常见的元器件封装
了解了 PCB 设计的流程之后,我们就可以来绘制元器件的符号及封装了。实际上,如果你想要使用嘉立创 EDA 快速入门 PCB 设计的话,元器件符号及封装的绘制是可以先不学的,因为,立创 EDA 拥有海量资源的在线元件库及封装,基本可以满足我们 90% 以上的需求。
之所以我们还需要学习如何绘制元器件的符号及封装主要由以下 3 个原因:
个性化需求
:某些特定的、非标准的或者新研发的元器件可能不在现成的库中。比如,一些市面上销量比较高的、常用的电子模块可能无法在立创 EDA 的元件库中找到其对应的封装;加深理解
:通过绘制过程,能更深入地理解元器件的结构和工作原理,有助于提升电路设计的能力。更快的学习和上手其他的 EDA 软件
:目前市面上使用 立创 EDA 进行 PCB 设计开发的企业还是比较少哈,如果是从事硬件相关工作的小伙伴,学会如何绘制元器件封装,可以让你更快的掌握其他 EDA 软件。
总而言之,学习绘制元器件的符号及封装是一项有价值的技能,能为你的电路设计工作带来更多的灵活性和专业性。这里,我们还是需要解释一下,什么是符号,什么是封装。
元器件的组成
嘉立创 EDA 中创建器件的逻辑顺序为:元器件 = 符号 + 封装 + 3D模型
。

其中的 符号
又称为 原理图封装
,是用在原理图中的,但是为了避免混淆,我们还是简称它为 符号
。它表示了电子元器件的引脚分布关系或原理性示意图,但不具有物理结构和尺寸特征。尽管它们的形状可能与实际元件不完全相似,但通常能够反映元件的特点,且引脚的数目与实际元件保持一致。比如下图,左侧是直插式电阻,中间是贴片电阻,虽然他们的形状差别很大,但是在原理图中都可以用右侧的符号来表示。

封装
指的就是元器件的物理封装,或者说是 PCB
封装,它是按照电子元器件的实际尺寸规格绘制并摆放在电路板上,作用是为元器件的连接提供端点,这个端点就是焊盘。比如下图,左侧是直插式的电阻的 PCB 封装,由 2 个通孔焊盘组成,右侧是贴片式电阻的封装,由 2 个方形焊盘组成。

而 3D 模型
主要用于用于电路仿真软件中,提供更真实的视觉效果,能够提前直观地看到元器件在电路板上的空间占用情况。但是,一般的 PCB 设计软件不具备绘制 3D 模型的功能,而且,就算没有 3D 模型,对我们的 PCB 设计也不存在任何影响。因此,我们只需要绘制元器件的符号和封装。
常见的元器件封装
上图所示的电路板上包括了手工焊接元器件最常见的两种类型的元器件:直插式
和 贴片式
。
直插式
:直插式元器件通过引脚直接插入印刷电路板(PCB)上的预先钻好的孔中。贴片式
:贴片式元器件通过焊接到 PCB 的表面进行安装。
总的来说,直插式元器件的符号更加直观,因为它们准确地显示了元器件的引脚位置和方向。而贴片式元器件的符号则更加简化,不显示明确的引脚信息,但仍可通过连接线表示元器件之间的连接关系。选择使用哪种类型的元器件取决于电路设计的需求、PCB 布局和制造工艺等因素。
1. 直插元器件
在了解直插元器件 PCB 封装的时候,需要记住一个值:2.54mm
。这个值是洞洞板/万能板两个孔之间的间距,也是是面包板两个孔之间的间距,还是排针之间的间距;

上图左侧是常见的直插式电阻,由于大小不同,因此,在 PCB 上对应的封装也有些许区别

它的封装名称一般是 AXIAL-xx
,AXIAL 意为轴状物体,xx 表示两个引脚之间的间距,单位为英寸。例如,AXIAL-0.5 表示焊盘距离 0.5 英寸。
而直插式电容的种类就更加丰富了,比如铝电解电容、瓷片电容、独石电容等等,他们在 PCB 上呈现的封装也是有些区别的,但是总的来说,仍然是两个通孔焊盘与描述电容形状的丝印。

2. 贴片电阻、电容、电感、LED
在实际应用中,直插元器件用的并不多,大量用的都是贴片元器件。也就是类似下图中的长方体小方块,左侧是电阻,右侧是电容。

他们的封装名字就是纯数字,比如上图中标注的 1206、0805、0603、0402 等等。这些名字就代表了封装尺寸,前面两个数字表示长度,后面两个数字表示宽度,单位是英寸。例如 0603 表示该元器件的长为 0.06 英寸,宽为 0.03 英寸,也就是说封装为 0603 的电阻、电容、电感、LED,他们除了长相略微存在差异之外,PCB 上的焊盘表现是相同的。

3. TO
TO(Transistor Outline),直插式晶体管封装,一般的三极管、MOS 管、晶闸管都会采用该封装。下图是三极管的实物图:

PCB 封装如下:

4. DIP
双列直插式封装(Dual In-line Package),DIP 封装是最早出现的封装形式之一,其特点是有两排平行的引脚,可以直接插入到电路板上对应的插座或焊盘上。这种封装方式简单易行,但受限于引脚数量和间距,适用于引脚数较少的中小规模集成电路。下图是 DIP-40 封装的 STC89C52 芯片的实物图:

PCB 封装如下:

5. SOT-223
这种器件主要是一些贴片稳压芯片(低压差线性稳压芯片 LDO),常用的封装是 SOT-223 封装,比如常见的 LDO 系列稳压器件 AMS1117-3.3:

PCB 封装如下:

6. SOP
SOP 即 Small Out-Line Package,意为小外形封装,引脚从封装两侧引出呈 L 型,SOP 封装的应用范围很广,而且以后逐渐派生出 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。下图是 NE555 的实物图:

PCB 封装如下:

7. QFP
QFP 封装全称 Quad Flat Package,意为四侧引脚扁平封装,引脚从四个侧面引出,根据厚度分为 QFP,LQFP,TQFP 三种,QFP 有一个缺点是引脚容易产生弯曲,为了防止引脚出现弯曲,现已出现了几种改进的 QFP 品种,比如 BQFP(封装的四个角带有树脂缓冲垫),GQFP(带树脂保护环覆盖前端引脚),TPQFP(放在专用防止引脚变形的夹具中即可测试)等等,在本文中主要带大家欣赏 LQFP 封装,即 Low Profile Quad Flat Package,意为低厚度的 QFP 封装。下图是 STM32 QFP48 封装的实物图:

PCB 封装如下:

8. QFN
QFN 为 Quad Flat Non-leaded Package,即四侧无引脚扁平封装,由于它无引脚的特性,贴装面积较 QFP 少,高度比 QFP 低,但是一般引脚不会很多,在小于 100 的范围内,比如常见的 mpu6050,封装为 QFN-24,如图:

PCB 封装如下:

9. BGA
BGA 为 Ball Grid Array,即球形触点阵列,BGA 封装通常命名为 BGA-xx,xx 表示引脚数量 xx 的值,比如以常见的 MIMXRT1052CVL5A 为例,封装命名为 BGA-196,实物图如下:

PCB 封装绘制如下:

10. MCU 模组
除此之外,还有一些厂家封装好的模块,比如近些年来比较流行的 ESP32 模块:

PCB 封装绘制如下:
