制作元件及元件封装

第6章 制作元件及元件封装,6.1 元件及元件封装概述 6.2 创建新的元件库 6.3 原理图元件制作实例 6.4 创建新的元件封装库 6.5 元件封装制作实例 思考题与练习题,6.1 元件及元件封装概述,6.1.1 元件概述 1. 原理图的组成 原理图主要由两大部分组成：原理图元件和元件间的连线，其他内容都是辅助部分，如标注文字等。原理图元件代表实际的元器件，连线代表实际的物理导线，因此一张原理图中完全包含了元器件及其连接关系。这两部分信息就是原理图中包含的基本内容。,2. 原理图元件的组成 原理图元件(以后简称为元件)由两大部分组成：用以标识元件功能的标识图和元件引脚。 1) 标识图 标识图仅仅起着提示元件功能的作用，并没有什么实质作用。实际上，没有标识图或者随便绘制标识图都不会影响原理图的正确性。图6.1是Protel 提供的一个继电器的标识图。,图6.1 继电器标识图,2) 引脚 引脚是元件的核心部分。元件图中的每一根引脚都要和实际元器件的引脚对上号，而这些引脚在元件图中的位置是不重要的。每一根引脚都包含序号和名称等信息。引脚序号用来区分各个引脚，引脚名称用来提示引脚功能。图6.2为A/D转换器TLC549的引脚图。 引脚序号是必须有的，而且不同引脚的序号不能相同。引脚名称根据需要设置，名称能反映该引脚的功能。,图6.2 原理图元件的引脚示例,6.1.2 原理图元件的制作过程 为一个实际元件绘制原理图库时，为了保证正确和高效，一般建议遵循以下步骤。 1. 收集必要的资料 所需收集的资料主要包括元件的引脚功能。这个工作一般来说困难不太大，但是某些初学者可能会感觉不知如何下手。,2. 绘制元件标识图 如果是集成电路等引脚较多的元件，因为功能复杂，不可能用标识图表达清楚，往往是画个方框代表。如果是引脚较少的分立元件，一般尽量画出能够表达元件功能的标识图，这对于电路图的阅读会有很大帮助。,3. 添加引脚并编辑引脚信息 在绘制好的标识图的合适位置添加引脚，此时的引脚信息是由Protel 自动设置的，往往不正确，需要手工编辑修改为合适的内容。引脚排列应遵循以下规则： (1) 电源引脚放在元件上部，地线引脚放在元件下部。 (2) 输入引脚放在元件左边，输出引脚放在元件右边。 (3) 功能相关的引脚靠近排列，功能不相关的引脚保持一定间隙。,6.1.3 元件封装概述 1. 元件与元件封装的关系 元件封装是指元件焊接到电路板时所指的外形和焊盘位置。既然元件封装只是元件的外形和焊盘位置，那么纯粹的元件封装仅仅是空间的概念，因此，不同的元件可以共用同一个元件封装。如普通电阻的封装AXAIL-0.4在外形和焊盘位置的分布与普通二极管DIODE-0.4的封装基本一样，两者可以共用一个封装，如图6.3所示。,图6.3 两种相似的封装,另一方面，同种元件也可以有不同的封装，比如电阻。因为电阻的功率不同，所以电阻的外形和焊盘间距也不同。常用电阻的封装形式有AXIAL-0.3、AXIAL-0.4、AXIAL-0.6等，如图6.4所示。,图6.4 常用电阻封装,2. 元件封装外形 常见元件封装外形通常有：单列直插式封装、双列直插式封装、Z形直插式封装、扁平封装、四列直插式封装和三引脚封装。在元件封装外形名称中它们的英文缩写如表6.1所示。图6.56.9为元件封装外形图。,表6.1 元件封装外形名称,图6.5 SIP封装,图6.6 DIP封装,图6.7 TO封装,图6.8 PLAT封装,图6.9 QIL封装,从元件引脚封装类型上区分，主要有针脚式元件封装和表面粘贴式(STM)元件封装。针脚式封装元件焊接时先要将元件针脚插入焊盘导通孔，然后再焊锡。,3. 常用元件封装名称简介 在制作元件封装之前，先介绍一些有关元件封装名称的基本常识。 (1) 元件封装材料缩写。通常，元件的封装材料主要有三种：塑料、陶瓷和金属。这些材料在元件封装的名称里通常用表6.2所示的字母代替。 (2) 常用封装名称简介。一般来讲，元件封装的外形加上材料就可以构成封装的名称了。表6.3所列的是常用的元件封装名称。,表6.2 元件封装材料缩写,表6.3 常用的元件封装名称,6.1.4 元件封装的制作过程 1) 收集必要的资料 在开始制作封装之前，需要收集的资料主要包括该元件的封装信息。这个工作往往和收集原理图元件同时进行，因为用户手册一般都有元件的封装信息，当然上网查询也可以。如果用以上方法仍找不到元器件的封装信息，只能先买回器件，通过测量得到器件的尺寸(用游标卡尺量取正确的尺寸)。 在PCB上假如使用英制单位，应注意公制和英制单位的转换。它们之间的转换关系是： 1 in1000 mil2.54 cm,2) 绘制元件外形轮廓 在制作元件封装的过程中，首先应绘制出元件的外形轮廓，外形轮廓在PCB的丝印层(Top Overlay)上显示出该元件的顶视图。外形轮廓在放置元件时非常有用，如果轮廓足够精确，PCB上元件排列就很整齐。轮廓不要画得太大，否则会占用过多的PCB的空间。,3) 放置元件引脚焊盘 焊盘需要的信息比较多，如焊盘外形、焊盘大小、焊盘序号、焊盘内孔大小、焊盘所在的工作层等。需要注意的是元件外形和焊盘位置之间的相对位置。元件外形容易测量，焊盘分布也容易测量，但两者之间的相对位置却难以准确测量。,6.2 创建新的元件库,6.2.1 创建一个新的元件库 制作元件和建立元件库是使用Protel 的元件库编辑器来进行的。用户可以创建一个新的元件库作为自己使用的专用库，把平时自己创建的新元件放置到这个专用库中，供绘制原理图时使用。,首先创建一个新项目“MyPCB.PRJPCB”，在此项目管理环境下，执行【File】/【New】/【Schematic Library】命令，就可以进入原理图元件库编辑器工作界面，如图6.10所示。,图6.10 元件库编辑器,执行文件另存命令【File】/【Save As】，在弹出如图6.11所示的对话框中，修改文件名为“Myuse”，单击 按钮，此时一个新的元件库“Myuse.SCHLIB”创建完毕。,图6.11 创建新的元件库,6.2.2 元件库编辑器 元件库编辑器与原理图设计编辑器界面相似，主要由元件库编辑管理器、主工具栏、菜单、常用工具栏、编辑区等组成。不同的是在编辑区有一十字坐标轴，而不是网格。元件库编辑器提供了两个重要的工具栏，即绘制图形工具栏和IEEE工具栏。下面简单地介绍元件库编辑器的组成及其界面的管理，使用户对元件库编辑器有一个简单的了解。,图6.10是元件库编辑器的编辑界面，可以看出，整个编辑器可以分为以下几个部分： (1) 主菜单。编辑器的主菜单主要是给设计人员提供编辑、绘图命令，以便于创建一个新元件。 (2) 元件编辑区(Components Editor Panel)。元件编辑区主要用于创建一个新元件，将元件放置到工作平面上，用于更新元件库，添加或删除元件库中的元件等各项操作。,图6.12 元件库编辑管理器,(3) 主工具栏(Main Toolbars)。主工具栏为用户提供了各种图标操作方式，可以让用户方便、快捷地执行命令和各项功能，如打印、存盘等操作均可以通过主工具栏来实现。 (4) 绘图工具栏(Placement Tools)。元件库编辑器提供的绘图工具同以往所接触到的绘图工具是一样的，它的作用类似于菜单命令“Place”，就是在工作平面上放置各种图元，如线段、圆弧等。,(5) 元件库编辑管理器。元件库编辑管理器主要用于对元件库进行管理。单击项目管理器下面的“Library Editor”标签，则可以进入元件库编辑管理器，如图6.12所示。 (6) 状态栏与命令行。在屏幕最下方为状态栏和命令行，它们用于提示用户当前系统所处的状态和正在执行的命令。,6.2.3 绘图工具的使用 与第5章介绍的原理图绘制一样，制作元件也可以用绘图工具来进行。常用的绘图工具包括一般绘图工具和IEEE工具。,1. 一般绘图工具栏 图6.13为元件库编辑器中的绘图工具栏，通过【Place】菜单命令也可以找到绘图工具栏上各个按钮所对应的选项。绘图工具栏的打开与关闭可以通过执行菜单命令【View】/【Toolbars】/【Sch Lib Drawing】来实现。表6.4介绍了绘图工具栏中各个按钮的功能及对应的菜单选项。,图6.13 绘图工具栏,表6.4 绘图工具栏的按钮及其功能,2. IEEE工具栏 图6.14为元件库编辑器中的IEEE工具栏，IEEE工具栏上的命令也对应【Place】菜单上【IEEE Symbols】子菜单的各命令。IEEE工具栏的打开与关闭可以通过执行菜单命令【View】/【Toolbars】/【Sch Lib IEEE】来实现。IEEE工具栏中各个按钮的功能见表6.5。,图6.14 IEEE工具栏,表6.5 IEEE工具栏的按钮及其功能,6.3 原理图元件制作实例,6.3.1 制作模拟元件 1. 制作稳压二极管 制作稳压二极管的操作步骤如下： (1) 在项目管理器(Projects)面板中双击“Myuse.SCHLIB”文件名，打开新创建的库文件，准备添加元件。,(2) 执行菜单命令【Tools】/【New Component】，弹出如图6.15所示的对话框。输入新元件名称“DZENER”，然后单击 按钮，这时库里面会出现一个名为“DZENER”的空元件，如图6.16所示。,图6.15 设置元件名,图6.16 库中显示空元件名,(3) 用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，开始绘制线条，这时候鼠标变成十字形。在靠近基准位置的地方绘制出稳压二极管的外形，如图6.17所示(图中十字线为基准位置)。在绘制线条的过程中，如果发现不能绘制斜线，可以在画线的同时(不释放鼠标)按一下或者多下空格键切换画线模式。,图6.17 稳压二极管的外形,(4) 修改线宽。用鼠标双击刚绘制好的外形连线，弹出线条的属性对话框，如图6.18所示。 (5) 在绘图工具栏中用鼠标单击 按钮，为稳压管添加引脚。稳压二极管有两根引脚，刚添加的引脚如图6.19所示。,图6.18 线条的属性对话框,图6.19 添加引脚,(6) 编辑引脚属性。双击某一引脚，弹出如图6.20所示的修改引脚属性对话框。对话框中“Designator”表示引脚标号，“Display Name”表示引脚名称。同时可修改引脚的长度“Length”、位置坐标“Location X/Y”、旋转角度“Orientation”、颜色“Color”和隐藏“Hidden”等引脚属性。,图6.20 修改引脚属性对话框,(7) 在绘图工具栏中用鼠标单击 按钮，根据光标提示依次选中稳压管三角形的三个端点，如图6.22所示。单击鼠标右键后，完成放置填充区工作。然后双击刚放置的填充区，在弹出如图6.23所示的对话框中选择适当的颜色。,图6.21 引脚修改之后的稳压二极管,图6.22 选择填充范围,图6.23 修改颜色对话框,至此，稳压二极管的原理图元件已经制作完毕，如图6.24所示。,图6.24 制作完成后的稳压二极管,2. 制作变压器元件 制作变压器元件的操作步骤如下： (1) 同制作稳压二极管一样，执行菜单命令【Tools】/【New Component】，新建一个名称为“TRANS7”的元件。 (2) 绘制线圈中的半圆。用鼠标单击绘图工具栏中的 按钮，用鼠标左键依次选择弧的圆心、X方向半径、Y方向半径、圆弧起点和圆弧终点(沿顺时针方向)。,(3) 制作出变压器的标识图，如图6.25所示。 (4) 添加引脚。在标识图的适当位置添加引脚，并隐藏引脚名称，如图6.26所示。,图6.25 变压器的标识图,图6.26 添加引脚,(5) 添加同名端。变压器的同名端需要添加一个小圆点，IEEE符号工具箱中用鼠标单击 (Dot)按钮，开始放置小圆圈，然后双击小圆圈，弹出如图6.27所示