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[导读]之前我们讲述了如何用AD软件去建立PCB工程和创建元器件原理图库,如果有不清楚的小伙伴欢迎点击上面的两个文章进入查看。那么这次我们来讲一讲关于元器件是如何进行封装的。

2.1.1元器件封装

封装:是指把硅片上的电路管脚用导线接引到外部接头处,以便于连接其他器件;封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳,其形式不仅起到安装、固定、密封、保护芯片及增强电热性能等作用,而且还通过芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚通过印刷电路板上的导线与其他器件相连接,从而实现内部芯片与外部电路的连接。

封装PCB板上元器件通常由一组焊盘、丝印层上的边框及芯片的说明文字组成。焊盘是封装中最重要的组成部分,用于连接芯片的引脚,并通过印制板上的导线连接印制板上的其他焊盘,进一步连接焊盘所对应的芯片引脚,完成电路板功能。

Altium Designer提供了强大的封装绘制功能,能够绘制各种各样的封装。考虑到芯片的引脚排列是规则的,多种芯片可能有同一种封装形式,AWum Designer提供了封装库管理功能,绘制好的封装可以方便地被保存并引用。

在结构上,封装从最早期的晶体管TO发展到双列直插封装,随后由PHILIP公司开发出了SOP小外型封装,以后逐渐派生出SOJ(J型引脚小外形封装)、TSOP(薄小外形封装)、VSOP(甚小外形封装)、SSOP(缩小型SOP)、TSSOP(薄的缩小型SOP)及SOT(小外形晶体管)、SOIC(小外形集成电路)等。从材料介质来看,有金属、陶瓷、塑料等封装材料,很多高强度工作条件需求的电路,如军工和宇航级别仍有大量的金属封装。

总体上,根据元器件采用安装技术不同,可分为:

插入式封装技术(Through Hole Technology,THT):

在安装插入式封装元器件时,元器件安置在面板的一面,将引脚穿过PCB板在另一面焊接。插入式元器件需要占用较大的空间,并且要为每一个引脚钻一个孔,所以他们的引脚会占据两面的空间,并且焊盘也计较大。但从另一方面来说,插入式元器件与PCB连接较好,机械性能也好。例如,排线的插座、接口板插檐等类似的界面都需要一定的耐压能力,因此,元器件通常采用THT封装技术;

表贴式封装技术(Surface Mounted Technology,SMT):

表贴盘封装的元器件,引脚焊盘与元器件在同一面。表贴元器件一般比插入式元器件体积要小,而且不必为焊盘钻孔,并且还能在PCB板的两面都焊上元器件。因此,与使用插入式元器件的PCB比起来,使用表贴元器件的PCB板上元器件布局要密集很多,体积也小很多。此外,表贴封装元器件比插入式元器件便宜,所以现今的PCB上广泛采用表贴元器件。

元器件可以大致分成以下几类:

BGA(Ball Grid Array,球栅阵列封装),因其封装材料和尺寸的不同还细分成不同的封装,如陶瓷球栅阵列封装CBGA、小型球栅阵列封装BGA等;

PGA(Pin Grid Array,插针栅格阵列封装技术),该技术封装的芯片内外有多个方阵形的插针,每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列,根据管脚数目的多少可以围成2~5圈。安装时,将芯片插入专门的PGA插座。该技术一般用于插拔操作比较频繁的场合之下,如个人计算机CPU;

QFP(Quad Flat Package,方形扁平封装),具有引脚间距小、管脚细的特点,为当前使用较多的芯片的一种封装形式;

PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier,有引线塑料芯片载体)。表面贴装型封装之一,外形呈正方形,32脚封装,引脚从封装的4个侧面引出呈“丁”字形,是塑料制品,外形尺寸比DIP封装小得多,PLCC封装更适合用SMT表面安装技术在PCB上安装布线,具有外形小、可靠性高的特点;

DIP(Dualln-linePackage,双列直插封装),DRAM的一件元件封装形式,绝大部分的小规模集成电路均采用这种封装模式;

SIP(Singles In-line Package,单列直插封装),引脚从封装一个侧面引出排成一条线,通常他们都是通孔式的;

SOP(Small Out-line Package,小外形封装),引脚从封装两侧引出呈“L”状,表贴式封装的一种;

SOJ(Small Out-line J-Leaded Package,J形引脚小外形封装),是SOP派生出的一种,引脚呈“J”形;

CSP(Chip Scale Package,芯片级封装)较为新的封装形式,常用于内存条中,CSP的封装方式中,芯片是通过一个个锡球焊接在PCB上,由于焊点和PCB板接触面积较大,所以内存芯片在运行中所产生的热量可容易被传导到PCB板上散发出去。另外CSP封装芯片采用中心引脚形式,有效的缩短信号的传导距离,其衰减也随之变少,芯片的抗干扰和抗噪性也大幅提升。

2.1.2元器件封装库创建

接下来我们就可以开始进行元器件封装库创建了,首先选择“Flies”菜单命令,并依次单击“New”->“Library”->“PCB Library”命令。Altium Designer就会创建一个元器件封装库文件,默认名称为PCBLib1.PCBLib。创建完成后,Altium Designer会进入元器件封装编辑界面。


而我们注意到左侧有一个“PCB Library”面板,各部分功能有:

Mask栏:封装并查询该库文件内的所有元器件;

Component栏:列出该库文件所有符合屏蔽栏条件的元器件封装名称,并注明引脚等基本信息。


我们可以选择自行在编辑区域中绘制元器件封装,也可以通过Altium Designer自带向导生成。就拿HLW8012和ESP-12F模块来说,其中HLW8012是采用SOP8的封装形式,直接可以使用向导生成:

单击“Tools”菜单,选择“IPC Compliant Footprint Wizard”命令,弹出元器件封装创建向导,单击“next”;


选择SOP/TSOP选项,单击“next”进行下一步;


接下来将对应的数值写入进去,即可得下图;


单击“Finsh”就可以得到一个SOP8的元器件封装创建完成,这样我们就拥有一个已经封装好的HLW8012元器件了:


下一次我们就来说说ESP-12F模块是怎样的绘制吧!!!

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