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基于Altium Designer进行可变电阻元件封装设计

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实验目的
掌握原理图封装的绘制操作
掌握原理图封装和PCB封装的联系
掌握PCB封装的绘制
探索逻辑元件的选择
实验原理

采用EDA软件进行电路原理图设计

实验仪器

电脑、 Altium Designer软件、相关元器件

实验内容

制作可变电阻元件

1. 创建工作环境
2. 管理元件库
在左侧面板中打开SCH Library（SCH库），如图所示。
单击“编辑”按钮，弹出“Component（元件）”属性面板，在“Design Item ID（设计项目地址）”栏输入新元件名称为RP，在“Designator（标识符）”文本框中输入预置的元件序号前缀（在此为“U?”），如图所示。
3.绘制原理图符号

制作报警器芯片NV020C元件

1. 创建工作环境
选择“文件”→“另存为”菜单命令，将库文件命名为“报警器芯片.SchLib”，如图所示。
2. 管理元件库
双击原理图元件库中的元件，打开“Properties（属性）”面板，在该面板中将元件重命名为NV020C，如图所示。
3. 绘制原理图符号
选择“放置”→“矩形”菜单命令，或者单击工具栏的（放置矩形）按钮，这时鼠标变成十字形状。在图纸上绘制如图所示的矩形。
4.绘制引线
选择“放置”→“管脚”菜单命令，显示浮动十字，单击Tab键，如图所示，打开“Properties（属性）”面板，在该面板中，设置“Name（名字）”、“Designator（标识）”文本框。用同样的方法，修改放置其余管脚。
这样，报警器芯片元件就创建完成了，如图所示。
5. 编辑元件属性
6. 保存原理图。
选择“文件”→“保存”菜单命令，或单击“原理图库标准”工具栏中的（保存）按钮，完成报警器芯片原理图符号的绘制。

制作PGA44封装

1. 创建工作环境
2. 管理元件库
在左侧面板中单击打开PCB Library（PCB库）工作面板，在面板“Name（名称）”栏中自动加载默认名称的元件PCBComponent_1，在该工作面板中可以对PCB元件库中的元件进行管理，如图所示。
选择“工具”→“元件属性”菜单命令，弹出“PCB库封装”对话框，在该对话框中将元件重命名为PGA44，如图所示，然后单击按钮退出对话框。
3. 绘制芯片外形
4. 绘制小数点
5. 放置芯片的标注
6. 放置标注
数据记录

文件结构如下：

图表 1本次实验文件结构

可变电阻截图：

图表 2可变电阻截图

制作报警器芯片NV020C元件

图表 3报警器芯片NV020C元件

DIP20

图表 4 DIP20

PGA44

图表 5PGA44

管脚映射

图表 6DIP20管脚映射

数据处理

UM66T-05L

图表 7规格书

图表 8规格书

UM66T-XXL芯片1引脚为O/P端，主要为输出端，2引脚为VDD，主要为正电源输入，3引脚为VSS，主要为负电源输入。

常见工作电路图：

图表 9 UM66TXXL常见工作电路图

思考题

思考原理图封装和PCB封装引脚正确对应的意义

在实际生产中，原理图封装和PCB封装引脚正确对应是必要的。要选择合适的元器件，包括元件的封装。参数合适的情况下电路才能正常工作，封装也要考虑好，电路是不可能永远留在图纸上的，要焊到电路板上才拥有价值。原理图封装和PCB封装引脚正确对应的意义也就在这了。

搜索BGA，QFP，QFG，QFN封装，并简述其特点，并将其示意图/实物图截图。

BGA封装：

BGA一出现便成为 CPU 、南北桥等VLSI芯片的高密度、高性能、多功能及高I/O引脚封装的最佳选择。其特点有:

1.I/O引脚数虽然增多，但引脚间距远大于QFP，从而提高了组装成品率;

2.虽然它的功耗增加，但BGA能用可控塌陷芯片法焊接，简称C4焊接，从而可以改善它的电热性能;

3.厚度比QFP减少1/2以上，重量减轻3/4以上;

4.寄生参数减小，信号传输延迟小，使用频率大大提高;

5.组装可用共面焊接，可靠性高;

6.BGA封装仍与QFP、PGA一样，占用基板面积过大;

图表 10 BGA封装图

QFP封装：

1.适用于SMD表面安装技术在PCB电路板上安装布线。

2.适合高频使用。

3.操作方便，可靠性高。

4.芯片面积与封装面积之间的比值较小。

图表 11 QFP封装图

QFJ封装：

QFJ(quad flat J-leaded package )四侧J 形引脚扁平封装，表面贴装封装之一。引脚从封装四个侧面引出，向下呈J 字形。塑料QFJ 多数情况称为PLCC(见PLCC)，用于微机、门陈列、 DRAM 、ASSP、OTP 等电路。引脚数从18 至84。

图表 12 QFJ封装图

QFN封装：

QFN是一种无引脚封装，呈正方形或矩形，封装底部中央位置有一个大面积裸露焊盘用来导热，围绕大焊盘的封装外围四周有实现电气连结的导电焊盘。由于QFN封装不像传统的SOIC与TSOP封装那样具有鸥翼状引线，内部引脚与焊盘之间的导电路径短，自感系数以及封装体内布线电阻很低，所以它能提供卓越的电性能。此外，它还通过外露的引线框架焊盘提供了出色的散热性能，该焊盘具有直接散热通道，用于释放封装内的热量。通常将散热焊盘直接焊接在电路板上，并且PCB中的散热过孔有助于将多余的功耗扩散到铜接地板中，从而吸收多余的热量。