元器件封裝（Footprint）的構建

元器件封裝的構建是PCB設計中的一個重要環節，小小的一個錯誤很可能導致整個板子都不能工作以及工期的嚴重延誤。常規器件的封裝庫一般CAD工具都有自帶，也可以從器件原廠的設計文檔、參考設計源圖中獲取，很多第三方的服務平臺也提供經過嚴格驗證的通用器件的原理圖符號以及封裝。如果在自己項目中對一些關鍵器件要自建封裝，就需要注意文中介紹的一些注意點。

元器件封裝是做什么的呢？我們知道物理的電子元器件通過焊盤（PAD）安裝在PCB板上，并通過板上的連線（Track）同其它器件進行電信號連接。一個元器件的封裝（Footprint）就是通過外形輪廓框定的代表管腳的所有PAD的集合。

雖然構建元器件的封裝看起來So Easy，但我還是從4個大的方面強調一下 - 建庫一定要仔細。

元器件封裝不一定都要自建，除了自己構建之外，還有4種其它的方式來“不勞而獲”地獲取通用元器件的封裝文件（以及前面講到的原理圖符號），這4種途徑：

你使用的CAD工具軟件中自帶，一般是在安裝工具的時候選裝，也可以在運行期間根據需要選擇自己用到的器件類別進行安裝；

很多廠商（尤其是MCU廠商，比如ST）提供參考板的設計文檔，可以從這些設計文檔源文件中提取自己需要的器件的封裝以及原理圖符號；

半導體原廠比如TI、美信、Microchip等等官網上的器件頁面里都有相應的設計文檔，在這些文檔中一般都會有該器件的庫文件，為了針對所有主流的CAD工具通用，一般采取BXL格式，下載以后可以通過一些第三方的工具轉化成自己需要的CAD工具支持的格式；

全球有好幾個知名的服務商專門提供主流元器件的庫文件，可以免費下載，只是你需要注冊一下。

構成一個元器件的封裝，主要要注意三個要素：

焊盤 - 用于器件固定到電路板上并通過連線同其它器件進行信號連接，我們需要根據數據手冊畫對器件的形狀、位置以及焊盤的編號，編號對應著該器件的管腳編號；

元器件封裝的外形輪廓是為了告訴設計者該器件占地的面積，在該輪廓以內不能再放置任何器件，否則就會導致沖突；

我們需要對該器件的關鍵信息通過絲印進行標注，比如哪個管腳是起始的管腳？器件的極性、方向等等

除了以上的三大要素以外，多數CAD軟件都加入了3D的數據，根據這些數據設計者可以知道該器件的三維形狀，在機電一體設計的時候非常重要。

焊盤英文為Pad或Land，是用于通過焊接的方式固定器件到電路板上，并通過Pad將該管腳同其它器件的管腳進行連接的。Pad的形狀和尺寸都可以單獨編輯設定。在建庫的時候設計者容易犯的一個錯誤就是由于Grid的設置太小，導致管腳之間的間距出現了偏差，在電腦上看不出，但拿到板子焊接的時候就會發現由于管腳的錯位導致的焊接困難。

外形輪廓非常重要的作用就是該器件進行“畫地保護”，明確地宣布自己所占的領地而不讓外敵入侵到其領地，另外的一個作用（如最右的圖）可以明確地標記出該器件安裝在板子上的時候什么位置應該跟板子的邊緣靠齊。

在畫焊盤的時候有時候長度需要留有一定的余量，以方便焊接和生產。

二極管（包括LED）和三極管其實是最容易犯錯的，很多工程師在這么簡單的器件上都栽過跟頭。二極管極性的標注需要比較明確，且焊接上器件以后仍然比較容易辨別。三極管有不同的封裝，即便都是穿孔的，三個管腳的孔間距也不同，一定要嚴格對照其數據手冊以及實物進行設計。

通孔器件的管腳形狀和大小要注意，PAD的孔徑形狀沒畫對或畫的太小導致無法插入器件的管腳也是工程師常常犯的錯誤。

有的器件需要輔助的定位裝置，比如RJ-45的兩個金屬管腳，SD卡、USB插座的固定柱都需要在器件封裝構建的時候考慮到，并注意其孔徑的大小 - 太小導致無法插入，太大會松動，達不到固定的目的。另外這些輔助定位的管腳是否接地也是需要注意的，要根據數據手冊上的要求進行連接。

很多工程師從庫里加載元器件封裝的時候會發現被加載的器件跑的很遠，原因就是在構建封裝的時候其坐標原點遠遠偏離了器件，一般坐標原點選在器件的中心或者左上角，每個人有自己的風格，只要一致就好。

絲印很重要，標記器件的輪廓、方向、極性以及管腳編號等，要記住這些信息需要器件安裝以后也能夠看到，右側的兩個器件（二極管和4Pin插座）就不符合規范，器件焊接上以后就無法判斷。

最后一步，無論是原理圖符號，還是器件的封裝，都要打印出來進行對照。確保打印機的打印比例設置是1:1（通過打印其它實物進行校正），將你手頭的器件放在你打印出來的封裝上實際的感受一下，即便自己手頭沒有現成的器件，也需要對照數據手冊上的尺寸進行驗證，確保萬無一失。