PCB封装库的基础学习与运用

刘宇婕　孙靖凡　李威　杨文珺

摘要：虽然在DXP自带的元件库中有着较为丰富的元件封装库，但是这些元件封装库都是一些常用的封装库，有很多时候我们所需要的元件并不在我们封装库中。所以我们往往需要自己动手来做我们所需元件的封装库。这就要我们可以了解并运用我们的封装库和他各个层的意义。并学会使用模型的向导与自己手动画图的方法。

关键词：PCB元件封装库；PCB原理图；IPC封装向导；Spice模型向导； PCB各层含义

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）11-0258-03

因为我现在PCB制图用的是PROTEL DXP，故来介绍一下自学PCB的注意事项与基础的学习与操作。

当我们在画PCB的时候首先要有一个工程，在工程中再来制作我们所需要的东西，如我们首先要创建一个PCB的工程，再创建一个原理图，这样我们就可以来完成我们的基本操作，我们就可以按照现有的元件库来制作我们所需的PCB板。

但在PCB的学习与运用中往往自己画封装是不可避免的，但是我们应该怎么画封装呢？下面我们就来介绍一下如何来画PCB的封装，PCB的封装的基础的学习与运用。

1 使用向导来制作封装库与原理图

1.1“IPC 封装向导”

方法一先创建一个“PCB 元件库”的文件夹，然后在工具中找到“IPC封装向导”然后再依据我们自己的元件找到对应的元件，来制作封装。但是再制作封装的时候，一定要用游标卡尺测量好自己的元件的各个距离，这种向导是很详细的，他上边所有要我们自己测量的地方都有标注，我们自己也一定要对应好的测量，因为我们的PCB板都是以毫米来计算的，出现了偏差就有可能导致我们设计的PCB板上的所钻孔的孔径，从而导致我们所要焊的元件放不上去，导致资源的浪费，材料的损失。所以我们要好好测量。

这种封装是用的一种3D模型，在制作完了这种模型后一定不要忘了还有相应的原理图。所以我们还要再创建一个“原理图库”，在“新建→库→原理图库”然后导入我们刚刚画的模型，先点击“Add Footprint”然后点“Browse”浏览库再找到我们所以需要的模型所对应的库，这样就可以把我们模型的Footprint所导出来了。

1.2“Spice 模型向导”

既然我们上面都已经用到了“IPC 封装向导”，我们的原理图当然也是有向导的。这个原理图的向导就和我们找“IPC 封装向导”一样，在工具中找到一个“Spice模型向导“在其中找到我们所需元件的原理图模型的向导设置好了，就可以了。

“Spice模型向导”如图1，看图我们可知他一共有“二极管、半导体电容器、半导体电阻器、电流控制开关、压控开关、双极结晶体管、有损耗传输线、均匀分布的RC传输线”这八种元件原理图的向导。

但是这种原理图出来的也是和我们的模型向导一样只有原理图，我们要把他们结合一下才是完整的一个新的我们所创建的元件库。

然后在这最后就是要记住，每一个我们所创建的新的文件或者工程都要保存，要不然无论是库还是原理图都是显示不出来的，必须要点保存。

2 自己手动画PCB封装库及原理图

2.1手动制作封装库

在如今的信息化飞速发展的社会，我们总会有一些新型的元件的封装是在我们的“MiscellanceousDevices.IntLib”和“MiscellanceousConnectors.IntLib”这两个我们常用的库中是找不到，然而不管是我们的封装库向导还是我们的原理图向导都是有限的，也不可能每次都是这些东西，因此我们要会自己手动来制作与画图。

所以接下来就是我要介绍的方法二，如何自己手动画图。

自己手动画图相对于用模型向导来说对于我们新手更直观一些，因为我们手动画图是2D的比3D的容易理解一些，但其实我们所画的PCB中3D模型的这个功能，是让我们可以看到将来PCB板的装配关系，防止我们在空间上出现偏差，而造成一些不必要的浪费。然而我们画的PCB传统上是二维设计。基本上的设计都是以2D的方式来创建的。所以也就不用像我们的“IPC 封装库”向导一样需要我们测量那么多东西。

我们就可以直接创建“PCB 元件库”在这里面直接画图，然后只用测量我们所需要的元件的大小的长和宽还有元件所需的穿孔之间的距离，确保我所设计的这个元件的大小印在PCB板上出来了以后是可以和我们的元件相匹配的就可以了。

当然，在我们手动画图的时候也不可以掉以轻心，因为我们还要考虑PCB中各个层的问题。在不同的层面，是有不同的作用与意义的。

2.1.1关于PCB各个层的含义

如“TopLayer”是顶层布线层，就是在顶层设计我们元件所要焊接上锡的位置，若为单线层，则没有此层。

而“BottomLayer”是底层布线层，也就是在底层设计我们需要焊接上锡的位置。

“Top Overlay”是PCB板的丝印层，这个层是用來设计各个元件的标识，圈出我们元件所需的位置避免最后图画出来没有位置放我们的元件，并且可以在丝印层标识好我们元件的位号、字符、商标等一系列的东西。

“Mechanical Layers”是机械层，是为PCB设计机械外形的，默认“Mechanical Layer1”为外形层。其他的“Mechanical Layer13/15”层可作为机械尺寸标注或者特殊用途，但必须在同层标识清楚该层的用途。

“Keep-Out Layer”是禁止布线层，它是用来在你确定板子的外形，是用“Mechanical Layer”画好外形后，在“Keep-Out Layer”中绘制约束布线的区域，画好后，布线就不能画到这个区域外，他也可以被用来做PCB的机械外形。但是如果PCB上同时有“Keep-Out Layer”和“Mechanical Layer1”则主要看这两层的外形完整度，一般以“Mechanical Layer1”为准。建议设计时尽量使用“Mechanical Layer1”作为外形层，如果使用“Keep-Out Layer”作为外形，则不要在使用“Mechanical Layer1”，避免混淆，并且在这一层是使用place line命令绘制10mil大小的线来绘制的。

“Top/Bottom Solder”是顶层/底层阻焊绿油层，起到以防止铜箔上锡，保持绝缘。在焊盘、过孔及本层非电气走线处阻焊绿油开窗。①焊盘在设计中会默认开窗（override：0.1016mm），即过孔时将铜箔显露出来，外扩0.1016mm，能够方便后面增大载流能力及烫锡或加厚铜箔，波峰焊时会上锡。建议不做设计变动，以保证可焊性；②过孔在设计中也会默认开窗与焊盘一样，也外扩0.1016mm，波峰焊时会上锡。如果设计为防止过孔上锡，不要露铜，则必须将过孔的附加属性“Solder Mask”中的“penting”选项选中，来关闭过孔开窗。另本层也可单独进行非电气走线，則阻焊绿油相应开窗。如果是在铜箔走线上面，则用于增强走线过电流能力，焊接时加锡处理；如果是在非铜箔走线上面，一般设计用于做标识和特殊字符丝印，可省掉制作字符丝印层。

“Top/Bottom Paste”是顶层/底层锡膏层，该层一般用于贴片元件的SMT回流焊过程时上锡膏，导出“Gerber”时可删除，PCB设计保持默认即可。

“Mid Layers”是中间信号层，多用于多层板，也可作为特殊用途层，这仍然也必须要在同层标识清楚该层的用途。“Internal Planes”是内电层，用于多层板。“Multi Layer”是通孔层，作用是通孔焊盘。“Drill Guide”是钻孔定位层，作用是焊盘及过孔的钻孔的中心定位。“Drill Drawing”钻孔描述层，作用是焊盘即过孔的钻孔孔径的尺寸描述。

以上就是我所介绍的一些常用的PCB层。

2.1.2手动画PCB

了解完PCB板各个层的含义，我们也要来画图了。就如一个“TO248P1350X468-3N”来说吧。如图2，“TO248P1350X468-3N”。

图2是我用“IPC模型向导”做出来的标准的“TO248P1350X468-3N”元件封装库。但其实，在我们自己手动制作时并不需要像此3D模型制作的那么麻烦。我们只需要做的如图3一样把所有所需要的数据都测量好，然后把所需要焊接上锡的画出来，还有为了防止元件相触碰再用线把他们隔开。然后保存，就制作好了这个封装库。但要注意的是测量一定要到位。

2.1.3手动画原理图

当我们的元件封装库手动画好了之后，就要来画我们所画的这个元件的原理图了。画原理图的时候一定要注意用对引脚。要了解我们这个原件的原理。如，一个圆形的电容元件，它的标准原理图用“Spice模型向导”制作出来是如图4就是这样的。

但是其实这就如同我们刚刚所画的PCB元件封装一样，都是给自己看的，我们在画这种原理图的时候是不需要这么麻烦的，我们甚至可以直接用两条放置线和两个引脚和一个“+”来表示，如图5。

因为我们在画它的原理图的时候就应该清楚这个元件的原理是什么，然后再开始画，用自己可以理解并且正确的画法即可。

还有就是我们再画原理图的时候栅格的使用，我们的栅格默认是10，但是为了方便起见，我们可以将栅格的移动尺寸改为1，这样就更方便我们画图，连接等一系列的事情了。

3 画原理图时可能遇到的问题与解决方法

在画原理图的时候，可能我们照着我们的图画好了，更新好了PCB后有的元件上没有线，有的整个元件都是绿色的。那么我们在遇到元件上没有线的情况下，就要看看我们在原理图连线的时候用的是不是没有用我们需用的放置线来连接的。我们在元件图是绿色的情况时，可以看到在我们刚导出PCB时，左下角有一个暗红色的区域“sheet1”，那是一个ROOM，把它删除就可以了。

4 结语

虽说DXP的元件库中大量的标准元件封装库，但在实际应用当中，许多情况下都需要我们自己来创建我们的封装库，所以掌握两种创建封装库和原理图的方法是我们学习PCB时必不可少的内容。

参考文献：

[1] 刘刚.ProtelDXP2004SP2原理图与PCB设计[M].北京：电子工业出版社，2007.

[2] 陈超ProtelDXP元件封装库的研究[J].现代电子技术，2009，32（24）：163-167.

[3] 赵志刚，吴海彬.ProtelDXP实用教程[M].北京：清华大学出版社，2003.