《Altium-Designer-winter-09電路設(shè)計案例教程》-第11-12講-第5章-

1、第第5章章 元器件封裝庫的創(chuàng)建元器件封裝庫的創(chuàng)建l任務(wù)描述：l前一章介紹了原理圖元器件庫的建立，本章進行封裝庫的介紹，針對前一章介紹的3個元器件，在這里為這3個元器件建立封裝，并為這3個封裝建立3D模型。包含以下內(nèi)容：l建立一個新的PCB庫l使用PCB Component Wizard為一個原理圖元件建立PCB封裝l手動建立封裝l一些特殊的封裝要求，如添加外形不規(guī)則的焊盤l創(chuàng)建元器件三維模型l創(chuàng)建集成庫教學(xué)目的及要求：教學(xué)目的及要求：l掌握PCB庫的概念l熟練掌握使用PCB Component Wizard創(chuàng)建封裝的方法l熟悉掌握手工創(chuàng)建元件封裝的方法 l了解添加元器件的三維模型信息的方法l熟

2、練掌握手工放置元件三維模型 教學(xué)重點：手工創(chuàng)建元件封裝 教學(xué)難點： 手工放置元件三維模型 復(fù)習(xí)并導(dǎo)入新課：復(fù)習(xí)并導(dǎo)入新課：l4.1 原理圖庫、模型和集成庫l4.3 創(chuàng)建新的庫文件包和原理圖庫l4.4 創(chuàng)建新的原理圖元件l4.5 設(shè)置原理圖元件屬性l4.6 為原理圖元件添加模型l 4.6.1 模型文件搜索路徑設(shè)置l 4.6.2 為原理圖元件添加封裝模型l 4.6.3 用模型管理器為元件添加封裝模型l4.7 從其他庫復(fù)制元件l 4.7.1 在原理圖中查找元件l 4.7.2 從其他庫中復(fù)制元件l 4.7.3 修改元件l4.8 創(chuàng)建多部件原理圖元件l 4.8.l 建立元件輪廓l 4.8.2 添加信號引

3、腳l 4.8.3 建立元件其余部件l 4.8.4 添加電源引腳l 4.8.5 設(shè)置元件屬性l4.9 檢查元件并生成報表l 4.9.1 元件規(guī)則檢查器l 4.9.2 元件報表l 4.9.3 庫報表 5.1 建立建立PCB元器件封裝元器件封裝lAltium Designer為PCB設(shè)計提供了比較齊全的各類直插元器件和SMD元器件的封裝庫，這些封裝庫位于Altium Designer安裝盤符下 Program FilesAltium Designer Winter 09LibraryPcb文件夾中。l封裝可以從PCB Editor復(fù)制到PCB庫，從一個PCB庫復(fù)制到另一個PCB庫，也可以是通過PCB

4、 Library Editor的PCB Component Wizard或繪圖工具畫出來的。在一個PCB設(shè)計中，如果所有的封裝已經(jīng)放置好，設(shè)計者可以在PCB Editor中執(zhí)行Design Make PCB Library命令生成一個只包含所有當前封裝的PCB庫。l本章介紹的示例采用手動方式創(chuàng)建PCB封裝，只是為了介紹PCB封裝建立的一般過程，這種方式所建立的封裝其尺寸大小也許并不準確，實際應(yīng)用時需要設(shè)計者根據(jù)器件制造商提供的元器件數(shù)據(jù)手冊進行檢查。5.1.l 建立一個新的建立一個新的PCB庫庫l1建立新的PCB庫包括以下步驟。l（1）執(zhí)行File New Library PCB Librar

5、y命令，建立一個名為PcbLibl.PcbLib的PCB庫文檔，同時顯示名為PCBComponentl的空白元件頁，并顯示PCB Library庫面板（如果PCB Library庫面板未出現(xiàn)，單擊設(shè)計窗口右下方的PCB按鈕，彈出上拉菜單選擇PCB Library即可）。l（2）重新命名該PCB庫文檔為PCB FootPrints.PcbLib（可以執(zhí)行File Save As命令），新PCB封裝庫是庫文件包的一部分，如圖5-1所示。圖5-1添加了封裝庫后的庫文件包l（3）單擊PCB Library標簽進入PCB Library面板。l（4）單擊一次PCB Library Editor工作區(qū)的灰

6、色區(qū)域并按Page UP鍵進行放大直到能夠看清網(wǎng)格，如圖5-2所示。l現(xiàn)在就可以使用PCB Library Editor提供的命令在新建的PCB庫中添加、刪除或編輯封裝了。lPCB Library Editor 用于創(chuàng)建和修改PCB元器件封裝，管理PCB器件庫。PCB Library Editor 還提供Component Wizard，它將引導(dǎo)你創(chuàng)建標準類的PCB封裝。 圖5-2 PCB Library Editor工作區(qū)2PCB Library編輯器面板編輯器面板lPCB Library Editor的PCB Library面板（如圖5-3所示）提供操作PCB元器件的各種功能，包括：lPC

7、B Library面板的Components區(qū)域列出了當前選中庫的所有元器件。l（1）在Components區(qū)域中單擊右鍵將顯示菜單選項，設(shè)計者可以新建器件、編輯器件屬性、復(fù)制或粘貼選定器件，或更新開放PCB的器件封裝。l請注意右鍵菜單的copy/paste 命令可用于選中的多個封裝，并支持：l在庫內(nèi)部執(zhí)行復(fù)制和粘貼操作；l從PCB板復(fù)制粘貼到庫；l在PCB庫之間執(zhí)行復(fù)制粘貼操作。 圖 5-3 PCB Library 面板啟用Mask選 擇 框 選中 的 部 分在 設(shè) 計 窗口顯示l（2）Components Primitives區(qū)域列出了屬于當前選中元器件的圖元。單擊列表中的圖元，在設(shè)計窗口

8、中加亮顯示。l選中圖元的加亮顯示方式取決于PCB Library面板頂部的選項：l啟用 Mask 后，只有點中的圖元正常顯示，其他圖元將灰色顯示。單擊工作空間右下角的 按鈕或PCB Library面板頂部 按鈕將刪除過濾器并恢復(fù)顯示。l啟用 Select 后，設(shè)計者單擊的圖元將被選中，然后便可以對他們進行編輯。l在 Component Primitives 區(qū)右鍵單擊可控制其中列出的圖元類型。l（3）在 Component Primitives 區(qū)域下是元器件封裝模型顯示區(qū)，該區(qū)有一個選擇框，選擇框選擇那一部分，設(shè)計窗口就顯示那部分，可以調(diào)節(jié)選擇框的大小。5.1.2 使用使用PCB Compo

9、nent Wizard創(chuàng)建封裝創(chuàng)建封裝 l對于標準的PCB元器件封裝，Altium Designer為用戶提供了PCB元器件封裝向?qū)?，幫助用戶完成PCB元器件封裝的制作。PCB Component Wizard使設(shè)計者在輸入一系列設(shè)置后就可以建立一個器件封裝，接下來將演示如何利用向?qū)閱纹瑱CAT89C2051建立DIP20的封裝。l使用Component Wizard建立DIP20封裝步驟如下所示。l（1）執(zhí)行ToolsComponent Wizard命令，或者直接在“PCB Library”工作面板的“Component”列表中單擊右鍵，在彈出的菜單中選擇“Component Wizard”

10、命令，彈出Component Wizard對話框，單擊Next按鈕，進入向?qū)А（2）對所用到的選項進行設(shè)置，建立DIP20封裝需要如下設(shè)置：在模型樣式欄內(nèi)選擇Dual In-line Package（DIP）選項（封裝的模型是雙列直插），單位選擇Imperial(mil)選項（英制）如圖5-4所示，按Next按鈕。圖5-4封裝模型與單位選擇圖5-5 焊盤大小選擇圖 5-6 選擇焊盤間距l(xiāng)（3）進入焊盤大小選擇對話框如圖5-5所示，圓形焊盤選擇外徑60mil、內(nèi)徑30mil（直接輸入數(shù)值修改尺度大?。?，按Next按鈕，進入焊盤間距選擇對話框如圖5-6所示，為水平方向設(shè)為300mil、垂直方向1

11、00mil，按Next按鈕，進入元器件輪廓線寬的選擇對話框，選默認設(shè)置（10mil），按Next按鈕，進入焊盤數(shù)選擇對話框，設(shè)置焊盤（引腳）數(shù)目為20，按Next按鈕，進入元器件名選擇對話框，默認的元器件名為DIP20，如果不修改它，按Next按鈕。l（4）進入最后一個對話框，單擊Finish按鈕結(jié)束向?qū)?，在PCB Library面板Components列表中會顯示新建的DIP20封裝名，同時設(shè)計窗口會顯示新建的封裝，如有需要可以對封裝進行修改，如圖5-7所示。l（5）執(zhí)行File Save命令（快捷鍵為CtrlS）保存庫文件。圖5-7 使用PCB Component Wizard建立DIP2

12、0封裝5.1.3 5.1.3 使用使用IPC Footprint WizardIPC Footprint Wizard創(chuàng)創(chuàng)建封裝建封裝lPC Footprint Wizard 用于創(chuàng)建IPC器件封裝。IPC Footprint Wizard 不參考封裝尺寸，而是根據(jù)IPC發(fā)布的算法直接使用器件本身的尺寸信息。IPC Footprint Wizard使用元器件的真實尺寸作為輸入?yún)?shù)，該向?qū)Щ贗PC7351規(guī)則使用標準的Altium Designer對象（如焊盤、線路）來生成封裝?？梢詮腜CB Library Editor菜單欄Tools菜單中啟動IPC Footprint Wizard向?qū)В?/p>

13、現(xiàn)IPC Footprint Wizard對話框，按Next按鈕，進入下一個IPC Footprint Wizard對話框如圖5-8所示。l輸入實際元器件的參數(shù)，根據(jù)提示，按Next按鈕，即可建立元器件的封裝。圖5-8 IPC Footprint Wizard利用元器件尺寸參數(shù)建立封裝l該向?qū)еС諦GA、BQFP、CFP、CHIP、CQFP、DPAK、LCC、MELF、MOLDED、PLCC、PQFP、QFN、QFN-2ROW、SOIC、SOJ、SOP、SOT143/343、SOT223、SOT23、SOT89 和 WIRE WOUND 封裝。lIPC Footprint Wizard 的功能

14、還包括：l整體封裝尺寸、管腳信息、空間、阻焊層和公差在輸入后都能立即看到。l還可輸入機械尺寸如Courtyard、Assembly 和 Component Body 信息。l向?qū)Э梢灾匦逻M入，以便進行瀏覽和調(diào)整。每個階段都有封裝預(yù)覽。l在任何階段都可以按下 Finish 按鈕，生成當前預(yù)覽封裝。5.1.4 手工創(chuàng)建封裝手工創(chuàng)建封裝l對于形狀特殊的元器件，用PCB Component Wizard不能完成該器件的封裝建立，這個時候就要手工方法創(chuàng)建該器件的封裝。l創(chuàng)建一個元器件封裝，需要為該封裝添加用于連接元器件引腳的焊盤和定義元器件輪廓的線段和圓弧。設(shè)計者可將所設(shè)計的對象放置在任何一層，但一般的

15、做法是將元器件外部輪廓放置在Top Overlay層（即絲印層），焊盤放置在Multilayer層（對于直插元器件）或頂層信號層（對于貼片元器件）。當設(shè)計者放置一個封裝時，該封裝包含的各對象會被放到其本身所定義的層中。l雖然數(shù)碼管的封裝可以用PCB Component Wizard來完成，為了掌握手動創(chuàng)建封裝的方法，用他來作為示例。一、下面手動創(chuàng)建數(shù)碼管一、下面手動創(chuàng)建數(shù)碼管Dpy Blue-CA的封裝步驟如下的封裝步驟如下l1. 先檢查當前使用的單位和網(wǎng)格顯示是否合適，執(zhí)行Tools Library Options命令（快捷鍵為T，O）打開Board Options對話框，設(shè)置Units為

16、Imperial(英制)，X，Y方向的Snap Grid為10mil，需要設(shè)置Grid以匹配封裝焊盤之間的間距，設(shè)置Visible Grid 1為10mil，Visible Grid 2為100mil，如圖5-9所示。圖圖5-9 在在Board Options對話框中設(shè)置單位和網(wǎng)格對話框中設(shè)置單位和網(wǎng)格 l2. 執(zhí)行Tools New Blank Component命令（快捷鍵為T，W），建立了一個默認名為PCBCOMPONENT_l的新的空白元件，如圖5-2所示。在PCB Library面板雙擊該空的封裝名（PCBCOMPONENT_l），彈出PCB Library Componentmil

17、對話框，為該元件重新命名，在PCB Library Component對話框中的Name處，輸入新名稱LED-10。l推薦在工作區(qū)（0，0）參考點位置（有原點定義）附近創(chuàng)建封裝，在設(shè)計的任何階段，使用快捷鍵J，R就可使光標跳到原點位置。3.為新封裝添加焊盤為新封裝添加焊盤lPad Properties對話框為設(shè)計者在所定義的層中檢查焊盤形狀提供了預(yù)覽功能，設(shè)計者可以將焊盤設(shè)置為標準圓形、橢圓形、方形等，還可以決定焊盤是否需要鍍金，同時其他一些基于散熱、間隙計算，Gerber輸出，NC Drill等設(shè)置可以由系統(tǒng)自動添加。無論是否采用了某種孔型，NC Drill Output（NC Drill

18、Excellon format 2）將為 3種不同孔型輸出6種不同的NC鉆孔文件。l放置焊盤是創(chuàng)建元器件封裝中最重要的一步，焊盤放置是否正確，關(guān)系到元器件是否能夠被正確焊接到PCB板，因此焊盤位置需要嚴格對應(yīng)于器件引腳的位置。放置焊盤的步驟如下所示：l（1）執(zhí)行Place Pad命令（快捷鍵為P,P）或單擊工具欄按鈕，光標處將出現(xiàn)焊盤，放置焊盤之前，先按Tab鍵，彈出Padmil對話框，如圖5-10所示。圖5-10 放置焊盤之前設(shè)置焊盤參數(shù)l(2)在圖5-10所示對話框中編輯焊盤各項屬性。在Hole Information選擇框，設(shè)置Hole Size(焊盤孔徑)：30mil，孔的形狀：Rou

19、nd(圓形)；在Properties選擇框，在Designator處，輸入焊盤的序號1，在Layer處，選擇Multi-Layer(多層)；在Size and Shape(大小和形狀)選擇框，X-Size：60mil，Y-Size：60mil，Shape：Rectangular(方形)，其它選缺省值，按OK按鈕，建立第一個方形焊盤。l（3）利用狀態(tài)欄顯示坐標，將第一個焊盤拖到（X：0，Y：0）位置，單擊或者按Enter確認放置。l（4）放置完第一個焊盤后，光標處自動出現(xiàn)第二個焊盤，按Tab鍵，彈出Padmil對話框，將焊盤Shape(形狀)改為：Round（圓形），其他用上一步的缺省值，將第二

20、個焊盤放到（X：100，Y：0）位置。注意：焊盤標識會自動增加。l（5）在（X：200，Y：0）處放置第三個焊盤（該焊盤用上一步的缺省值），X方向每隔100mil，Y方向不變，依次放好第4、5焊盤。l（6）然后在（X：400，Y：600）處放置第6個焊盤（Y的距離由實際數(shù)碼管的尺寸而定），X方向每次減少100mil，Y方向不變，依次放好7-10焊盤。l（7）右擊或者按Esc鍵退出放置模式，所放置焊盤如圖5-11所示。圖5-11 放置好焊盤的數(shù)碼管4.為新封裝繪制輪廓為新封裝繪制輪廓lPCB絲印層的元器件外形輪廓在Top Overlay（頂層）中定義，如果元器件放置在電路板底面，則該絲印層自動轉(zhuǎn)

21、為Bottom Overlay（底層）。l（1）在繪制元器件輪廓之前，先確定它們所屬的層，單擊編輯窗口底部的Top Overlay標簽。l（2）執(zhí)行Place Line命令（快捷鍵為P,L）或單擊按鈕，放置線段前可按Tab鍵編輯線段屬性，這里選默認值。光標移到（-60，-60）mil處按鼠標左鍵，繪出線段的起始點，移動光標到（460，-60）處按鼠標左鍵繪出第一段線，移動光標到（460，660）處按鼠標左鍵繪出第二段線，移動光標到（-60，660）處按鼠標左鍵繪出第三段線，然后移動光標到起始點（-60，-60）處按鼠標左鍵繪出第四段線，數(shù)碼管的外框繪制完成，如圖5-12所示。l(3）接下來繪制

22、數(shù)碼管的8字，執(zhí)行Place Line命令（快捷鍵為P,L），光標左擊以下坐標（100，100），（300，100），（300，500），（100，500），（100，100）繪制0字，按鼠標右鍵，鼠標再左擊（100，300），（300，300）這2個坐標，繪制出8字，右擊或按ESC鍵退出線段放置模式。建好的數(shù)碼管封裝符號如圖5-12所示。l注意：畫線時，按ShiftSpace快捷鍵可以切換線段轉(zhuǎn)角（轉(zhuǎn)彎處）形狀。l畫線時如果出錯，可以按Backspace刪除最后一次所畫線段。l按Q鍵可以將坐標顯示單位從mil改為mm。l在手工創(chuàng)建元器件封裝時，一定要與元器件實物相吻合。否則PCB板做好后，元

23、件安裝不上。圖5-12 建好的數(shù)碼管封裝5.2 添加元器件的三維模型信息添加元器件的三維模型信息l鑒于現(xiàn)在所使用的元器件的密度和復(fù)雜度，現(xiàn)在的PCB設(shè)計入員必須考慮元器件水平間隙之外的其他設(shè)計需求，必須考慮元器件高度的限制、多個元器件空間疊放情況。此外將最終的PCB轉(zhuǎn)換為一種機械CAD工具，以便用虛擬的產(chǎn)品裝配技術(shù)全面驗證元器件封裝是否合格，這已逐漸成為一種趨勢。Altium Designer擁有許多功能，其中的三維模型可視化功能就是為這些不同的需求而研發(fā)的。5.2.1 為為PCB封裝添加高度屬性封裝添加高度屬性l設(shè)計者可以用一種最簡單的方式為封裝添加高度屬性，雙擊PCB Library面板C

24、omponent列表中的封裝(如圖5-19所示)，例如雙擊DIP20，打開PCB Library Components對話框(如圖5-20所示)，在Height文本框中輸入適當?shù)母叨葦?shù)值。圖5-19 雙擊PCB Library面板的DIP20圖5-20為DIP20封裝輸入高度值l可在電路板設(shè)計時定義設(shè)計規(guī)則，在PCB Editor中執(zhí)行Design Rules命令，彈出 “PCB Rules and Constraints Editor”對話框，在Placement選項卡的“Component Clearance”處對某一類元器件的高度或空間參數(shù)進行設(shè)置。5.2.2 為為PCB封裝添加三維模型

25、封裝添加三維模型l為封裝添加三維模型對象可使元器件在PCB Library Editor的三維視圖模式下顯得更為真實（對應(yīng)PCB Library Editor中的快捷鍵：2二維，3三維），設(shè)計者只能在有效的機械層中為封裝添加三維模型。在3D應(yīng)用中，一個簡單條形三維模型是由一個包含表面顏色和高度屬性的2D多邊形對象擴展而來的。三維模型可以是球體或圓柱體。l多個三維模型組合起來可以定義元器件任意方向的物理尺寸和形狀，這些尺寸和形狀應(yīng)用于限定Component Clearance設(shè)計規(guī)則。使用高精度的三維模型可以提高元器件間隙檢查的精度，有助于提升最終PCB產(chǎn)品的視覺效果，有利于產(chǎn)品裝配。lAlti

26、um Designer還支持直接導(dǎo)入3D STEP模型（*.step或*.stp文件）到PCB封裝中生成3D模型，該功能十分有利于在Altium Designer PCB文檔中嵌入或引用STEP模型，但在PCB Library Editor中不能引用STEP模型。l注意：三維模型在元器件被翻轉(zhuǎn)后必須翻轉(zhuǎn)到板子的另一面。如果設(shè)計者想將三維模型數(shù)據(jù)（存放在一個機械層中）也翻轉(zhuǎn)到另一個機械層中，需要在PCB文檔中定義一個層對。l層對就是將兩個機械層定義為一對，當設(shè)計者將元器件從電路板的一面翻轉(zhuǎn)到另一面時，層對中位于其中一個機械層的所有與該元器件相關(guān)的對象會自動翻轉(zhuǎn)到與之配對的另一個機械層中。l注意：

27、不能在PCB Library Editor中定義層對，只能在PCB Editor中定義，按鼠標右鍵彈出菜單，選Options又彈出下一級菜單，選“Mechanical Layers”，彈出View Configurations對話框，在對話框的左下角，單擊Layer Pairs按鈕，彈出Mechanical Layer Pairs對話框如圖5-21所示，即可內(nèi)定義層對。圖5-21 在PCB Editor中定義層對5.2.3手工放置三維模型手工放置三維模型l在PCB Library Editor執(zhí)行中Place3D Body命令可以手工放置三維模型，也可以在3D Body Manager對話框（

28、執(zhí)行Tools Manage 3D Bodies for Library/Current Component命令）中設(shè)置成自動為封裝添加三維模型。l注意：既可以用2D模型方式放置三維模型，也可以用3D模型方式放置三維模型。1.下面將演示如何為前面所創(chuàng)建的DIP20封裝添加三維模型，在PCB Library Editor中手工添加三維模型的步驟如下：l（1）在PCB Library面板雙擊DIP20打開PCB Library Component對話框（圖5-20），該對話框詳細列出了元器件名稱、高度、描述信息。這里元器件的高度設(shè)置最重要，因為需要三維模型能夠體現(xiàn)元器件的真實高度。l注意：如果器件

29、制造商能夠提供元器件尺寸信息，則盡量使用器件制造商提供的信息。l（2）執(zhí)行Place 3D Body命令，顯示3D Body對話框（如圖5-22所示），在3D Model Type選項區(qū)域選中Extruded單選按鈕。l（3）設(shè)置Properties選項區(qū)域各選項，為三維模型對象定義一個名稱（Identifer）以標識該三維模型，設(shè)置Body Side下拉列表為Top Side，該選項將決定三維模型垂直投影到電路板的哪一個面。l圖5-22在3D Body對話框中定義三維模型參數(shù)注意：設(shè)計者可以為那些穿透電路板的部分如引腳設(shè)置負的支架高度值，Design Rules Checker不會檢查支架高

30、度。l（4）設(shè)置Overall Height為180mil (三維模型頂面到電路板的距離) ，Standoff Height(三維模型底面到電路板的距離)為0mil，3D Color為適當?shù)念伾?。l（5）單擊OK按鈕關(guān)閉3D Body對話框，進入放置模式，在2D模式下，光標變?yōu)槭譁示€，在3D模式下，光標為藍色錐形。l（6）移動光標到適當位置，單擊選定三維模型的起始點，接下來連續(xù)單擊選定若干個頂點，組成一個代表三維模型形狀的多邊形。l（7）選定好最后一個點，右擊或按ESC鍵退出放置模式，系統(tǒng)會自動連接起始點和最后一個點，形成閉環(huán)多邊形如圖5-23所示。l定義形狀時，按Shift+Space快捷

31、鍵可以輪流切換線路轉(zhuǎn)角模式，可用的模式有：任意角、450、450圓弧、900和900圓弧。按Shift+句號按鍵和Shift+逗號按鍵可以增大或減少圓弧半徑，按Space可以選定轉(zhuǎn)角方向。l當設(shè)計者選定一個擴展三維模型時，在該三維模型的每一個頂點會顯示成可編輯點，當光標變?yōu)?時，可單擊并拖動光標到頂點位置。當光標在某個邊沿的中點位置時，可通過單擊并拖動的方式為該邊沿添加一個頂點，并按需要進行位置調(diào)整。l將光標移動到目標邊沿，光標變?yōu)?時，可以單擊拖動該邊沿。l將光標移動到目標三維模，光標變?yōu)?時，可以單擊拖動該三維模型。拖動三維模型時，可以旋轉(zhuǎn)或翻動三維模型，編輯三維模型形狀。圖5-23 帶三維模型的DIP20封裝2.下面為下面為DIP20的管腳創(chuàng)建三維模的管腳創(chuàng)建三維模型。型。l仿照上面的步驟（2）（3）l（4）設(shè)置Overall Heig