《电子线路CAD教程-基于Altium Designer平台》课件第8章 PCB元件封装图编辑与创建

2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台第8章PCB元件封装图编辑与创建8.1创建PCB封装图元件库文件8.2在PCB库文件中创建元件的PCB封装图举例8.3PCB封装图库元件管理与维护8.4添加3D模型

在PCB设计过程中，由于四个方面的原因，可能需要创建元件封装图库。创建PCB封装元件库文件与元件封装图不仅必要，而且也是PCB编辑的基本技能之一，一个有经验的PCB设计者往往并不会直接使用系统提供的元件封装图。为此，AltiumDesigner提供了多种方式制作元件封装图，既有传统手工方式，也提供了操作方便的制作向导。

2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.1创建PCB封装图元件库文件

在AltiumDesigner中，可创建如下类型的PCB封装图元件库文件：

(1)在集成库文件包(.LibPkg)内创建PCB封装图元件库文件(.PcbLib)；

(2)在设计项目内创建PCB封装图元件库文件(.PcbLib)；

(3)不隶属于设计项目或集成库文件的PCB封装图元件库文件(.PcbLib)。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.1.1在用户集成库文件中创建PCB封装图元件库文件1.创建集成库文件

为方便各类型用户元件库文件的管理，强烈建议用户创建自己的集成元件库文件(.LibPkg)。.LibPkg集成库文件记录了各类型库文件，如电气图形符号库文件(.SchLib)、PCB封装图库文件(.PcbLib)等的存放位置，扩展名为.LibPkg的集成库文件编译后可生成扩展名为.IntLib的集成库文件。

创建集成库文件包(.LibPkg)操作过程如下：(1)执行“File”菜单下的“New\Project\IntegratedLibrary”命令，创建集成库文件包(Integrated_Library1.LibPkg)，如图8.1.1所示。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台(2)执行“File”菜单下的“SaveProjectAs…”(项目另存为)命令，将新生成的集成库文件包Integrated_Library1.LibPkg改名并保存到存储介质，如硬盘上特定文件夹(目录)下(即在文件保存操作过程中可指定集成库文件包存放位置)。图8.1.1创建集成元件库文件包

系统自动用Integrated_Library1.LibPkg作为第一个新创建集成库文件名。

2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台2.在集成库文件中创建PCB封装图元件库文件(.PcbLib)

集成库文件(.LibPkg)打开后，可通过如下步骤在集成库文件内创建PCB封装图元件库文件：(1)执行“Flie”菜单下的“New\Library\PCBLibrary”(创建新的PCB封装图库文件)命令。这时系统先在集成库内创建“SourceDocuments”文件夹，然后在该文件夹下创建PCB封装图元件库文件PcbLib1.PcbLib，并自动进入元件封装图编辑状态，如图8.1.2所示。图8.1.2创建PCB封装图库文件并自动进入PCB元件封装图编辑状态

(2)执行“File”菜单下的“Save”或“SaveAs…”，将新生成的PCB元件封装图库元件文件PcbLib1.PcbLib重新命名并保存到硬盘上指定文件夹下。8.1.2在设计项目内创建PCB封装图元件库文件可按如下步骤在设计项目内创建用户的PCB封装图库文件：

(1)执行“File”菜单下的“New\Library\PCBLibrary”命令，在当前项目文件内，创建PCB封装图库文件，并自动进入PCB封装图库文件编辑状态，如图8.1.3所示。图8.1.3创建PCB封装库文件(2)执行“File”菜单下的“Save”或“SaveAs…”，将新生成的PCB封装库元件文件PcbLib1.PcbLib重新命名并保存到硬盘上指定文件夹下2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.1.3创建项目PCB元件封装图库

为便于技术交流、检查、审核，在完成了PCB板设计后，最好执行“Design”菜单下的“MakePCBLibrary”命令，从当前PCB设计文件内提取所有元件封装图到特定的PCB元件库文件中(库文件名与PCB设计文件名相同，扩展名为.PcbLib)。当然，也可以通过执行“Design”菜单下的“MakeIntegratedLibrary”命令自动生成包含电气图形和PCB封装图在内的设计项目集成库文件。8.2在PCB库文件中创建元件的PCB封装图举例8.2.1在PCB封装库文件中手工创建元件封装图

基于DXP平台的PCB库元件编辑器提供了多种元件PCB封装图创建方式，操作过程简单明了，本节通过典型实例演示不同方式创建元件PCB封装图的操作过程。

下面以创建一个直径D为8.0mm，引脚间距F为3.5mm的径向引线电解电容PCB封装图为例，介绍手工创建元件PCB封装图的操作过程。标准尺寸电解电容尺寸参数如图8.2.1所示。图8.2.1标准电解电容尺寸2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台(1)在封装图编辑状态下，执行“Tools”菜单下的“NewBlankComponent”(新的空白元件)命令，在User_THC.PcbLib(假设已经创建了该文件)封装图库文件中创建一个名为PCBCOMPONENT_1的元件，如图8.2.2所示。图8.2.2在PCB库文件中创建元件封装图(2)借助“PageUp”、“PageDown”键或(通过工具栏上的放大、缩小工具)调整PCB封装图编辑区的大小。(3)执行“Tools”菜单下的“LibraryOptions…”命令，设置电气捕获网格、元件网格的参数。(4)执行“Place”菜单下的“Pad”(焊盘)命令(或借助“放置工具”中的“焊盘”工具)，在参考原点处放置第1个焊盘(即电解电容正极)。在焊盘未固定前可按下TAB健(如果焊盘已经固定，可将鼠标箭头移到焊盘上双击)，进入图8.2.4所示焊盘属性窗口内，设置焊盘的参数。图8.2.4焊盘属性

从图8.2.1可知元件引脚直径为0.6±0.1mm，即引脚直径最大偏差为0.7mm，因此焊盘孔径可取0.8或0.9mm，外径取1.5mm。按同样方法，放置第2个焊盘，其位置坐标XY分别为3.5mm、0。(5)在TopOverlay(顶层丝印层)层内，利用“中心画全圆”(FullCircleArc)工具绘制出电容外轮廓线。丝印层内的外轮廓线宽度一般取0.15mm～0.20mm之间。太小，受丝印工艺最小线宽限制，PCB板线条清晰度不高；太大，不美观。

然后再利用“从中心画圆弧”工具绘制表示电解电容负极焊盘所在位置的粗圆弧段(起点角度为-45°，终了角度为45°，线条宽度约为外轮廓线的两倍，如0.3mm～0.40mm，半径略大于表示外轮廓圆的半径)。空间允许时，利用“文字”工具在丝印层上放置特定说明字符，如表示正、负极的“+”、“-”号，引导插件操作，于是便获得了图8.2.6所示的电解电容元件封装图。图8.2.6电解电容封装图(6)执行“Tools”菜单下的“ComponentProperties…”命令，在图8.2.7所示PCB库元件属性窗口内，指定元件名、高度、特殊描述(可选)等信息后，单击“OK”按钮退出。图8.2.7PCB库元件属性2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台(7)执行“Edit”菜单下的“Setreference”命令系列，指定元件封装图的参考点，元件封装图参考点就是元件在PCB编辑状态下定位基准点，可以选择：

Pin1(第一引脚焊盘)；

Center(中心)；

Location(任意指定位置)。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.2.2利用ComponentWizard(元件向导)制作元件封装图

为避免错误、提高效率，强烈建议借助元件向导(ComponentWizard)制作元件封装图。ComponentWizard功能很强，它能迅速引导用户制作不同封装形式元件的PCB封装图，再经适当修改后就获得用户所期望的PCB元件封装图。下面通过具体实例介绍如何借助ComponentWizard制作元件封装图的操作过程。STM8S207系列MCU芯片采用64引脚PQFP封装，外形及尺寸参数如8.2.18所示。下面介绍如何通过ComponentWizard向导快速生成该元件PCB封装图的操作过程：图8.2.1864引脚PQFP封装尺寸

(1)执行“Tools”菜单下的“ComponentWizard…”命令，启动ComponentWizard向导。(2)单击图8.2.9中的“Next>”按钮，在图8.2.10所示元件封装模式选择窗内，选择“QuadPacks(QUAD)”封装方式，单位采用“Metric(mm)”。图8.2.10选择元件封装模式

图8.2.19设置元件引脚焊盘尺寸

(3)单击图8.2.10中的“Next>”按钮，在图8.2.19所示窗口内，设置引脚焊盘尺寸。(4)击图8.2.19中的“Next>”按钮，在图8.2.20所示窗口内，选择引脚焊盘形状。图8.2.20选择引脚焊盘形状

(5)单击图8.2.20中的“Next>”按钮，在图8.2.21所示窗口内，设置内轮廓线宽度。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台(6)单击图8.2.21中的“Next>”按钮，在图8.2.22所示窗口内，设置引脚焊盘间距、焊盘中心与最边焊盘中心之间的距离。图8.2.22焊盘间距、边距

(7)单击图8.2.22中的“Next>”按钮，在图8.2.23所示窗口内，设置第1引脚焊盘位置。图8.2.23选择第1引脚焊盘位置

2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台(8)单击图8.2.23中的“Next>”按钮，在图8.2.24所示窗口内，设置左右、上下四边引脚数目。图8.2.24设置引脚数量

(9)单击图8.2.24中的“Next>”按钮，在图8.2.25所示窗口内，输入PCB封装名。图8.2.25输入元件封装图名称

(10)单击图8.2.25中的“Next>”按钮，在图8.2.26所示窗口内，确认元件封装图各参数无误后，单击“Finish”退出，就获得了图8.2.27所示的Quad封装图。图8.2.26完成了元件PCB封装所有图件参数设置后确认

图8.2.27ComponentWizard根据设定参数形成的Quad封装图

必要时可通过“Reports”菜单下的“MeasureDistance”命令测量新生成的封装图相关部位尺寸，并与图8.2.18所示尺寸参数比较，即可验证ComponentWizard向导自动生成的封装图是否正确。

在Quad封装图中一般不能仅依靠内轮廓线中的“斜线段”标识第1引脚位置，因为贴片后斜线段会被元件体遮住，给PCB板成品检查、维修带来不便，为此需在元件面丝印层内增加额外的标识符；对于具有上下、左右或中心对称的元件封装图来说，最好在机械层1内中心点处放置一个“十”字基准点，以方便PCB设计过程中元件的布局操作，如图8.2.28(a)所示。图8.2.28在Quad封装中增加第1引脚焊盘位置标识符(a)PCB封装图(b)在手工焊接时利用对准线定位

此外，在试制过程中，如果依靠手工焊接Quad封装形式元件的话，最好在四角上放置元件“对准标志线”，对准标志线内缘紧贴元件体外缘，这样在手工焊接放置元件操作过程中，只要能观察到四个角的对准线，即可确定元件已经精确定位，如图8.2.28(b)所示。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.2.3利用IPCFootprintWizard制作表面贴装元件封装图IPC是1957年成立的“印制电路协会”(InstituteOfPrintCircuits)的简称，尽管该协会1998年正式更名为“电子互联行业协会”(AssociationConnectingElectronicsIndustries)，但依然保留IPC的简称。IPC制定了一系列与印制电路板、电子元器件封装、焊接工艺与质量相关的标准，被广泛采用，有的甚至纳入ANSI(美国国家标准化组织)标准。

利用IPCFootprintWizard向导可非常方便地创建遵循IPC-7351规范(表面封装设计和焊盘设计标准)的表面封装元件的PCB封装图。下面以制作图8.2.18所示尺寸PQFP封装图为例，介绍利用IPCFootprintWizard向导制作表面贴装元件封装图的操作过程。(1)执行“Tools”菜单下的“IPCFootprintWizard”命令。(2)在向导窗口内，单击“Next>”按钮，在图8.2.30窗口内选择表面封装类型。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台图8.2.30表面封装类型选择

2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台(3)在图8.2.30窗口内选择PQFP封装类型后，单击“Next>”按钮，进入图8.2.31所示窗口，定义器件外尺寸。图8.2.31设置器件外尺寸

2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台(4)设定了器件外尺寸后，单击“Next>”按钮，在图8.2.32所示窗口内，设置器件体尺寸，以及引脚宽度、间距、长度等参数。图8.2.32器件体尺寸及引脚参数

至此已基本完成了元件封装物理尺寸的设置，可单击“Finish”按钮结束，其他封装参数由软件根据IPC-7351规范自动设置。也可以单击“Next>”按钮，依据提示用手工方式逐一设置，如AddThermalPad(增加热焊盘)、丝印层参数、焊盘长宽、简易3D模型等。单击“Finish”按钮即可获得图8.2.33所示的封装图。图8.2.33IPCFootprintWizard生成的PCB封装图

可见利用IPCFootprintWizard向导可获得完整的贴片元件封装图——自动添加了第1引脚焊盘标志、简易3D模型、对称中心标志等，经少量修改后，如将第一引脚焊盘改为长方形、重新设置封装图参考点等就获得最终的PCB封装图。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.2.4利用元件复制功能制作元件封装图

如果新元件封装图与已有元件封装图相似，也可以利用元件复制操作功能，修改后获得目标元件封装图。PCB封装图元件复制操作与电气图形符号元件复制操作过程基本相同。

利用“选定→复制→修改”方式生成新元件封装图操作方法与第3章类似，这里不再重复。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.2.5极性元件封装图

各类二极管(如MicroMELF、SOD-XXX、DO-XX等)、钽电解电容、铝电解电容等均属于极性元件，除了在封装图轮廓线内给出表示极性的示意性符号或文字外，可能还需要在元件封装图轮廓线上(外)给出表示极性的符号，否则贴片或插件后，轮廓线内表示极性的符号或文字可能被元件体遮住，不利于PCB板贴片或插件后的检查与维修。图8.2.39给出了无引线二极管、钽电容等极性元件常见的PCB封装图，适用于MicroMELF、SOD-XXX、SMA、SMB、SMC、0805、1206、1210、3014、3528、4014等封装形式。需要注意的是：对于二极管来说，元件体表面上的粗线表示“负极”；但对于钽电容来说，元件体上的粗线却表示“正极”。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台图8.2.39无引线二极管及钽电容常见封装图

其中轮廓线外表示极性特征的“粗线”宽度一般为元件外轮廓线(0.2mm)本身的2倍，即0.4mm2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台

图8.2.40给出了轴向引线DO-XX穿通封装二极管常见的PCB封装图，而图8.2.41给出了径向引线穿通封装电解电容、二极管常见的PCB封装图，在外轮廓线上用粗圆弧段表示对应引脚为负极。图8.2.40轴向引线DO封装极性元件PCB封装图

图8.2.41径向封装极性元件PCB封装图

2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.2.6封装图库文件的检查

在PCB库文件中，添加了元件封装图后，可执行“Reports”菜单下的“ComponentRuleCheck…”命令，在图8.2.43所示窗口内设置检查选项后，单击“OK”按钮，启动封装图或库文件的检查操作，找出可能存在的错误。图8.2.43元件检查项目设置

2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.3PCB封装图库元件管理与维护PCB封装图的管理与维护操作主要包括库内特定元件(或所有元件)某一图件,如引脚的批量修改、库元件的删除、PCB封装图与PCB文件内元件的同步更新等。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.3.1PCB封装图库元件批量修改

在手工创建PCB封装图库元件操作过程中，除了单击PCB封装图中相应图件，如焊盘、位于丝印层内描述元件形状的外轮廓线(直线段或圆弧)或文字信息，进入相应图件属性窗口，逐一修改外，也可以使用“FindSimilarObjects”(查找相似对象命令)、PCBLibFilter(PCB库过滤器)、PCBlibInspector(PCB库文件检查器)、PCBLibList(PCB库列表器)等同时修改多个对象的属性。查找相似对象、过滤器、检查器、列表器等操作方法与SCHLib编辑器相同，这里不再重复。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.3.2PCB封装图库元件管理操作

在PCB元件封装图编辑状态下，库元件管理操作包括了元件的删除、复制、剪切、命名、放置、更新等。这些操作过程相似，仅仅是选择命令有区别，可通过“Tools”菜单命令进行；也可以在元件列表窗内，单击鼠标右键，调出图8.3.3所示的元件操作常用命令进行。图8.3.3在元件列表窗内单击右键调出元件操作命令2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.4添加3D模型

为了能直观感受在PCB板上安装了元件后的3D效果图，以便确定元件间距、安装了元件后PCB板高度是否合理等，AltiumDesigner提供了多种3D显示功能。

尽管在AltiumDesignerPCB编辑状态下，可借助“Tools”菜单下的“LegacyTools\Legacy3DView”命令进入3D显示状态，直观了解到PCB板安装元件后的大致情况，似乎没有必要给元件封装图添加简易3D模型，但为了能即时观察到元件大致3D图，在元件封装图编辑过程中给元件增加简易3D模型也并非多余。2025/1/7电子线路CAD实用教程——基于AltiumDesigner平台8.4.13D显示环境设置

计算机系统具有独立显卡，并安装了Directx9.0或以上版本控件，就表明硬件支持3D显示功能。在图8.4.1所示窗口内启动3D显示功能，就可以