心間距100mil，封裝寬度有300mil、400mil和600mil三種，引腳數(shù)4～64，封裝名一般為DIP-*或DIP*。制作時(shí)應(yīng)注意引腳數(shù)、同一列引腳的間距及兩排引腳間的間距等。

2）SIP（單列直插式封裝）SIP封裝的引腳從封裝的一側(cè)引出，排列成一條直線，一般引腳中心間距100mil，引腳數(shù)2～23，封裝名一般為SIP-*或SIP*。

3）SOP（雙列小貼片封裝，也稱SOIC）SOP是一種貼片的雙列封裝形式，引腳從封裝兩側(cè)引出，呈L字形，封裝名一般為SOP-*、SOIC*。幾乎每一種DIP封裝的芯片均有對(duì)應(yīng)的SOP封裝，與DIP封裝相比，SOP封裝的芯片體積大大減少。

4）PGA（引腳柵格陣列）、SPGA（錯(cuò)列引腳柵格陣列）PGA是一種傳統(tǒng)的封裝形式，其引腳從芯片底部垂直引出，整齊地分布在芯片四周，早期的80X86CPU均是使用這種封裝形式。SPGA與PGA封裝相似，區(qū)別在于其引腳排列方式為錯(cuò)開排列，利于引腳出線，封裝名一般為PGA*。

5）PLCC（無引出腳芯片封裝）PLCC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，封裝名一般為PLCC*。

這種封裝方式節(jié)省了PCB制板空間，但焊接比較困難，需要采用回流焊工藝，要使用專用的設(shè)備。6）QUAD（方形貼片封裝）QUAD為方形貼片封裝，與LCC封裝類似，但其引腳沒有向內(nèi)彎曲，而是向外伸展，焊接比較方便。封裝主要包括PQFP*、TQFP*及CQFP*等。

7）BGA（球形柵格陣列封裝）BGA為球形柵格陣列封裝，與PGA類似，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)熔化在焊盤上，無需打孔。同類型封裝還有SBGA，與BGA的區(qū)別在于其引腳排列方式為錯(cuò)開排列，利于引腳出線。BGA封裝主要包括BGA*、FBGA*、E-BGA*、S-BGA*及R-BGA*等。任務(wù)5.2采用設(shè)計(jì)向?qū)Х绞皆O(shè)計(jì)元器件封裝執(zhí)行菜單“文件”→“新的”→“庫”→“PCB元件庫”，系統(tǒng)打開PCB庫編輯窗口，自動(dòng)生成一個(gè)名為“PcbLib1.PcbLib”的元器件封裝庫，并新建元器件封裝PCBCOMPONENT_1。5.2.1創(chuàng)建PCB元器件庫圖5-17PCB庫編輯窗口新建的元器件庫5.2.2采用元器件向?qū)гO(shè)計(jì)TEA2025的封裝

1.查找TEA2025的封裝信息

元器件封裝信息可以通過元器件手冊(cè)查找，也可以通過搜索引擎搜索。如下圖所示為TEA2025的封裝信息，有兩種封裝，即雙列直插式（DIP）16腳和雙列貼片式（SO）20腳，貼片式芯片比雙列直插式芯片多4個(gè)接地引腳。

2.使用設(shè)計(jì)向?qū)ЮL制雙列貼片式封裝S020

雙列貼片封裝的焊盤形狀為矩形，焊盤尺寸選擇2.2mm×0.6mm，略大于圖中的0.49mm，主要是為了元器件更易貼放；相鄰焊盤間距1.27mm，兩排焊盤中心間距9.3mm。1）進(jìn)入PCB元器件庫編輯器后，執(zhí)行菜單“工具”→“新元件”命令，屏幕彈出“元件封裝向?qū)А?，如圖5-22所示，選擇“下一步”按鈕進(jìn)入設(shè)計(jì)向?qū)Р⒆詣?dòng)進(jìn)入元器件封裝設(shè)計(jì)；若選擇“取消”按鈕則進(jìn)入手工設(shè)計(jì)狀態(tài)，并自動(dòng)生成一個(gè)新元器件。圖5-22元件封裝向?qū)?）進(jìn)入元件封裝向?qū)Ш髥螕簟跋乱徊健卑粹o，屏幕彈出圖5-23所示的對(duì)話框，用于選擇元器件封裝類型，共有12種供選擇，包括電阻、電容、二極管、連接器及集成電路常用封裝等，圖中選中的為雙列小貼片式元件SOP，“選擇單位”的下拉列表框用于設(shè)置單位制，圖中設(shè)置為Metric（公制，單位mm）。圖5-23元件封裝類型選擇3）選中元器件封裝類型后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出圖5-24所示的對(duì)話框，用于設(shè)定焊盤的尺寸，修改焊盤尺寸為2.2mm×0.6mm。圖5-24設(shè)置焊盤尺寸4）定義好焊盤的尺寸后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出圖5-25所示的對(duì)話框，用于設(shè)置相鄰焊盤的間距和兩排焊盤中心之間的距離，圖中分別設(shè)置為1.27mm和9.3mm。圖5-25設(shè)置焊盤間距5）定義好焊盤間距后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出圖5-26所示的對(duì)話框，用于設(shè)置元器件輪廓寬度值，圖中設(shè)置為0.2mm。圖5-26設(shè)置輪廓寬度值6）定義好輪廓寬度值后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出圖5-27所示的對(duì)話框，用于設(shè)置元器件的引腳數(shù)，圖中設(shè)置為20。圖5-27設(shè)置元器件引腳數(shù)7）定義引腳數(shù)后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出圖5-28所示的對(duì)話框，用于設(shè)置元器件封裝名，本例中設(shè)置為SO20。名稱設(shè)置完畢，單擊“Next”按鈕，屏幕彈出設(shè)計(jì)結(jié)束對(duì)話框，單擊“Finish”按鈕結(jié)束元器件封裝設(shè)計(jì)，屏幕顯示設(shè)計(jì)好的元器件封裝，如圖5-29所示。圖5-28設(shè)置封裝名稱圖5-29設(shè)計(jì)好的SO封裝

3.使用“元器件向?qū)А痹O(shè)計(jì)雙列直插式封裝DIP16TEA2025雙列直插式封裝信息如下圖所示，從圖中可以看出，封裝相鄰焊盤間距100mil，兩排焊盤間距300mil

，焊盤孔徑選擇25mil。TEA2025的DIP封裝信息

1）進(jìn)入設(shè)計(jì)向?qū)Ш螅趫D5-23所示的封裝類型選擇中選擇“Dualin-LinePackage（DIP）”基本封裝。在“選擇單位”下拉列表框中設(shè)置單位制為Imperial（英制）。2）選中元器件封裝類型后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出圖5-32所示的對(duì)話框，用于設(shè)定焊盤的尺寸和孔徑，設(shè)置焊盤尺寸為100mil×50mil，孔徑為25mil。圖5-32設(shè)置焊盤尺寸圖5-33設(shè)計(jì)好的DIP封裝

3）定義好焊盤的尺寸后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出“焊盤間距設(shè)置”對(duì)話框，用于設(shè)置相鄰焊盤的間距和兩排焊盤中心之間的距離，分別設(shè)置為100mil和300mil；設(shè)置完畢單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出“輪廓寬度值設(shè)置”對(duì)話框，設(shè)置輪廓寬度為10mil；定義好輪廓寬度值后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出“元件的引腳數(shù)設(shè)置”對(duì)話框，設(shè)置引腳數(shù)為16。4）定義引腳數(shù)后，單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出“元件封裝名設(shè)置”對(duì)話框，設(shè)置元器件封裝名為DIP-16，名稱設(shè)置完畢，單擊“Next”按鈕，屏幕彈出設(shè)計(jì)結(jié)束對(duì)話框，單擊“Finish”按鈕結(jié)束元件封裝設(shè)計(jì)，屏幕顯示設(shè)計(jì)好的元件封裝，如圖5-33所示。

3）定義好焊盤的尺寸后，單擊“下一步”按鈕，設(shè)置相鄰焊盤的間距和兩排焊盤中心之間的距離，分別設(shè)置為100mil和300mil；設(shè)置完畢單擊“下一步”按鈕，設(shè)置輪廓寬度為10mil；單擊“下一步”按鈕，屏幕彈出“元件的引腳數(shù)設(shè)置”對(duì)話框，設(shè)置引腳數(shù)為16。4）定義引腳數(shù)后，單擊“下一步”按鈕，設(shè)置元器件封裝名為DIP-16，名稱設(shè)置完畢，單擊“Next”按鈕，單擊“Finish”按鈕結(jié)束元件封裝設(shè)計(jì)，屏幕顯示設(shè)計(jì)好的元件封裝，如圖5-33所示。圖5-33設(shè)計(jì)好的DIP封裝任務(wù)5.3采用手工繪制方式設(shè)計(jì)元器件封裝1）創(chuàng)建新的元器件封裝AXIAL-0.1。

2）執(zhí)行菜單“工具”→“庫選擇項(xiàng)”命令設(shè)置文檔參數(shù)，將“單位”設(shè)置為“Imperial”，將可視網(wǎng)格的網(wǎng)格1設(shè)置為5mil、網(wǎng)格2設(shè)置為20mil，將捕獲柵格的X、Y均設(shè)置為5mil。3）執(zhí)行菜單“工具”→“優(yōu)先設(shè)定”命令，在彈出的對(duì)話框中選擇“Display”選項(xiàng)，選中“原點(diǎn)標(biāo)記”復(fù)選框，設(shè)置坐標(biāo)原點(diǎn)標(biāo)記為顯示狀態(tài)。任務(wù)5.3.1立式電阻封裝設(shè)計(jì)4）執(zhí)行菜單“編輯”→“跳轉(zhuǎn)到”→“參考”命令，將光標(biāo)跳回原點(diǎn)（0，0）。5）放置焊盤。執(zhí)行菜單“放置”→“焊盤”命令，按下<Tab>鍵，彈出“焊盤”對(duì)話框，將“X-尺寸”和“Y-尺寸”設(shè)置為60mil，“孔徑”設(shè)置為30mil，焊盤的“標(biāo)識(shí)符”設(shè)置為1，其它默認(rèn)，單擊“確認(rèn)”按鈕退出對(duì)話框，將光標(biāo)移動(dòng)到坐標(biāo)原點(diǎn)，單擊將焊盤1放下，以160mil為間距放置焊盤2。

6）繪制元器件輪廓。將工作層切換到TopOverlay，執(zhí)行菜單“放置”→“圓”命令，將光標(biāo)移到焊盤1的中心，單擊確定圓心，按下<Tab>鍵，彈出圓弧屬性對(duì)話框，將“半徑”設(shè)置為40mil，“寬”設(shè)置為5mil，其它默認(rèn)，單擊“確認(rèn)”。執(zhí)行菜單“放置”→“直線”命令，放置后雙擊直線，將其“寬”設(shè)置為5mil。7）執(zhí)行菜單“編輯”→“設(shè)置參考點(diǎn)”→“引腳1”命令，將元器件的參考點(diǎn)設(shè)置在焊盤1。8）執(zhí)行菜單“文件”→“保存”，至此立式電阻封裝設(shè)計(jì)完。SOT-89封裝信息如圖所示。設(shè)計(jì)要求：采用貼片式設(shè)計(jì)，封裝名稱SOT-89，封裝尺寸參考封裝信息和實(shí)際元器件情況。5.3.2貼片三極管封裝SOT-89設(shè)計(jì)1）創(chuàng)建新元器件SOT-89。執(zhí)行菜單“工具”→“新元件”命令，屏幕彈出“元件設(shè)計(jì)向?qū)А保瑔螕簟叭∠卑粹o進(jìn)入手工設(shè)計(jì)狀態(tài)，系統(tǒng)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)名為“PCBCOMPONENT_1”的新元器件封裝。執(zhí)行菜單“工具”→“元件屬性”命令，在彈出的對(duì)話框中將“名稱”修改為“SOT-89”。2）執(zhí)行菜單“工具”→“庫選擇項(xiàng)”命令設(shè)置文檔參數(shù)，將“單位”設(shè)置為“Metric”（公制）。3）執(zhí)行菜單“工具”→“庫選擇項(xiàng)”命令設(shè)置文檔參數(shù)，將“可視網(wǎng)格”的“網(wǎng)格1”設(shè)置為0.1mm、“網(wǎng)格2”設(shè)置為1mm，將“捕獲網(wǎng)格”的“X”、“Y”均設(shè)置為0.1mm。4）執(zhí)行菜單“編輯”→“跳轉(zhuǎn)到”→“參考”命令，將光標(biāo)跳回原點(diǎn)。5）放置貼片焊盤。執(zhí)行菜單“放置”→“焊盤”命令，按下<Tab>鍵，屏幕彈出“焊盤”對(duì)話框，如圖設(shè)置尺寸。6）修改焊盤2尺寸。雙擊焊盤2，屏幕彈出“焊盤”對(duì)話框，將“Y-尺寸”修改為1.8mm，移動(dòng)焊盤實(shí)現(xiàn)底邊對(duì)齊。7）放置散熱用的焊盤。參考圖5-36，在相應(yīng)位置放置散熱焊盤，散熱用焊盤與焊盤2相連。雙擊該焊盤，在彈出的“焊盤”對(duì)話框中將“標(biāo)識(shí)符”設(shè)置為2，將焊盤的“X-尺寸”設(shè)置為1.9mm，“Y-尺寸”設(shè)置為3.2mm，“形狀”設(shè)置為Octagonal（八角形），設(shè)置完畢單擊“確認(rèn)”按鈕關(guān)閉對(duì)話框并將焊盤移動(dòng)到合適的位置。圖5-36SOT-89設(shè)計(jì)過程8）繪制元器件輪廓。將工作層切換到TopOverlay，執(zhí)行菜單“放置”→“直線”命令，按下<Tab>鍵，屏幕彈出“導(dǎo)線”對(duì)話框，將“寬”設(shè)置為0.2mm，參照?qǐng)D5-36所示放置直線，完成元器件輪廓繪制。9）放置引腳1指示。執(zhí)行菜單“放置”→“圓”命令，將光標(biāo)移動(dòng)到引腳1左側(cè)，單擊定義圓環(huán)中心，移動(dòng)鼠標(biāo)確定圓環(huán)大小，再次單擊放置圓環(huán)。10）執(zhí)行菜單“編輯”→“設(shè)置參考點(diǎn)”→“引腳1”命令，將元器件封裝的參考點(diǎn)設(shè)置在焊盤1。11）執(zhí)行菜單“文件”→“保存”，保存當(dāng)前元器件完成貼片晶體管封裝設(shè)計(jì)。5.3.3帶散熱片的元器件封裝設(shè)計(jì)

某些元器件需要使用散熱片，如大、中功率三極管，在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)需要預(yù)留散熱片的空間，為準(zhǔn)確進(jìn)行定位，可以在設(shè)計(jì)元器件封裝時(shí)，直接在絲網(wǎng)層上確定散熱片的占用范圍，這樣在PCB中放置元器件封裝后，絲網(wǎng)層上自動(dòng)為散熱片預(yù)留位置。1）采用與前面相同的方法創(chuàng)建新元器件TO-220V。2）將單位制設(shè)置為公制。3）將“可視網(wǎng)格”的“網(wǎng)格1”設(shè)置為0.5mm、“網(wǎng)格2”設(shè)置為2.5mm，將“捕獲網(wǎng)格”的“X”、“Y”均設(shè)置為0.5mm。4）將光標(biāo)跳回坐標(biāo)原點(diǎn)（0，0）。5）放置焊盤。執(zhí)行菜單“放置”→“焊盤”命令，將焊盤的“孔徑”設(shè)置為1.2mm，“X-尺寸”設(shè)置為2mm，“Y-尺寸”設(shè)置為3mm，“形狀”設(shè)置為Round（圓形），“標(biāo)識(shí)符”設(shè)置為1，“層”設(shè)置Multi-Layer（多層），其它默認(rèn)，將光標(biāo)移動(dòng)到原點(diǎn)，單擊鼠標(biāo)左鍵將焊盤1放下。以水平2.5mm為間距放置焊盤2和焊盤3，如圖5-39a所示。6）繪制散熱片輪廓。將工作層切換到TopOverlay，執(zhí)行菜單“放置”→“直線”命令，按下<Tab>鍵，屏幕彈出“導(dǎo)線”對(duì)話框，將“寬”設(shè)置為0.2mm，根據(jù)圖5-38所示的尺寸，參考圖5-39b放置直線完成散熱片輪廓設(shè)計(jì)，圖中相鄰直線間距3mm。

7）設(shè)置焊盤1的形狀為矩形，以便識(shí)別。雙擊焊盤1，屏幕彈出焊盤屬性對(duì)話框，單擊“形狀”后的下拉列表框，將其設(shè)置為“Rectangle”（矩形）。8）設(shè)置參考點(diǎn)為焊盤1。9）保存元器件封裝完成設(shè)計(jì)。任務(wù)5.4元器件封裝編輯

1.設(shè)置底層元器

在雙面板以上的PCB設(shè)計(jì)中，有時(shí)需要在底層放置貼片元器件，而在元器件封裝庫中貼片元器件默認(rèn)的焊盤層為TopLayer，絲印層為Topoverlay。

在PCB設(shè)計(jì)窗口中雙擊要編輯的元器件封裝，屏幕彈出圖5-40所示的“元件屬性”對(duì)話框，在“元件屬性”欄中設(shè)置“層”為BottomLayer，單擊“確認(rèn)”按鈕。

2.直接在PCB圖中修改元器件封裝的焊盤編號(hào)

在PCB設(shè)計(jì)中如果某些元器件的原理圖中的引腳號(hào)和印制板中的焊盤編號(hào)不同，在自動(dòng)布局時(shí)，這些元器件的網(wǎng)絡(luò)飛線會(huì)丟失或出錯(cuò)，實(shí)際設(shè)計(jì)中可以通過直接編輯焊盤屬性的方式，修改焊盤的編號(hào)來達(dá)到引腳匹配的目的。

編輯元器件封裝的焊盤可以直接雙擊要修