PCB设计与布线基础技术 · 基础技术 · 重点理解

foundation-11 器件怎样落到板上:Footprint、Padstack与编号

用同一器件区分符号、实体外壳、PCB安装图样与单个焊盘定义,并沿编号核对逻辑端到物理端。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

上一课已经把原理图连接映射到板上的铜。现在盯住同一块板上的发光器件:它的符号、真实外壳、安装焊盘和单个焊盘定义,是同一件东西吗?

快速理解 · 一个器件需要几种互相对应的表示

Symbol(原理图符号) 负责逻辑连接,Footprint(PCB安装封装) 负责板上的安装位置。Pin(引脚) 最后接到 Pad(焊盘),因此图纸上的身份与板上的位置必须对应。

Package(器件封装外形) 是实际器件的本体与端子外形;Land Pattern(焊盘图样) 是板上准备接住这些端子的焊盘安排。器件端子尺寸不能直接当成PCB焊盘尺寸,焊接工艺和安装空间也会影响焊盘图样。

Padstack(焊盘堆叠) 则向下描述一个焊盘位置:哪些层有多大的铜、阻焊怎样开口、焊膏数据怎样设置,以及是否有孔。它不是整个器件的所有焊盘和轮廓。

先依次切换下图,再用自己的话说出“哪一层数据负责什么”。最后比较正确与错误编号。

同一器件:从逻辑端点追踪到安装铜
图纸中的符号实体器件的外壳D112端子位置受外壳结构限制符号画法不决定板上的焊盘尺寸器件编号和制造商封装资料才是映射依据安装图样:先找端子对应的焊盘12D1 安装位置中心距编号:1 → 1编号:2 → 2轮廓辅助装配中心距量到中心;不是两个铜边之间的空隙。放大一个表面安装焊盘的数据顶层铜:形成实际导电焊盘阻焊开口:让焊接位置露出焊膏开口数据:用于钢网印膏按数据项拆开示意;不是三块等厚材料。这个表贴例子无钻孔;通孔型还需孔径与各层铜定义。按编号核对,而不是按左右位置猜12D1 安装位置原理图的端点1号端:中间网2号端:地侧同号端点与焊盘对应,再核对实体端子。旋转器件后,编号身份仍然不变。图中D1端子功能仅为教学映射示例;实际以器件资料为准。外形没变,接错编号仍不合格21D1 安装位置原理图的端点1号端:中间网2号端:地侧本方案把1号端接到了2号焊盘。不要靠修改网络名掩盖编号错误。图中D1端子功能仅为教学映射示例;实际以器件资料为准。

符号表达功能和连接端;封装外壳决定实体端子在哪里。二者需要通过完整器件资料和引脚编号建立对应,不能照着符号形状画安装焊盘。

为什么?深入理解 · 从一个焊盘位置,到整个器件

同一组焊盘还需要编号、位置和辅助图形

一个简单两端器件的PCB封装会组织两个焊盘位置,并放入编号、间距和安装辅助信息。两个位置可以引用同样的焊盘定义,但它们各自的编号和坐标仍不同。器件外形相似,并不保证端子排列和焊盘图样相同。

日常资料有时把“封装”用来指实际外壳,有时指PCB安装数据;也可能把安装封装与焊盘图样近似互用。阅读时先判断讨论的是实体外形、板上安装图样,还是单个焊盘定义,不能只看一个词就当成完全同物。

表面安装与通孔定义不一样

SMD Pad(Surface-Mount Device Pad,表面安装焊盘) 通常在安装面提供铜和相应开口,不必有钻孔。Through-Hole Pad(通孔焊盘) 则要结合孔、孔壁导体及相关铜层数据理解。我们在基础第5课看到的成品孔和孔环,不能因为换成软件图形就忽略。

编号才是连接身份,位置只告诉你它在哪里

Pin Number(引脚编号) 与 Pad Number(焊盘编号) 要按器件和库定义对应。本例按1→1、2→2核对;不要把“现在左边那一块铜”当作永久的1号端。

Pin Mapping(引脚映射) 错了,即使外壳大小和焊盘位置看起来正确,连接也可能落到错误端子。不能用改网络名、改丝印或猜左右的方式掩盖错误。无极性两端器件有时功能上对调仍可工作,也不能据此推断其他器件的编号都可以交换。

先确认资料的视角,再读尺寸

Datasheet(数据手册) 中需要核对准确的封装型号、端子编号,以及图是顶视还是底视。Pitch(中心距) 是中心到中心;铜边之间剩余空隙还取决于焊盘本身大小。同样的外形名称不能替代完整尺寸资料。

工程应用 · 拿到一个封装,先核对哪几件事
  1. 对照制造商资料的具体器件和封装选项,不只搜索一个近似外形名称。
  2. 确认实体端子数量、编号、功能和图的视角,再看板上的同号焊盘。
  3. 核对中心距与焊盘图样,分清端子尺寸和PCB推荐焊盘尺寸。
  4. 按安装方式检查焊盘定义:表贴或通孔,有没有需要的铜、开口和孔数据。
  5. 确认轮廓、装配标识没有代替真正的铜焊盘,也没有把两个编号错并到一起。

器件资料标为未连接的引脚,要按该器件的具体说明处理:不能见到“未使用”就自行接地,也不能漏掉在符号中隐藏显示的电源端。

图中 J1 / R1 / D1 / LED(本教学板位号与发光器件缩写) 沿用此前的简单电路。教学图只示意数据关系,真实器件编号和尺寸必须以对应资料为准。

Pin 1(1号引脚) 是编号身份,不是固定的左上角位置。下一课用同一器件比较方向、旋转与极性,学习怎样对准实际1号端。

现在只需要记住

符号规定连接身份;器件外壳提供实体端子;PCB封装安排安装焊盘;焊盘堆叠定义一个焊盘位置。 下一课再核对方向、1脚与极性。

后续深入:第6阶段:符号、封装与焊盘堆叠;第2阶段:引脚与焊盘映射。本课不要求打开软件建库。

封装外形和焊盘间距都正确,但符号1号端接到了不对应的2号焊盘,应该怎样处理?
提示

焊盘位置和端子身份需要同时正确。

资料依据与示意边界

依据用户提供《印制电路板(PCB)设计基础》(Christopher T. Robertson著、刘雷波译)印刷第108、113、118~123页作原创解释。图示不按比例,不是软件截图;教材历史工艺数值不作为本课制造规则。

焊盘堆叠的对象区分复用项目第6阶段已有17.4软件核验结论;本图为原创概念图,不声称展示软件菜单。

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基础PCB设计与布线基础技术未学习
01PCB 基础未学习
02PCB 连接未学习
03层叠未学习
04阻抗未学习
05Allegro未学习
06封装未学习
07布局未学习
08布线未学习
09高速未学习
  • 9-15Allegro 17.4高速实操:从约束到布线、调整与检查待开放
  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

11项目实战待开放

课程准备中,开放后会显示在这里。

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