《電子線路CAD教程-基于Altium Designer平臺》課件第8章 PCB元件封裝圖編輯與創(chuàng)建

2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺第8章PCB元件封裝圖編輯與創(chuàng)建8.1創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件8.2在PCB庫文件中創(chuàng)建元件的PCB封裝圖舉例8.3PCB封裝圖庫元件管理與維護8.4添加3D模型

在PCB設計過程中，由于四個方面的原因，可能需要創(chuàng)建元件封裝圖庫。創(chuàng)建PCB封裝元件庫文件與元件封裝圖不僅必要，而且也是PCB編輯的基本技能之一，一個有經(jīng)驗的PCB設計者往往并不會直接使用系統(tǒng)提供的元件封裝圖。為此，AltiumDesigner提供了多種方式制作元件封裝圖，既有傳統(tǒng)手工方式，也提供了操作方便的制作向?qū)А?/p>

2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.1創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件

在AltiumDesigner中，可創(chuàng)建如下類型的PCB封裝圖元件庫文件：

(1)在集成庫文件包(.LibPkg)內(nèi)創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件(.PcbLib)；

(2)在設計項目內(nèi)創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件(.PcbLib)；

(3)不隸屬于設計項目或集成庫文件的PCB封裝圖元件庫文件(.PcbLib)。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.1.1在用戶集成庫文件中創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件1.創(chuàng)建集成庫文件

為方便各類型用戶元件庫文件的管理，強烈建議用戶創(chuàng)建自己的集成元件庫文件(.LibPkg)。.LibPkg集成庫文件記錄了各類型庫文件，如電氣圖形符號庫文件(.SchLib)、PCB封裝圖庫文件(.PcbLib)等的存放位置，擴展名為.LibPkg的集成庫文件編譯后可生成擴展名為.IntLib的集成庫文件。

創(chuàng)建集成庫文件包(.LibPkg)操作過程如下：(1)執(zhí)行“File”菜單下的“New\Project\IntegratedLibrary”命令，創(chuàng)建集成庫文件包(Integrated_Library1.LibPkg)，如圖8.1.1所示。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺(2)執(zhí)行“File”菜單下的“SaveProjectAs…”(項目另存為)命令，將新生成的集成庫文件包Integrated_Library1.LibPkg改名并保存到存儲介質(zhì)，如硬盤上特定文件夾(目錄)下(即在文件保存操作過程中可指定集成庫文件包存放位置)。圖8.1.1創(chuàng)建集成元件庫文件包

系統(tǒng)自動用Integrated_Library1.LibPkg作為第一個新創(chuàng)建集成庫文件名。

2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺2.在集成庫文件中創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件(.PcbLib)

集成庫文件(.LibPkg)打開后，可通過如下步驟在集成庫文件內(nèi)創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件：(1)執(zhí)行“Flie”菜單下的“New\Library\PCBLibrary”(創(chuàng)建新的PCB封裝圖庫文件)命令。這時系統(tǒng)先在集成庫內(nèi)創(chuàng)建“SourceDocuments”文件夾，然后在該文件夾下創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件PcbLib1.PcbLib，并自動進入元件封裝圖編輯狀態(tài)，如圖8.1.2所示。圖8.1.2創(chuàng)建PCB封裝圖庫文件并自動進入PCB元件封裝圖編輯狀態(tài)

(2)執(zhí)行“File”菜單下的“Save”或“SaveAs…”，將新生成的PCB元件封裝圖庫元件文件PcbLib1.PcbLib重新命名并保存到硬盤上指定文件夾下。8.1.2在設計項目內(nèi)創(chuàng)建PCB封裝圖元件庫文件可按如下步驟在設計項目內(nèi)創(chuàng)建用戶的PCB封裝圖庫文件：

(1)執(zhí)行“File”菜單下的“New\Library\PCBLibrary”命令，在當前項目文件內(nèi)，創(chuàng)建PCB封裝圖庫文件，并自動進入PCB封裝圖庫文件編輯狀態(tài)，如圖8.1.3所示。圖8.1.3創(chuàng)建PCB封裝庫文件(2)執(zhí)行“File”菜單下的“Save”或“SaveAs…”，將新生成的PCB封裝庫元件文件PcbLib1.PcbLib重新命名并保存到硬盤上指定文件夾下2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.1.3創(chuàng)建項目PCB元件封裝圖庫

為便于技術(shù)交流、檢查、審核，在完成了PCB板設計后，最好執(zhí)行“Design”菜單下的“MakePCBLibrary”命令，從當前PCB設計文件內(nèi)提取所有元件封裝圖到特定的PCB元件庫文件中(庫文件名與PCB設計文件名相同，擴展名為.PcbLib)。當然，也可以通過執(zhí)行“Design”菜單下的“MakeIntegratedLibrary”命令自動生成包含電氣圖形和PCB封裝圖在內(nèi)的設計項目集成庫文件。8.2在PCB庫文件中創(chuàng)建元件的PCB封裝圖舉例8.2.1在PCB封裝庫文件中手工創(chuàng)建元件封裝圖

基于DXP平臺的PCB庫元件編輯器提供了多種元件PCB封裝圖創(chuàng)建方式，操作過程簡單明了，本節(jié)通過典型實例演示不同方式創(chuàng)建元件PCB封裝圖的操作過程。

下面以創(chuàng)建一個直徑D為8.0mm，引腳間距F為3.5mm的徑向引線電解電容PCB封裝圖為例，介紹手工創(chuàng)建元件PCB封裝圖的操作過程。標準尺寸電解電容尺寸參數(shù)如圖8.2.1所示。圖8.2.1標準電解電容尺寸2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺(1)在封裝圖編輯狀態(tài)下，執(zhí)行“Tools”菜單下的“NewBlankComponent”(新的空白元件)命令，在User_THC.PcbLib(假設已經(jīng)創(chuàng)建了該文件)封裝圖庫文件中創(chuàng)建一個名為PCBCOMPONENT_1的元件，如圖8.2.2所示。圖8.2.2在PCB庫文件中創(chuàng)建元件封裝圖(2)借助“PageUp”、“PageDown”鍵或(通過工具欄上的放大、縮小工具)調(diào)整PCB封裝圖編輯區(qū)的大小。(3)執(zhí)行“Tools”菜單下的“LibraryOptions…”命令，設置電氣捕獲網(wǎng)格、元件網(wǎng)格的參數(shù)。(4)執(zhí)行“Place”菜單下的“Pad”(焊盤)命令(或借助“放置工具”中的“焊盤”工具)，在參考原點處放置第1個焊盤(即電解電容正極)。在焊盤未固定前可按下TAB健(如果焊盤已經(jīng)固定，可將鼠標箭頭移到焊盤上雙擊)，進入圖8.2.4所示焊盤屬性窗口內(nèi)，設置焊盤的參數(shù)。圖8.2.4焊盤屬性

從圖8.2.1可知元件引腳直徑為0.6±0.1mm，即引腳直徑最大偏差為0.7mm，因此焊盤孔徑可取0.8或0.9mm，外徑取1.5mm。按同樣方法，放置第2個焊盤，其位置坐標XY分別為3.5mm、0。(5)在TopOverlay(頂層絲印層)層內(nèi)，利用“中心畫全圓”(FullCircleArc)工具繪制出電容外輪廓線。絲印層內(nèi)的外輪廓線寬度一般取0.15mm～0.20mm之間。太小，受絲印工藝最小線寬限制，PCB板線條清晰度不高；太大，不美觀。

然后再利用“從中心畫圓弧”工具繪制表示電解電容負極焊盤所在位置的粗圓弧段(起點角度為-45°，終了角度為45°，線條寬度約為外輪廓線的兩倍，如0.3mm～0.40mm，半徑略大于表示外輪廓圓的半徑)?？臻g允許時，利用“文字”工具在絲印層上放置特定說明字符，如表示正、負極的“+”、“-”號，引導插件操作，于是便獲得了圖8.2.6所示的電解電容元件封裝圖。圖8.2.6電解電容封裝圖(6)執(zhí)行“Tools”菜單下的“ComponentProperties…”命令，在圖8.2.7所示PCB庫元件屬性窗口內(nèi)，指定元件名、高度、特殊描述(可選)等信息后，單擊“OK”按鈕退出。圖8.2.7PCB庫元件屬性2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺(7)執(zhí)行“Edit”菜單下的“Setreference”命令系列，指定元件封裝圖的參考點，元件封裝圖參考點就是元件在PCB編輯狀態(tài)下定位基準點，可以選擇：

Pin1(第一引腳焊盤)；

Center(中心)；

Location(任意指定位置)。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.2.2利用ComponentWizard(元件向?qū)?制作元件封裝圖

為避免錯誤、提高效率，強烈建議借助元件向?qū)?ComponentWizard)制作元件封裝圖。ComponentWizard功能很強，它能迅速引導用戶制作不同封裝形式元件的PCB封裝圖，再經(jīng)適當修改后就獲得用戶所期望的PCB元件封裝圖。下面通過具體實例介紹如何借助ComponentWizard制作元件封裝圖的操作過程。STM8S207系列MCU芯片采用64引腳PQFP封裝，外形及尺寸參數(shù)如8.2.18所示。下面介紹如何通過ComponentWizard向?qū)Э焖偕稍撛CB封裝圖的操作過程：圖8.2.1864引腳PQFP封裝尺寸

(1)執(zhí)行“Tools”菜單下的“ComponentWizard…”命令，啟動ComponentWizard向?qū)А?2)單擊圖8.2.9中的“Next>”按鈕，在圖8.2.10所示元件封裝模式選擇窗內(nèi)，選擇“QuadPacks(QUAD)”封裝方式，單位采用“Metric(mm)”。圖8.2.10選擇元件封裝模式

圖8.2.19設置元件引腳焊盤尺寸

(3)單擊圖8.2.10中的“Next>”按鈕，在圖8.2.19所示窗口內(nèi)，設置引腳焊盤尺寸。(4)擊圖8.2.19中的“Next>”按鈕，在圖8.2.20所示窗口內(nèi)，選擇引腳焊盤形狀。圖8.2.20選擇引腳焊盤形狀

(5)單擊圖8.2.20中的“Next>”按鈕，在圖8.2.21所示窗口內(nèi)，設置內(nèi)輪廓線寬度。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺(6)單擊圖8.2.21中的“Next>”按鈕，在圖8.2.22所示窗口內(nèi)，設置引腳焊盤間距、焊盤中心與最邊焊盤中心之間的距離。圖8.2.22焊盤間距、邊距

(7)單擊圖8.2.22中的“Next>”按鈕，在圖8.2.23所示窗口內(nèi)，設置第1引腳焊盤位置。圖8.2.23選擇第1引腳焊盤位置

2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺(8)單擊圖8.2.23中的“Next>”按鈕，在圖8.2.24所示窗口內(nèi)，設置左右、上下四邊引腳數(shù)目。圖8.2.24設置引腳數(shù)量

(9)單擊圖8.2.24中的“Next>”按鈕，在圖8.2.25所示窗口內(nèi)，輸入PCB封裝名。圖8.2.25輸入元件封裝圖名稱

(10)單擊圖8.2.25中的“Next>”按鈕，在圖8.2.26所示窗口內(nèi)，確認元件封裝圖各參數(shù)無誤后，單擊“Finish”退出，就獲得了圖8.2.27所示的Quad封裝圖。圖8.2.26完成了元件PCB封裝所有圖件參數(shù)設置后確認

圖8.2.27ComponentWizard根據(jù)設定參數(shù)形成的Quad封裝圖

必要時可通過“Reports”菜單下的“MeasureDistance”命令測量新生成的封裝圖相關(guān)部位尺寸，并與圖8.2.18所示尺寸參數(shù)比較，即可驗證ComponentWizard向?qū)ё詣由傻姆庋b圖是否正確。

在Quad封裝圖中一般不能僅依靠內(nèi)輪廓線中的“斜線段”標識第1引腳位置，因為貼片后斜線段會被元件體遮住，給PCB板成品檢查、維修帶來不便，為此需在元件面絲印層內(nèi)增加額外的標識符；對于具有上下、左右或中心對稱的元件封裝圖來說，最好在機械層1內(nèi)中心點處放置一個“十”字基準點，以方便PCB設計過程中元件的布局操作，如圖8.2.28(a)所示。圖8.2.28在Quad封裝中增加第1引腳焊盤位置標識符(a)PCB封裝圖(b)在手工焊接時利用對準線定位

此外，在試制過程中，如果依靠手工焊接Quad封裝形式元件的話，最好在四角上放置元件“對準標志線”，對準標志線內(nèi)緣緊貼元件體外緣，這樣在手工焊接放置元件操作過程中，只要能觀察到四個角的對準線，即可確定元件已經(jīng)精確定位，如圖8.2.28(b)所示。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.2.3利用IPCFootprintWizard制作表面貼裝元件封裝圖IPC是1957年成立的“印制電路協(xié)會”(InstituteOfPrintCircuits)的簡稱，盡管該協(xié)會1998年正式更名為“電子互聯(lián)行業(yè)協(xié)會”(AssociationConnectingElectronicsIndustries)，但依然保留IPC的簡稱。IPC制定了一系列與印制電路板、電子元器件封裝、焊接工藝與質(zhì)量相關(guān)的標準，被廣泛采用，有的甚至納入ANSI(美國國家標準化組織)標準。

利用IPCFootprintWizard向?qū)Э煞浅７奖愕貏?chuàng)建遵循IPC-7351規(guī)范(表面封裝設計和焊盤設計標準)的表面封裝元件的PCB封裝圖。下面以制作圖8.2.18所示尺寸PQFP封裝圖為例，介紹利用IPCFootprintWizard向?qū)е谱鞅砻尜N裝元件封裝圖的操作過程。(1)執(zhí)行“Tools”菜單下的“IPCFootprintWizard”命令。(2)在向?qū)Т翱趦?nèi)，單擊“Next>”按鈕，在圖8.2.30窗口內(nèi)選擇表面封裝類型。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺圖8.2.30表面封裝類型選擇

2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺(3)在圖8.2.30窗口內(nèi)選擇PQFP封裝類型后，單擊“Next>”按鈕，進入圖8.2.31所示窗口，定義器件外尺寸。圖8.2.31設置器件外尺寸

2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺(4)設定了器件外尺寸后，單擊“Next>”按鈕，在圖8.2.32所示窗口內(nèi)，設置器件體尺寸，以及引腳寬度、間距、長度等參數(shù)。圖8.2.32器件體尺寸及引腳參數(shù)

至此已基本完成了元件封裝物理尺寸的設置，可單擊“Finish”按鈕結(jié)束，其他封裝參數(shù)由軟件根據(jù)IPC-7351規(guī)范自動設置。也可以單擊“Next>”按鈕，依據(jù)提示用手工方式逐一設置，如AddThermalPad(增加熱焊盤)、絲印層參數(shù)、焊盤長寬、簡易3D模型等。單擊“Finish”按鈕即可獲得圖8.2.33所示的封裝圖。圖8.2.33IPCFootprintWizard生成的PCB封裝圖

可見利用IPCFootprintWizard向?qū)Э色@得完整的貼片元件封裝圖——自動添加了第1引腳焊盤標志、簡易3D模型、對稱中心標志等，經(jīng)少量修改后，如將第一引腳焊盤改為長方形、重新設置封裝圖參考點等就獲得最終的PCB封裝圖。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.2.4利用元件復制功能制作元件封裝圖

如果新元件封裝圖與已有元件封裝圖相似，也可以利用元件復制操作功能，修改后獲得目標元件封裝圖。PCB封裝圖元件復制操作與電氣圖形符號元件復制操作過程基本相同。

利用“選定→復制→修改”方式生成新元件封裝圖操作方法與第3章類似，這里不再重復。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.2.5極性元件封裝圖

各類二極管(如MicroMELF、SOD-XXX、DO-XX等)、鉭電解電容、鋁電解電容等均屬于極性元件，除了在封裝圖輪廓線內(nèi)給出表示極性的示意性符號或文字外，可能還需要在元件封裝圖輪廓線上(外)給出表示極性的符號，否則貼片或插件后，輪廓線內(nèi)表示極性的符號或文字可能被元件體遮住，不利于PCB板貼片或插件后的檢查與維修。圖8.2.39給出了無引線二極管、鉭電容等極性元件常見的PCB封裝圖，適用于MicroMELF、SOD-XXX、SMA、SMB、SMC、0805、1206、1210、3014、3528、4014等封裝形式。需要注意的是：對于二極管來說，元件體表面上的粗線表示“負極”；但對于鉭電容來說，元件體上的粗線卻表示“正極”。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺圖8.2.39無引線二極管及鉭電容常見封裝圖

其中輪廓線外表示極性特征的“粗線”寬度一般為元件外輪廓線(0.2mm)本身的2倍，即0.4mm2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺

圖8.2.40給出了軸向引線DO-XX穿通封裝二極管常見的PCB封裝圖，而圖8.2.41給出了徑向引線穿通封裝電解電容、二極管常見的PCB封裝圖，在外輪廓線上用粗圓弧段表示對應引腳為負極。圖8.2.40軸向引線DO封裝極性元件PCB封裝圖

圖8.2.41徑向封裝極性元件PCB封裝圖

2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.2.6封裝圖庫文件的檢查

在PCB庫文件中，添加了元件封裝圖后，可執(zhí)行“Reports”菜單下的“ComponentRuleCheck…”命令，在圖8.2.43所示窗口內(nèi)設置檢查選項后，單擊“OK”按鈕，啟動封裝圖或庫文件的檢查操作，找出可能存在的錯誤。圖8.2.43元件檢查項目設置

2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.3PCB封裝圖庫元件管理與維護PCB封裝圖的管理與維護操作主要包括庫內(nèi)特定元件(或所有元件)某一圖件,如引腳的批量修改、庫元件的刪除、PCB封裝圖與PCB文件內(nèi)元件的同步更新等。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.3.1PCB封裝圖庫元件批量修改

在手工創(chuàng)建PCB封裝圖庫元件操作過程中，除了單擊PCB封裝圖中相應圖件，如焊盤、位于絲印層內(nèi)描述元件形狀的外輪廓線(直線段或圓弧)或文字信息，進入相應圖件屬性窗口，逐一修改外，也可以使用“FindSimilarObjects”(查找相似對象命令)、PCBLibFilter(PCB庫過濾器)、PCBlibInspector(PCB庫文件檢查器)、PCBLibList(PCB庫列表器)等同時修改多個對象的屬性。查找相似對象、過濾器、檢查器、列表器等操作方法與SCHLib編輯器相同，這里不再重復。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.3.2PCB封裝圖庫元件管理操作

在PCB元件封裝圖編輯狀態(tài)下，庫元件管理操作包括了元件的刪除、復制、剪切、命名、放置、更新等。這些操作過程相似，僅僅是選擇命令有區(qū)別，可通過“Tools”菜單命令進行；也可以在元件列表窗內(nèi)，單擊鼠標右鍵，調(diào)出圖8.3.3所示的元件操作常用命令進行。圖8.3.3在元件列表窗內(nèi)單擊右鍵調(diào)出元件操作命令2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.4添加3D模型

為了能直觀感受在PCB板上安裝了元件后的3D效果圖，以便確定元件間距、安裝了元件后PCB板高度是否合理等，AltiumDesigner提供了多種3D顯示功能。

盡管在AltiumDesignerPCB編輯狀態(tài)下，可借助“Tools”菜單下的“LegacyTools\Legacy3DView”命令進入3D顯示狀態(tài)，直觀了解到PCB板安裝元件后的大致情況，似乎沒有必要給元件封裝圖添加簡易3D模型，但為了能即時觀察到元件大致3D圖，在元件封裝圖編輯過程中給元件增加簡易3D模型也并非多余。2025/1/7電子線路CAD實用教程——基于AltiumDesigner平臺8.4.13D顯示環(huán)境設置

計算機系統(tǒng)具有獨立顯卡，并安裝了Directx9.0或以上版本控件，就表明硬件支持3D顯示功能。在圖8.4.1所示窗口內(nèi)啟動3D顯示功能，就可以