AltiumDesignerProtel原理图与PCB设计教程 第9章.docx

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AltiumDesignerProtel原理图与PCB设计教程第9章

第9章制作元件封装

在前面介绍元件封装时，都是使用AltiumDesigner系统自带的元件封装。

但是对于经常使用而元件封装库里又找不到的元件封装，或者系统元件库没有的其他封装，就需要使用元件封装编辑器来制作一个新的元件封装。

在本章中，主要介绍使用PCBLIB制作元件封装的两种方法，即手工方法和利用向导（Wizard）方法。

9.1元件封装编辑器

9.1.1启动元件封装编辑器

在制作元件封装之前，首先需要启动元件封装编辑器。

AltiumDesigner的元件封装库编辑服务器的启动步骤如下：

1）执行菜单命令File→New→Library→PCBLibrary，就可以启动元件封装编辑器，如图9-1所示。

图9-1元件封装编辑器界面

2）将元件封装库保存起来，元件封装库文件的后缀名为.PcbLib，系统默认的文件名为PcbLib1.PcbLib，保存时可以换名保存。

然后就可以进行元件封装的编辑制作。

也可以直接在项目中创建一个新的元件封装库，只要选择项目文件，从右键快捷菜单中执行AddNewtoProject→PCBLibrary命令，系统就会为所选择的项目创建一个新的元件封装库。

9.1.2元件封装编辑器介绍

PCB元件封装编辑器的界面和PCB编辑器比较类似。

下面简单地介绍一下PCB元件封装编辑器的组成及其界面的管理，使用户对元件封装编辑器有一个简单的了解。

图9-1所示是PCB元件封装编辑器的编辑界面，从图中可以看出，整个编辑器可以分为以下几个部分。

（1）主菜单

PCB元件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。

图9-2元件封装管理器

（2）元件编辑界面（ComponentsEditorPanel）

元件编辑界面主要用于创建一个新元件，将元件放置到PCB工作平面上，用于更新PCB元件库、添加或删除元件库中的元件等各项操作。

（3）PCBLib标准工具栏

PCBLib标准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。

（4）PCBLib放置工具栏（PCBLibPlacementTools）

PCB元件封装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，即在工作平面上放置各种图元，如焊盘、线段、圆弧等。

（5）元件封装管理器

元件封装库管理器主要用于对元件封装库进行管理。

单击项目管理器下面的PCBLibrary标签，则可以进入元件封装管理器，如图9-2所示为元件封装管理器。

如果没有显示PCBLibrary标签，则可以选择View→WorkspacePanels→PCB→PCBLibrary显示。

（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。

同前面章节所述一样，PCB元件封装编辑器也提供了相同的界面管理，包括界面的放大、缩小，各种管理器、工具栏的打开与关闭。

界面的放大、缩小处理可以通过View菜单进行，如选择菜单命令View→ZoomIn、View→Zoomout等，用户也可以通过选择主工具栏上的放大和缩小按钮，来实现画面的放大与缩小。

9.2创建新的元件封装

下面讲述如何创建一个新的PCB元件封装。

假设要建立一个新的元件封装库作为用户自己的专用库，元件库的文件名为FootPrint.PcbLib，并将要创建的新元件封装放置到该元件库中。

下面以图9-3所示的实例来介绍如何手工创建元件封装。

手工创建元件封装实际上就是利用AltiumDesigner提供的绘图工具，按照实际的尺寸绘制出该元件封装。

图9-3手工创建元件封装实例

一般，手工创建新的元件封装需要首先设置封装参数，然后再放置图形对象，最后设定插入参考点。

下面分别结合实例进行讲解。

9.2.1元件封装参数设置

当新建一个PCB元件封装库文件前，一般需要先设置一些基本参数，例如度量单位、过孔的内孔层、设置鼠标移动的最小间距等，但是创建元件封装不需要设置布局区域，因为系统会自动开辟一个区域供用户使用。

1．板面参数设置

设置板面参数的操作步骤如下。

（1）执行Tools→LibraryOptions命令

系统将弹出如图9-4所示的板面选项设置对话框。

图9-4板面选项设置对话框

（2）在该对话框中可以设置元件封装的板面参数

具体设置对象如下：

1）MeasurementUnit（度量单位）用于设置系统度量单位，系统提供了两种度量单位，即Imperial（英制）和Metric（公制），系统默认为英制。

2）栅格的设置包括移动栅格（SnapGrid）的设置和可视栅格（VisibleGrid）的设置。

移动栅格主要用于控制工作空间中的对象移动时的栅格间距，是不可见的。

光标移动的间距由在SnapGrid编辑框输入的尺寸确定，用户可以分别设置X、Y向的栅格间距。

如果已经在设计PCB的工作界面中，可以使用〈Ctrl+G〉快捷键打开设置SnapGrid的对话框。

3）ComponentGrid用来设置元件移动的间距。

  X：

用于设置X向移动间距。

  Y：

用于设置Y向移动间距。

4）电气栅格（ElectricalGrid）主要用于设置电气栅格的属性。

它的含义与原理图中的电气栅格相同，选中ElectricalGrid复选框表示具有自动捕捉焊盘的功能。

Range（范围）用于设置捕捉半径。

在布置导线时，系统会以当前光标为中心，以Range设置值为半径捕捉焊盘，一旦捕捉到焊盘，光标会自动跳到该焊盘上。

5）VisibleGrid用于设置可视栅格的类型和栅距。

系统提供了两种栅格类型，即Lines（线状）和Dots（点状），可以在Makers列表中选择。

可视栅格可以用作放置和移动对象的可视参考。

一般设计者可以分别设置栅距为细栅距和粗栅距。

如图9-4所示的Grid1设置为20mil，Grid2设置为100mil。

可视栅格的显示受当前图纸的缩放限制，如果不能看见一个活动的可视栅格，可能是因为缩放太大或太小的缘故。

6）SheetPosition（图纸位置）。

该操作选项用于设置图纸的大小和位置。

X/Y编辑框设置图纸左下角的位置，Width编辑框设置图纸的宽度，Height编辑框设置图纸的高度。

  如果选中DisplaySheet复选框，则显示图纸，否则只显示PCB元件部分。

  如果选中Auto-sizetolinkedlayers，则可以链接具有模板元素（如标题块）的机械层到该图纸。

2．系统参数设置

首先执行Tools→Preferences命令，系统将弹出Preferences设置对话框。

元件封装编辑器系统参数的设置与PCB编辑器参数设置一样，读者可以参考7.4节。

9.2.2层的管理

制作PCB元件时，同样需要进行层的设置和管理，其操作与PCB编辑管理器的层操作一样。

1）对元件封装工作层的管理可以执行Tools→LayerStackManager命令，系统将弹出层管理器对话框，具体设置操作可以参考7.3节的介绍。

2）定义板层和设置层的颜色。

PCB元件封装编辑器也是一个多层环境，设计人员所做的大多数编辑工作都将在一个特殊层上。

使用BoardLayers&Colors对话框可以来显示、添加、删除、重命名及设置层的颜色。

执行Tools→Layers&Colors命令可以打开BoardLayers&Colors对话框，在该对话框中可以定义工作层和层的颜色，该对话框的设置操作可以参考7.3节相关讲解。

对于层和颜色的设置，可以直接取系统的默认设置。

9.2.3放置元件

下面通过实例来讲述创建元件封装的具体过程。

手工创建的一般步骤如下：

1）执行Tools→NewComponent命令，创建一个新的元件封装，但是不使用向导操作，即在弹出的对话框中直接单击Cancel按钮，就可以创建一个空白的元件封装。

技巧：

也可以先进入元件封装管理器，单击项目管理器下面的PCBLibrary标签，则可以进入元件封装管理器，如图9-2所示。

然后在元件列表处单击鼠标右键，从快捷菜单中选择NewBlankComponent命令，也可以创建一个新的元件封装。

2）执行Edit→Jump→NewLocation命令，系统将弹出如图9-5所示的对话框，在X/Y-Location编辑框中输入坐标值，将当前的坐标点移到原点，输入的坐标点为（0,0）。

在编辑元件封装时，需要将基准点设定在原点位置。

3）执行Place→Pad命令，如图9-6所示。

也可以单击绘图工具栏中相应的按钮。

图9-5位置设置对话框图9-6Place菜单

4）执行该命令后，光标变成十字状，中间带有一个焊盘，如图9-7所示。

随着光标的移动，焊盘跟着移动，移动到合适的位置后，单击鼠标将其定位。

在放置焊盘时，先按〈Tab〉键进入焊盘属性对话框，设置焊盘的属性。

本实例焊盘的属性设置如图9-8所示。

方形焊盘和圆形焊盘可以在Shape下拉列表中选定。

其他参数选项取默认值。

在PCB的元件封装设计时，最重要的就是焊盘，因为将来使用该元件封装时，焊盘是其主要电气连接点。

5）按照同样的方法，再根据元件引脚之间的实际间距将其水平距离设定为100mil，垂直距离为300mil，1号焊盘放置于（-350，-150）点，并相应放置其他焊盘，如图9-7所示。

注意：

1号焊盘形状为矩形，其他焊盘的形状为圆形。

图9-7在图纸上放置焊盘

6）根据实际需要，设置焊盘的实际参数。

假设将焊盘的直径设置为59mil，焊盘的孔径设置为35mil。

如果用户想编辑焊盘，则可以将光标移动到焊盘上，双击鼠标，即会弹出如图9-8所示的对话框，通过修改其中的选项设置焊盘的参数。

注意：

焊盘所在的层一般取Multi-Layer。

图9-8焊盘属性设置

7）将工作层面切换到顶层丝印层，即TopOverlay层，这只须在TopOverlay标签上选择即可。

8）执行Place→Line命令，光标变成十字状，将光标移动到适当的位置后，单击鼠标左键确定元件封装外形轮廓线的起点，随后绘制元件的外形轮廓，左下角坐标为（-390，-104），右上角的坐标为（390，104），如图9-9所示。

左端开口的坐标分别为（-390，-25）和（-390，25）。

这些线条的精确坐标可以在绘制了线条后再设置。

图9-9绘制外轮廓后的图形

9）执行菜单命令Place→Arc，在外形轮廓线上绘制圆弧，圆弧的参数为半径25mil，圆心位置为（-390，0），起始角为270º，终止角为90º。

执行命令后，光标变成十字状，将光标移动到合适的位置后，先单击鼠标左键确定圆弧的中心，然后移动鼠标单击左键确定圆弧的半径，最后确定圆弧的起点和终点。

这段圆弧的精确坐标和尺寸可以在绘制了圆弧后再设置，绘制完的图形如图9-10所示。

图9-10绘制元件的外形轮廓

10）绘制完成后，执行Tools→ComponentProperties命令，或者进入元件封装管理器，双击当前编辑的元件名，系统会弹出如图9-11所示的对话框，在该对话框中可以重新命名前面制作的元件封装，高度一般设置为0mil，有必要时可以添加一些元件封装的相关描述。

输入元件封装的名称后，可以看到元件封装管理器中的元件名称也相应改变了。

图9-11设定元件封装的属性

11）重命名以及保存文件后，该元件封装就创建成功，以后调用时可以作为一个块。

9.2.4设置元件封装的参考点

为了标记一个PCB元件用作元件封装，需要设定元件的参考坐标，通常设定Pin1（即元件的引脚1）为参考坐标。

设置元件封装的参考点可以执行Edit→SetReference子菜单中的相关命令。

其中有Pin1、Center和Location三条命令。

如果执行Pin1命令，则设置引脚1为元件的参考点；如果执行的是Center，则表示将元件的几何中心作为元件的参考点；如果执行的是Location，则表示由用户选择一个位置作为元件的参考点。

9.3使用向导创建元件封装

AltiumDesigner提供的元件封装向导是电子设计领域里的新概念，它允许用户预先定义设计规则，在这些设计规则定义结束后，元件封装编辑器会自动生成相应的新元件封装。

下面以图9-12所示的实例来介绍利用向导创建元件封装的基本步骤。

1）启动并进入元件封装编辑器。

2）执行Tools→ComponentWizard命令。

3）执行该命令后，系统会弹出如图9-13所示的界面，这样就进入了元件封装创建向导，接下来可以选择封装形式，并可以定义设计规则。

图9-12利用向导创建元件封装的实例图9-13元件封装向导界面

4）用鼠标左键单击图9-13中的按钮Next，系统将弹出如图9-14所示的对话框。

用户在该对话框中，可以设置元件的外形。

AltiumDesigner提供了12种元件封装的外形供用户选择，其中包括BallGridArrays（BGA）（球栅阵列封装）、Capacitors（电容封装）、Diodes（二极管封装）、Dualin-linePackage（DIP双列直插封装）、EdgeConnectors（边连接样式）、LeadlessChipCarrier（LCC）（无引线芯片载体封装）、PinGridArrays（PGA）（引脚网格阵列封装）、QuadPacks（QUAD）（四边引出扁平封装PQFP）、SmallOutlinePackage（小尺寸封装SOP）、Resistors（电阻样式）等。

图9-14选择元件封装外形

根据本实例要求，选择DIP双列直插封装外形。

另外在对话框的下面还可以选择元件封装的度量单位，有Metric（公制）和Imperial（英制）。

5）单击图9-14中的按钮Next，系统将会弹出如图9-15所示的对话框。

用户在该对话框中，可以设置焊盘的有关尺寸。

用户只需在需要修改的位置单击鼠标左键，然后输入尺寸即可，设置焊盘尺寸如图9-15所示。

图9-15设置焊盘尺寸

6）单击图9-15中的按钮Next，系统将会弹出如图9-16所示的对话框。

用户在该对话框中，可以设置引脚的水平间距、垂直间距和尺寸。

设置方法同上一步，设置焊盘尺寸如图9-16所示。

图9-16设置引脚的间距和尺寸

7）单击图9-16中的按钮Next，系统将会弹出如图9-17所示的对话框。

用户在该对话框中，可以设置元件的轮廓线宽。

设置方法同上一步。

图9-17设置元件的轮廓线宽

8）单击图9-17中的按钮Next，系统将会弹出如图9-18所示的对话框。

用户在该对话框中，可以设置元件引脚数量。

用户只需在对话框中的指定位置输入元件引脚数量即可。

图9-18设置元件引脚数量

9）单击图9-18中的按钮Next，系统将会弹出如图9-19所示的设置元件封装名称对话框。

在该对话框中，用户可以设置元件封装的名称，在此设置为DIP14。

10）此时再单击按钮Next，系统将会弹出完成对话框，单击按钮Finish，即可完成对新元件封装设计规则的定义，同时按设计规则生成了新的元件封装。

完成后的元件封装如图9-12所示。

使用向导创建元件封装结束后，系统将会自动打开新生成的元件封装，以供用户进一步修改，其操作与设计PCB图的过程类似。

图9-19设置元件封装名称

9.4元件封装管理

当创建了新的元件封装后，可以使用元件封装管理器进行管理，具体包括元件封装的浏览、添加、删除等操作，下面进行具体讲解。

9.4.1浏览元件封装

图9-20元件封装浏览管理器

当用户创建元件封装时，可以单击项目管理器下面的PCBLibrary标签，进入元件管理器，图9-20所示为元件封装浏览管理器。

1）在PCB浏览管理器中，元件过滤框（Mask框）用于过滤当前PCB元件封装库中的元件，满足过滤框中条件的所有元件将会显示在元件列表框中。

例如，在Mask编辑框中输入D*，则在元件列表框中将会显示所有以D开头的元件封装。

2）当用户在元件封装列表框中选中一个元件封装时，该元件封装的焊盘等图元将会显示在ComponentPrimitives（元件图元）列表框中，如图9-20所示。

3）单击“Magnify（放大）”按钮可以局部放大元件封装的细节。

4）双击元件名，可以对元件封装进行重命名等属性设置。

5）在元件图元列表框中，双击图元可以对图元进行属性设置。

另外用户也可以执行Tools→NextComponent、Tools→PrevComponent、Tools→FirstComponent或Tools→LastComponent命令，选择元件列表框中的元件。

9.4.2添加元件封装

当新建一个PCB元件封装文档时，系统会自动建立一个名称为PCBComponent_1的空封装。

添加新元件封装的操作步骤如下：

1）执行Tools→NewBlankComponent命令，系统将打开制作元件封装向导对话框。

也可以在元件封装管理器的元件列表处单击鼠标右键，从快捷菜单中选择NewBlankComponent命令，创建一个新的元件封装。

2）此时如果单击Next按钮，将会按照向导创建新元件封装，这可以参考9.3节的讲解。

如果单击Cancel按钮，系统将会生成一个PCBComponent_1空文件。

3）用户可以对该元件封装进行重命名，并可进行绘图操作，生成一个元件封装。

9.4.3重命名元件封装

当创建了一个元件封装后，用户还可以对该元件封装进行重命名，具体操作如下：

1）在元件封装管理器的元件列表处选中一个元件封装，然后单击鼠标左键，系统将会弹出如图9-21所示的元件封装属性对话框。

图9-21元件封装属性对话框

2）在对话框中可以输入元件封装的新名称，然后单击OK按钮完成重命名操作。

9.4.4删除元件封装

图9-22确认对话框

如果用户想从元件库中删除一个元件封装，可以先选中需要删除的元件封装，然后单击鼠标右键，从快捷菜单中选择Clear命令，或者直接执行Tools→RemoveComponent命令，系统将会弹出如图9-22所示的提示框，如果用户单击Yes按钮将会执行删除操作，如果单击No按钮则取消删除操作。

9.4.5放置元件封装

通过元件封装浏览管理器，还可以进行放置元件封装的操作。

用户也可以使用第9章讲述的方法放置元件封装。

如果用户想通过元件封装浏览管理器放置元件封装，可以先选中需要放置的元件封装，然后单击鼠标右键，从快捷菜单中选择Place命令，或者直接执行Tools→PlaceComponent命令，系统将会切换到当前打开的PCB设计管理器，用户可以将该元件封装放置在合适位置。

9.4.6编辑元件封装引脚焊盘

可以使用元件封装浏览管理器编辑封装引脚焊盘的属性，具体操作过程如下。

1）在元件列表框中选中元件封装，然后在图元列表框中选中需要编辑的焊盘。

2）双击所选中的对象，系统将弹出焊盘属性对话框，如图9-8所示。

在该对话框中可以实现焊盘属性的修改，也可以直接双击封装上的焊盘进入焊盘属性对话框。

9.5创建项目元件封装库

项目元件封装库是按照本项目电路图上的元件生成的一个元件封装库。

项目元件封装库实际上就是把整个项目中所用到的元件整理，并存入一个元件库文件中。

下面以第8章创建的FPGA_Spartan.PcbDoc电路板为例，讲述一下创建项目元件库的步骤。

1）打开项目文件FPGA_Spartan.PrjPCB，然后再打开FPGA_Spartan.PcbDoc电路板文件。

2）执行Tools→MakeLibrary菜单命令。

执行该命令后程序会自动切换到元件封装库编辑器，生成相应的项目文件库FPGA_Spartan.PcbLib。

在图9-23所示的元件封装管理器所列出的元件封装库中，包括1608（0603）、DIP8、CAPC1608L、CAPC3126L和HDR2x20等。

注意：

如果需要自己制作新的元件封装，一定要事先仔细阅读元件的产品信息，了解该元件的尺寸大小、封装类型，然后才能进行元件封装的绘制和定义。

当绘制好了一个自定义元件封装后，还应该使用打印机按1:

1的比例打印出来，与产品信息中元件的实际尺寸进行比较，如果正确则可以使用。

图9-23生成新的元件封装库