《電路原理圖及印刷電路板設(shè)計(jì)技術(shù)》課件第11章

第11章制作PCB元件11.1制作PCB元件的方法11.2PCB元件庫的創(chuàng)建11.3元件集成庫的創(chuàng)建11.1制作PCB元件的方法

11.1.1創(chuàng)建PCB元件的步驟

在Protel2004中，編輯PCB元件的步驟如下：

(1)創(chuàng)建元件庫；

(2)編輯元件輪廓圖；

(3)設(shè)定網(wǎng)格和焊層等屬性；

(4)放置焊盤；

(5)設(shè)定元件名稱；

(6)存盤。11.1.2啟動(dòng)PCB元件庫編輯器

創(chuàng)建PCB元件和元件庫要在Protel2004的“PCB元件庫編輯器”中進(jìn)行。PCB元件庫的啟動(dòng)方法是：進(jìn)入Protel2004，選擇“文件(F)/創(chuàng)建(N)/庫(L)/PCB庫(Y)”菜單命令，進(jìn)入“PCB元件庫編輯器”。此時(shí)的程序界面如圖11-1所示。

系統(tǒng)默認(rèn)的文件名為PcbLib1.PcbLib。圖11-1“PCB元件庫編輯器”界面11.1.3PCB元件庫繪制工具及命令介紹

“PCB元件庫編輯器”和其他編輯器類似，這里僅對其特有的PCB元件庫繪制工具欄做詳細(xì)介紹，如圖11-2所示。圖11-2PCB元件庫繪制工具欄11.1.4PCB元件庫管理命令介紹

本節(jié)主要介紹在PCB元件庫編輯面板中的PCB元件庫管理命令，菜單中的命令和PCB元件庫編輯面板中的命令基本對應(yīng)。在“PCB元件庫編輯器”中，單擊位于底部的“PCB”標(biāo)簽并選中彈出的“PCBLibrary”復(fù)選框，如圖11-3所示，在窗口中將顯示如圖11-4所示的PCB元件庫編輯面板。該面板包括以下幾個(gè)部分：屏蔽查詢框(Mask)、封裝列表框、編輯按鈕、焊盤列表。圖11-3“PCBLibrary”復(fù)選框

圖11-4PCB元件庫編輯面板

PCB元件庫的創(chuàng)建與原理圖元件庫的創(chuàng)建差不多，但PCB元件庫的創(chuàng)建需要注意一個(gè)很重要的問題——元件的測量。原理圖元件并不存在測量的問題，因?yàn)樵韴D的繪制最重要的作用是生成PCB設(shè)計(jì)所需要的網(wǎng)絡(luò)表，而PCB才是設(shè)計(jì)的最終結(jié)果。PCB元件封裝的繪制決定了整個(gè)板的設(shè)計(jì)，因此PCB封裝必須與實(shí)際元件的大小及管腳信息等一致，否則對板的布局、布線以及最后的制板都會(huì)產(chǎn)生不良的影響，甚至?xí)μ澮缓?。元件的測量主要是要準(zhǔn)確地測量元件管腳間的距離、元件管腳直徑和元件的外形尺寸，當(dāng)然這些信息也可以要求元件廠商提供。測量工具主要是游標(biāo)卡尺、管腳長度和元件尺寸大小，通常采用英制單位。而公制游標(biāo)卡尺主要用來測量元件的管腳直徑、設(shè)置PCB元件管腳的鉆孔尺寸等。11.2PCB元件庫的創(chuàng)建

11.2.1手工創(chuàng)建新的元件封裝

下面以一個(gè)簡單的元件(三極管2N3904)封裝模型的創(chuàng)建為例來說明如何進(jìn)行PCB封裝庫的創(chuàng)建工作。該元件符號主要由圖形和焊盤兩部分組成，圖形可以通過放置線、橢圓和多邊形填充完成，焊盤的放置與PCB文件中焊盤的放置完全一樣。創(chuàng)建PCB元件封裝模型的具體操作步驟如下。

(1)選擇“文件(F)/創(chuàng)建(N)/庫(L)/PCB庫(Y)”菜單命令，進(jìn)入“PCB元件庫編輯器”。在打開庫編輯界面的同時(shí)也將打開“PCBLibrary”面板，此時(shí)用戶應(yīng)對新建的庫文件進(jìn)行保存。

首先放置元件封裝的焊盤，焊盤通常放置在“Multi-Layer(多層)”上。與原理圖元件符號的創(chuàng)建一樣，PCB封裝模型也應(yīng)盡量放置在作圖區(qū)靠近原點(diǎn)的位置，通常在第4象限。新建的PCB作圖區(qū)并不像原理圖庫作圖區(qū)一樣存在著一個(gè)大十字，所以需要用戶自己確定作圖區(qū)的原點(diǎn)。

(2)單擊工作窗口下方的“Multi-Layer”標(biāo)簽，使該層處于當(dāng)前的工作窗口中。

(3)執(zhí)行“放置(P)/焊盤(P)”菜單命令，這時(shí)鼠標(biāo)變成十字形狀，同時(shí)焊盤附在鼠標(biāo)上隨鼠標(biāo)一起移動(dòng)。此時(shí)按下組合鍵Ctrl+End，鼠標(biāo)即可移動(dòng)到作圖區(qū)的原點(diǎn)處，單擊鼠標(biāo)左鍵完成焊盤的放置。

(4)按鍵盤上的G鍵，將彈出一個(gè)網(wǎng)格設(shè)置菜單項(xiàng)對話框，如圖11-5所示，從中可以選擇需要的網(wǎng)格捕捉尺寸，或選擇最后一個(gè)“設(shè)定捕獲網(wǎng)格(G)”菜單項(xiàng)，以便自己設(shè)置捕獲網(wǎng)格的大小。我們可以把捕獲網(wǎng)格設(shè)置為10?mil，這樣就可以精確地放置焊盤了。焊盤間距應(yīng)依據(jù)游標(biāo)卡尺的實(shí)物測量或廠商提供的說明文字設(shè)置。放置后的焊盤如圖11-6所示。焊盤“1”中心與焊盤“2“中心、焊盤“2”中心與焊盤“3”中心之間的距離都設(shè)為80mil。放置時(shí)移動(dòng)鼠標(biāo)，在狀態(tài)欄的左下角可以觀察到鼠標(biāo)當(dāng)前所處的位置。圖11-5網(wǎng)格設(shè)置菜單項(xiàng)對話框

圖11-6放置后的焊盤

接下來的工作是對焊盤的屬性進(jìn)行必要的設(shè)置，主要包括焊盤外徑和鉆孔尺寸的設(shè)置。焊盤的外徑直接影響到焊盤的機(jī)械強(qiáng)度，焊盤外徑越大，則機(jī)械強(qiáng)度越大。在自制元件時(shí)，應(yīng)把焊盤外徑定義為適合自己經(jīng)常使用的尺寸，這樣在繪制PCB圖時(shí)，就可以省略最后定義焊盤大小的操作，即使有更改也可以用批量修改的方法快速修改。鉆孔尺寸應(yīng)該根據(jù)實(shí)物的管腳直徑來設(shè)置，通常應(yīng)比管腳的直徑稍大一點(diǎn)，以便于元件的安裝。

(5)單擊編輯區(qū)的某一個(gè)焊盤，將彈出如圖11-7所示的“焊盤”對話框，在該對話框中可以對焊盤的各種屬性進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置。圖11-7“焊盤”對話框①“孔徑”項(xiàng)：孔的內(nèi)徑大小，可以設(shè)置為20～30?mil。

②“尺寸和形狀”區(qū)域欄：用于外徑的設(shè)置。有3種選擇：“簡單”、“頂-中-底”和“全堆棧”。

“簡單”：選中該單選按鈕后，可以自定義焊盤的外徑尺寸，如圖11-8所示。

“X-尺寸”表示焊盤外徑X軸方向尺寸大小；“Y-尺寸”表示焊盤外徑Y(jié)軸方向尺寸大??；“形狀”表示焊盤的外形，有3種選擇：“Round(圓形)”、“Rectangle(矩形)”和“Octagonal(八邊形)”。選中此單選按鈕后定義的焊盤屬性可以通用于所有的工作層面。圖11-8“簡單”選項(xiàng)框

“頂-中-底”：選中該單選按鈕后，可以分別對“頂(TopLayer)”、“中間(MiddleLayer)”和“底(BottomLayer)”層的焊盤進(jìn)行設(shè)置，如圖11-9所示。

圖11-9“頂-中-底”選項(xiàng)框

“全堆?！保哼x中該單選按鈕后，可以對不同層的焊盤屬性進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置。點(diǎn)擊“編輯全焊盤層定義”按鈕，在彈出的對話框中即可對各個(gè)層的焊盤進(jìn)行大小及形狀的設(shè)置。

③“標(biāo)識(shí)符”文本框：設(shè)置焊盤編號，應(yīng)與原理圖中的管腳編號對應(yīng)，且大小寫一致，否則將無法進(jìn)行網(wǎng)格布線的同步設(shè)計(jì)。④“鍍金”復(fù)選框：該選項(xiàng)決定了一個(gè)焊盤是否有鍍金屬孔。當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目文件中既存在鍍金屬孔的焊盤又存在沒有鍍金屬孔的焊盤時(shí)，在生成“NCdrillfiles(鉆孔)”文件時(shí)，沒有鍍金屬孔的焊盤將使用與存在鍍金屬孔的焊盤不同的工具。該項(xiàng)通常保持缺省的選中狀態(tài)。⑤“助焊膜擴(kuò)展”區(qū)域欄和“阻焊膜擴(kuò)展”區(qū)域欄的設(shè)置在布線規(guī)則設(shè)置中已詳細(xì)介紹過，這里不再重述。

本例中選擇焊盤的“簡單”屬性，“X-尺寸”和“Y-尺寸”分別設(shè)置為78.74?mil和39.37?mil，“孔徑”設(shè)置為27.559?mil，單擊“確認(rèn)”按鈕即可。之后調(diào)整焊盤間的間距為50?mil，如圖11-10所示。圖11-10設(shè)置好的焊盤下面繪制元件封裝的圖形部分。

(6)繪制元件的圖形部分時(shí)，必須將工作層面設(shè)置為“TopOverlay”(頂層絲印層)。單擊工作窗口下方的“TopOverlay”標(biāo)簽，使該層處于當(dāng)前的工作窗口中。通過放置弧形和線的操作即可完成圖形部分的繪制，設(shè)置線寬為10?mil。

(7)將圖形和焊盤整合在一塊即可完成元件封裝的繪制，焊盤3位于原點(diǎn)(0，0)處，如圖11-11所示。圖11-11元件封裝的繪制

(8)雙擊“PCBLibrary”面板標(biāo)簽，在面板中雙擊新建的元件，將彈出一個(gè)“PCB庫元件”對話框，如圖11-12所示。

圖11-12“PCB庫元件”對話框

在該對話框中輸入剛創(chuàng)建的元件封裝的名稱、高度以及描述。其中封裝的高度要滿足PCB的“Placement”規(guī)則中的“高度”規(guī)則設(shè)置。在通常情況下，用戶可以不考慮“高”和“描述”項(xiàng)的設(shè)置，這里在“名稱”項(xiàng)中輸入“BCY-W3/E4”。點(diǎn)擊“確認(rèn)”按鈕完成元件封裝的屬性設(shè)置。

(9)執(zhí)行“文件(F)/保存(S)”菜單命令，保存新建的元件符號模型。這時(shí)如果用戶還想建立其他元件的封裝模型，可以重新創(chuàng)建一個(gè)作圖區(qū)，用于建立新元件的封裝模型。

(10)在“PCBLibrary”面板中已經(jīng)創(chuàng)建的元件處單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出如圖11-13所示的快捷菜單，選中“新建空元件(N)”項(xiàng)，即可新建一個(gè)元件，并且在工作窗口中打開此元件的封裝編輯區(qū)域。其余的步驟與第一個(gè)元件封裝的建立完全相同。

(11)執(zhí)行“文件(F)/保存(S)”菜單命令，至此便完成了PCB庫文件的創(chuàng)建。圖11-13快捷菜單11.2.2通過向?qū)?chuàng)建元件的PCB封裝模型

除了手工繪制元件的PCB封裝模型外，還可以通過向?qū)?chuàng)建元件的封裝模型，具體的操作步驟如下。

(1)在圖11-13所示的快捷菜單中選擇“元件向?qū)?W)”

菜單項(xiàng)，系統(tǒng)彈出一個(gè)“元件封裝向?qū)А睂υ捒颍鐖D11-14所示。圖11-14“元件封裝向?qū)А睂υ捒?/p>

(2)點(diǎn)擊“下一步”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖11-15所示的“ComponentWizard”對話框，從中可以設(shè)置元件的封裝形式。在該對話框的列表中列出了12種標(biāo)準(zhǔn)的封裝形式，右下角還可以進(jìn)行長度單位的設(shè)置。這里選擇“Dualin-linePackage(DIP)(雙排直列封裝)”形式，單位選擇英制mil。圖11-15“ComponentWizard”對話框

(3)點(diǎn)擊“下一步”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖11-16所示的對話框，在該對話框中可以詳細(xì)地設(shè)置焊盤的尺寸(包括焊盤外徑和內(nèi)徑的尺寸)。圖11-16設(shè)置焊盤尺寸的對話框

(4)點(diǎn)擊“下一步(N)”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖11-17所示的對話框，在該對話框中可以對焊盤行和列的間距進(jìn)行設(shè)置。圖11-17設(shè)置焊盤行和列間距的對話框

(5)點(diǎn)擊“下一步(N)”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖11-18所示對話框，在該對話框中可以對封裝的邊框線寬進(jìn)行設(shè)置，通常保持10?mil缺省值設(shè)置不變。圖11-18設(shè)置邊框線寬的對話框

(6)點(diǎn)擊“下一步(N)”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖11-19所示對話框，在該對話框中可以設(shè)置該元件封裝的焊盤個(gè)數(shù)。圖11-19設(shè)置元件封裝焊盤個(gè)數(shù)的對話框

(7)點(diǎn)擊“下一步(N)”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖11-20所示對話框，用戶可以在該對話框中對元件進(jìn)行命名。圖11-20設(shè)置元件名稱的對話框

(8)點(diǎn)擊“Next”按鈕，系統(tǒng)彈出如圖11-21所示的對話框，提示元件封裝的創(chuàng)建工作已經(jīng)完成，單擊“Finish”按鈕，即可關(guān)閉該對話框而生成新的元件封裝，如圖11-22

所示。圖11-21元件封裝完成的界面

圖11-22新的元件封裝

11.3元件集成庫的創(chuàng)建

創(chuàng)建集成元件庫的具體步驟如下。

(1)執(zhí)行“文件(F)/創(chuàng)建(N)/項(xiàng)目(J)/集成元件庫(I)”菜單命令，新建一個(gè)集成庫，這時(shí)可以在“Projects”面板中看到新建的文件包“Integrated_Libraryl.LibPkg”，如圖11-23所示。圖11-23“Projects”面板集成元件庫的后綴一般是“.IntLib”，但首先卻是“.LibPkg”格式，操作后即可生成“.IntLib”的集成元件庫。

(2)執(zhí)行“文件(F)/另存項(xiàng)目文件為”菜單命令，保存剛生成的集成文件包，此時(shí)將彈出一個(gè)對話框，如圖11-24所示。選擇合適的保存路徑，在“文件名”一欄中填寫文件的新名稱，這里命名為“我的Integrated_Library1”，然后單擊“保存(S)”按鈕完成文件的保存操作。圖11-24保存集成文件包對話框

(3)在“Projects”面板中新建的集成文件包上單擊鼠標(biāo)右鍵，彈出一個(gè)快捷菜單項(xiàng)，選擇其中的“追加已有文件到項(xiàng)目中(A)”菜單項(xiàng)，如圖11-25所示，系統(tǒng)彈出一個(gè)對話框，如圖11-26所示。選中要添加的原理圖庫文件，然后單擊

“打開(O)”按鈕即可將該原理圖庫文件添加到新建的集成文件包中。圖11-25“追加已有文件到項(xiàng)目中(A)”菜單項(xiàng)圖11-26“ChooseDocumentstoAddtoProject”對話框

(4)按照同樣的方法添加所需的PCB庫文件，如圖11-27所示。

(5)雙擊打開原理圖庫文件，同時(shí)選中面板標(biāo)簽欄中的“SCHLibrary”標(biāo)簽。

(6)在“SCHLibrary”面板中單擊最下面模型欄的“追加”按鈕，如圖11-28所示，這時(shí)將彈出如圖11-29所示的“加新的模型”對話框。從中選擇要添加的元件模型的類型，這里選擇添加元件的“Footprint”封裝模型。圖11-27添加所需的PCB庫文件圖11-28“SCHLibrary”面板圖11-29“加新的模型”對話框

(7)選擇完元件的模型類型后彈出如圖11