项目五 : 制作元件封装

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●● 掌握集成库的创建掌握集成库的创建方法方法

制作元件封装

教学重点教学重点●● 元件封装的三种绘制方元件封装的三种绘制方法法

●● 创建集成库创建集成库

项目 5 制作元件封装

任务1

：常用元件封装形

式任务2

：

封装设计前的准

备任务3：

创建元件封装

任务4

：

创建集成元件库

任务一 常用元件的封装形式技能 1 认识元件的封装

• 电子元件封装主要分为通孔插装技术（简称 THT ）和表面贴装技术（简称 SMT ）两大类。

• 元件的封装信息：外形和焊盘。 ( 说明性信息 ) 。 元件外形和标注信息一般在顶部丝印层“ Top Overlay” 层，

焊盘为贴片元件的焊盘和穿孔焊盘。如果是贴片元件的焊盘，一般在“ Top Layer” 上绘制；如果是通孔式焊盘，一般在 Multi-Layer 层绘制。

• 同一种元件可以有多种封装形式，而多个不同的元件也可以有相同的封装形式。在 Protel DXP 安装目录下的“ \Library\Pcb” 目录中，存放着 Protel DXP 提供的元件封装库。

• （ 1 ）分立元件封装• ① 电阻• 电阻的封装尺寸主要取决于其额定功率及工作电压等级，这两项指标的数值

越大，电阻的体积就越大。一般说来，分为通孔式和贴装式两大类。• Protel 2004 中，对于直插式电阻，现有封装为 AXIAL-0.3 ～ AXIAL-l.0 ，如图• 4-52 所示 , “AXIAL-1.0” 即为焊盘间距 1 英寸的电阻 .

• 对于贴片式电阻，相应的现有封装为 0402 ～ 5720 等很多种比如“ R2012-• 0805”“R” 代表电阻，“ 0805” 表示电阻封装的外形尺寸，即两个焊盘中心距

为 80mil ，焊盘的宽度为 50mil 。

图 4-52 AXIAL-0.3 ～ AXIAL-l.0 图 4-53 贴片式封装

• ② 电位器• 电位器的封装 VR2 、 VR3 、 VR4 、 VR5 如图 4-54

所示，并且默认的封装是 VR3 ，是最大的一个，一般都需要修改。

•图 4-54 电位器的封装

• ③ 电容• 电容的体积和耐压值与容量成正比例关系。容量越大、耐

压值越高，相应的体积越大。• 电容大体上分两类：无极性电容和电解电容（有极性电

容）。• 无极性扁平直插式电容，对应的封装形式为 RAD-0.1 ～

RAD-0.4 等，如图 4-55 所示，其后缀的数字表示封装模型中两个焊盘之间的中心距离，单位“英寸”。

•图 4-55 电容的封装 RAD-0.4

• 电解电容对应的封装形式如图 4-56 所示。其中“ RB5-10.5” 表示两个焊盘的中心距离 0.5mm ，外形直径是 10.5mm 。一般后面的数字越大，容量和耐压越大。此外，还有 CAPPR1.27-1.964.06 、CAPPR14.05-10.56.3 系列的封装，和 CC1005-0402 、CC2012-0805 等贴片式的封装（与贴片电阻封装的命名方法类似）等。

图 4-56 电解电容封装

• ④ 二极管• 常用的直插式二极管的封装有 DIODE-

0.4 、 DIODE-0.7 ，发光二极管的封装如图4-58 所示，一般选用 LED-1 。

图 4-57 直插式二极管的封装 图 4-58 发光二极管的封装

• ⑤ 三极管• 塑封小功率三极管（ 1W 以下）可采用默认值

BCY-W3 如图 4-59 所示。• 中大功率三极管（几十 W 以上）可选 SFM 系列如

图 4-60 所示

图 4-59 BCY-W3 图 4-60 SFM –T3-A6.6V 图 4-61 CAN-3/D5.9

• 金属外壳 依功率大小可选 CAN 系列， CAN-3/D5.9如图 4-61 所示。

• 贴片封装 如图 4-62 所示的 SO-F* 和 SO-G* 系列的贴片式封装

图 4-62 SO-F* 和 SO-G* 系列的贴片式封装

（ 2 ）集成元件• ①DIP （ Dual Inline Package ）——双列直

插封装

图 4-63 DIP16 的外观及其封装

• 图 4-64 SOP14 器件的外观及其封装

图 4-65 单列直插式 SIP 的元件和封装

图 4-66 PLCC 的外观及封装图

图 4-67 PGA 外观及其封装

图 4-68 QUAD 元件外观

技能 2 分立元件封装的选择• 相同的元件封装只代表了元件的外观是相同的，焊盘数目

是相同的，但并不意味着可以简单互换。如图 4-69 所示的三极管 2N3904 ，它有通孔式的，也有贴片式的，元件引脚排列有 EBC （国产）、 ECB （日产）和 CBE （欧美产）三种，在 PCB 设计时，必须根据使用元件的管型选择合适的封装类型，否则会出现引脚错误问题。

图 4-69 三极管 2N3904

常用的分立元件封装选择如下• （ 1 ）电阻• 电阻的封装与功率有关。一般 1/2W 以下的电阻可以选择 AXIAL-0.3 （数值单位为 inch ），或者

AXIAL-0.4 。• （ 2 ）二极管• 直插式二极管的封装可选 DIODE-0.4 （数值单位为 inch ），如果用在电源部分可选 DIODE-0.7 ，

发光二极管选用 LED-1 。• （ 3 ）三极管• ① 塑封• 小功率三极管（ 1W 以下）可采用默认值 BCY-W3 ；• 中大功率三极管（几十 W 以上）可选 SFM 系列。• ② 金属外壳• 依功率大小可选 CAN 系列• （ 4 ）电容• ① 无极性电容• 无极性电容常用的封装有 RAD 系列（数值单位为 inch ），和 CAPR 系列（数值单位为 mm ），

封装尺寸可按以下规则选择：• 大约几十到几百 PF 选 RAD-0.1 ；几百到几千 PF 选 RAD-0.2 ；几万 PF （ 0.01uF 以上）选 RAD-

0.3 。• ② 有极性电容• 有极性电容外形为圆形的其封装为 CAPPR 系列（数值单位为 mm ）；外形为方形的其封装为

CAPPA 系列（数值单位为 mm ），封装尺寸可粗略按以下规则选择：• 1u 及以下： CAPPR1.27-1.72.8 ；• 大于 1u 且小于 10u ： CAPPR1.5-45 ；• 大于 10u 且小于 100u ： CAPPR 2-56.8 ；• 大于 100u 且小于 1000u ： CAPPR5-55 ；• 大于 1000u ： CAPPR7.5-1635 。

技能 3 带子件的元件及其封装• 有些元件是由多个相同的功能单元（即子件）集

成制造而成的，集成块内部的多个子件公用电源和地。只要元件的电源、地引脚正常供电，元件内部的各个子件都可以独立工作，当然也可以同时工作。

• 带子件的元件在原理图中的编号是由“元件号 +子件号”构成的，同一元件的不同子件其元件编号是一样的，子件的编号不一样。子件编号可以用字母表示，也可以用数字表示。例如元件 U1 的第一个子件编号为 U1A （或 U1 ： 1 ）， U1 的第二个子件编号为 U1B （或 U1 ： 2 ），以此类推。

• 例如，元件 74F08 本身集成了四个与门，实物如图 4-70 （ b ）所示。在某个原理图中可能只用了其中某个子件，假设是子件 1 ，它的第 7 脚（地）和第 14 脚（电源）在原理图中是隐藏的，如图 4-70 （ a ）所示，然而在 PCB中是不能单独放置子件的，各个子件共用一个元件封装M14A ，子件在元件中的位置如图 4-70 （ c ）所示。

1

23

U1A

74F08 子件 1

电源

地子件 1

（ a ）元件的第一个子件 （ b ）元件实物 74F08 （ c ）元件的封装图 4-70 元件及子件的对应关系

任务二 封装设计前的准备技能 1 元件封装编辑器

• 选择【文件】【创建】【库】【 PCB 库】命令，启动元件封装编辑器，在设计窗口中生成一个新的名为“ PubLib1.PcbLib” 的库文件，如图 4-71 所示。封装库文件创建后，可以添加或修改元件了。

元件封装管理器元件编辑界面

放置工具栏标准工具栏

图 4-71 元件封装编辑器

技能 2 元件封装尺寸• （ 1 ）元件封装尺寸：• ① 元件封装设计时必须注意元件的轮廓设计，元件的外形轮廓一般放

在丝印层上，要求要与实际元件的轮廓大小一致。如果元件的外形轮廓画得太大，浪费了的空间；如果画得太小，元件可能无法安装。

• ② 元件引脚粗细和相对位置也是必须考虑的问题。• ③还要注意器件外形和焊盘位置之间的相对位置。因为常常有这种情况：器件外形容易量，焊盘分布也容易量，可是这二者的相对位置却难以准确测量。

• ④元件封装设计时还要注意引脚焊盘的设计。直插式焊盘放在多层Multi-layer ，贴片式焊盘放在顶层。

• 设计直插式焊盘的重要尺寸有：焊盘的内径、外径、横向及纵向间距。• 设计贴片式焊盘的重要尺寸有：焊盘的长、宽、横向及纵向间距。• 提示：注意公英制的转换，它们之间的转换关系为：

1inch ＝ 1000mil ＝ 25.4mm

任务三 创建元件封装 • 建立一个新的元件封装库作为用户元件库，元件库命名为 MyPcbLib.PcbLib 。并将要创建的元件封装建立到该元件库中。

• 创建一个新元件的封装主要包括创建新元件、设置位置、放置焊盘、绘制封装外形、设置元件参考点和保存文件几个步骤。

• 创建新元件封装的方法包括以下三种：– ◆ 用户自定义方式；– ◆ 采用向导方式；– ◆ 利用向导生成再作修改。

• 接下来分别用三个案例说明三种封装的绘制方法。

案例 1 手工绘制元件封装• （ 1 ）创建新元件• ① 选择【工具】【新

元件】命令，产生如图4-76 所示的“元件封装向导”对话框。

• ② 单击【取消】按钮，取消向导方式，进入用户自定义方式手工绘制。

• ③生成一个名字为 Component_1-duplicate的新的元件封装，双击该名称可以在对话框中输入新的名字 DPDT-6

图 4-75 元件的封装图

• （ 2 ）设置编辑位置• （ 3 ）放置焊盘• （ 4 ）绘制元件封装的轮

廓• （ 5 ）设置参考点• （ 6 ）元件规则检查设置

图 4-79 放置焊盘

图 4-80 绘制完成

案例 2 根据元件用户手册提供的尺寸图绘制封装

图 4-83 SOP16 的元件实物

• 由图 4-83 可知封装参数，从中选出绘制 PCB 封装的关键参数：

• 元件的轮廓：长 10mm ，宽 4mm （这两个尺寸在向导中可以不设置）。

• 焊盘大小：焊盘的长度取引脚贴装部分长度的两倍，观察图 4-83 （ b ），取贴装部分长度较大值（ 1.1mm ）的两倍，即 2.2mm ；

• 焊盘宽的取值：取引脚宽的最大值，或比最大值略大取到整数，观察图 4-83 （ c ），焊盘宽度取 0.51mm 。

• 焊盘中心距：横向相邻焊盘的中心距为 1.27mm ；纵向中心距：因为焊盘是加长到两倍的，所以中心距取两列引脚端点距离，观察图 4-83 （ a ），取值 5.8mm 。

• 操作步骤：• （ 1 ）选择【工具】【新元件】命令，打开“元件封装向导”对话框，单击【下一步】按钮，进入“元件封装向导”对话框，选择单位： Metric （ mm ），如图 4-84 所示。该对话框中用户可以选择元件封装的模式。

图 4-84 “ 元件封装向导”对话框

图 4-85 焊盘尺寸编辑对话框

图 4-86 焊盘间距编辑对话框

图 4-87 设置“元件引脚总数”对话框

图 4-88 元件封装命名对话框

图 4-89 完成后元件的封装

案例 3 变压器的封装设计

图 4-90 变压器的封装及尺寸信息

图 4-90 可以看出，该封装不是标准的 DIP 封装，需要先用向导DIP10 的封装然后再修改

• （ 9 ）修改封装。• ①删除多余的焊盘。本例中删除 2 、 3 和 4 号焊盘。• ② 修改焊盘的编号，将 5 、 6 、 7 、 8 、 9 、 10 分别改

为 2 、 3 、 4 、 5 、 6 、 7 即可。• ③修改轮廓线。结果如图 4-98 所示。• 提示：在修改封装时不能修改焊盘参数，这是因为所有焊

盘已经合理设置了。封装向导生成的元件封装的参考点全部默认 1 号焊盘，因此不需要重新设置参考点。

图 4-97 向导生成 DIP10 的封装 图 4-98 修改后的变压器封装

任务四 创建集成元件库• 创建集成库的步骤：• （ 1 ）创建一个集成元件库项目。• （ 2 ）添加源文件到集成库项目中。• （ 3 ）点击原理图库文件，切换到 SCH Library 面板下，查看是否已经添加封装，如果没加再添加封装。

• （ 4 ）将库包中的源库和模型文件编译到一个集成库中。

• 编译后系统会自动激活【元件库】面板，编译过程中的所有错误或警告会显示在 Message消息面板，如果出错，修改后再次编译集成库

谢谢！