AD 3D封装库创建与开源

写在前面

☞ PCB设计3D封装的作用

        很多工程师在使用EDA软件设计PCB电路板时，总喜欢添加完整的3D封装，PCB板中元件的3D封装有什么作用呢？

1、可视化电子系统集成

        有助于工程师更好地理解电路板与其他系统部件之间的相互作用。他们可以查看组件之间的空间关系，确保PCB适合于特定的机械设计。

2、冲突检测和解决

        使用3D视图来检查电路板上的元件是否与机械部件发生冲突。

3、热分析和散热设计

        工程师使用3D工具来确定散热器的最佳位置和尺寸，确保电路板正常工作并防止过热。

4、元件布局和优化

        使用3D功能来优化元件的布局，以提高性能和减小电路板的物理尺寸。

5、可视化互连和布线

        使用3D视图来查看互连和线路布线，以确保没有交叉干扰或电磁兼容性问题。

6、客户演示和沟通

        3D视图可视化工具有助于改善与非技术人员的沟通，使其更容易理解设计的外观和功能。  

        本文基于Altium Designer软件，为大家分享部分封装库的创建方法。封装库的创建方式主要分为三种：

（1）手动创建：

        根据元器件数据手册，绘制原理图库，并完成焊盘大小，焊盘形状以及3D元件体等PCB封装；

（2）封装向导创建：

        借助AD软件自带的封装向导创建基础常用的PCB封装库，如QFN、LQFP、SOT、DIP、SOP等；

（3）第三方导出封装库：

        前两种方法易于创建较简单基础的封装库，能从第三方获取封装库，还是建议去薅免费且标准的封装库；

        前两种创建方法，网上已经很多了，大家可以去B站搜索学习。在项目中以模块元件使用时，就很难创建3D封装库了，下面我给大家分享一下如何从第三方白嫖炫酷的3D元器件库（白嫖它不香吗），然后通过自己修改（主要以立创EDA封装库为主）导入属于自己的AD封装库。

        在炫酷3D封装库的创建前，需要准备3个软件：（点击获取下载链接）

（1）嘉立创EDA 

（2）Autodesk Fusion 360

（3）Altium Designer

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01-第三方导出封装库

        许多工程师在器件选型时，大部分以立创商城元器件为主，一站式器件采购，方便快捷，如果也在嘉立创贴片的话，那就更省事了，不用操心备料的问题。所以，在立创商城进行器件选型后，不妨直接从嘉立创EDA白嫖元件封装。

        下面我以嘉立创EDA封装库导入到AD的保姆级教学分享给大家，以ESP32模块为教程内容，其他元件的导出方法相同。

1. 器件选型

        打开立创商城，搜索自己需要的元器件（封装）型号，然后复制物料编号；

2. 放置元器件

        打开嘉立创EDA（软件设置为全在线模式），新建一个工程，然后在原理图文件放置刚刚复制的元器件编号的对应元件（一般快捷键：Shift+F）；

3. 更新/转换原理图到PCB

        更新/转换原理图到PCB（Alt+I），并保存文件；

        注意：此时需要元器件的原点与PCB的原点重合，否则后面导出的PCB库和3D模型库原点不在同一位置，不易于3D体的放置。

4. 导出AD文件

        将放置有元器件的原理图文件和PCB文件导出为AD文件。（无论在原理图文件模式下还是PCB文件模式下，默认导出其中一种文件自动输出两种文件在其压缩包中）

5. 导出3D模型文件

        （1）首先点击3D预览，预览一下元器件的3D模型，确定是自己需求的3D模型；

        （2）点击“文件 - 导出 - 3D文件...”，即可导出3D模型文件；

        注意：一定要选择STEP文件且包括元件模型；

6. 修改3D模型文件

        嘉立创EDA导出的3D元器件模型都带有（默认1.6mm厚度）PCB基板，所以，需要现将3D元器件模型中的PCB基板删除。

        （1）首先打开Autodesk Fusion 360软件，并打开上一步导出的3D模型文件；

        （2）删除（PCB基板）实体；

        选中实体，双击右键弹出操作框，点击删除即可。

        （3）另存文件

        注意：此时导出的文件类型一定要选择.step文件，因为在AD中只能放置此格式的3D体；

7. 创建PCB库

        （1）导出PCB库

        首先将第4步导出的AD文件压缩包解压开，并使用Altium Designer软件打开PCB文件（即.pcbdoc后缀的文件），其次点击“设计(D) - 生成PCB库(P)”，即可导出PCB库；

        （2） 放置3D体

        点击“放置(P) - 3D体(O)”，完成3D体放置；

        注意：此时放置的为“3D体”，不是“3D元件体”；放置3D体时，将3D模型的原点与PCB封装的原点重合，即3D体的X-Y平面已与PCB封装库引脚对齐。

        （3）修改3D体参数

                ①添加机械13层

                一般情况下，3D体文件放置在机械13层。若无此机械层，需点击“View Configuation - Layers&Colors”,接着将鼠标放置在All Layers菜单区域，双击“Add Mechanical Layer”，最后填入相应的参数。

                ②修改参数

                首先选中3D体，点击“Properties”弹出相应信息栏，接着将layer设置为刚刚添加的“Mechanical 13”层（默认在Mechanical 1层），最后将3D模型高度“Standoff Height”填入“-1.6mm”。（由于导出3D体时带有默认1.6mm的PCB基板，故此时需补偿-1.6mm）

        此时PCB封装就已创建完毕，可稍做修改名称等，复制到自己的集成库里。（以后它就是你的啦）

8. 创建原理图库

        （1）导出原理图库

        首先打开原理图文件（即.schdoc后缀的文件），接着点击“设计(D) - 生成原理图库(M)”；

        （2）添加PCB封装库

        首先点击“Add Fpptprint - 浏览(B)...”，然后弹出新的复选框，选择第7步保存的PCB封装库，最后点击“确定”，完成添加。

        （3）选加元器件信息

为了以后采购物料方便，我一般会为原理图库修改/添加部分参数，在工程文件归档导出BOM表时，这些信息就一目了然的体现了出来，同时也为SMT生产提供了方便。

        默认从嘉立创EDA导出的原理图库，就有很多该元器件参数，我们只需稍做修改、增删即可。我一般只添加立创料号，有了立创料号在以后的项目开发，查看器件数据手册库存、价格等都很方便。大家可以根据自己的需求的添加。（导出BOM表时，记得将其参数导出就行了！）

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02-自制模块封装库

        在项目设计时，有时候我们会遇到一个项目需要绘制两块甚至更多块PCB，并将它们通过连接装配在一起，实现电气间的连通，完成项目的设计。此种方式称为模块化设计，这样有助于后期产品的维修和模块的更换；

        比如，将核心板（主控部分）作为一个单独的PCB模块，将电源部分作为一个单独的PCB模块，再将传感器部分作为一个单独的PCB模块；最后绘制一个母板使其各个小的PCB模块连接起来组成一个整体项目（建议个模块之间采用插拔式连接），在某个模块损坏时，直接拔下换一个新的，项目即可继续正常使用；其缺点就是会存在连接器处的接触不良。这种设计方式推荐同学们在参加学科竞赛（电赛、智能车竞赛等）时使用！

        在设计模板时，为了防止各模块间的干涉，不妨也为各个模块创建一个3D封装库，绘制原理图时直接放置就行了。（主要是3D封装库比较炫酷，制作出的PCB很高大上，哈哈哈）

1. 导出3D模型

        将绘制好的单独PCB模块的.step文件导出备用；

        注意：此时导出文件时，一定将原点位置与后期绘制的PCB库原点保持一致（一般放置在某个焊盘中心），以便后面放置3D体。

        如果你使用的是淘宝或其他平台购买的完整的模块（非自己绘制的模块），你可以通过第三方网站搜索相应的3D文件，下载获取。

2. 创建PCB库

        首先将上一步绘制的模块接口焊盘复制过来，确保位置、大小和间距与其保持一致，然后再为其焊盘补充序号名称，接着添加模块的轮廓丝印，最后放置相应的3D体并调整参数。（与上节步骤7相似）

        注意：此时放置焊盘或定位孔时，原点一定与3D模型的原点一致，且焊盘序号一定与后面绘制原理图库时的引脚序号（电气属性）一致。

3. 创建原理图库

        注意：此时放置器件引(管)脚时，一定使其引脚序号与上一步创建的PCB库焊盘序号保持对应。最后添加封装库（与上节步骤8相同）。

4. 模块效果

        此图为放置以上制作的模块至原理图，并更新到PCB文件中的效果图；即为前几期开源的“沁恒CH32V307母板+OPA4377运放模”一文中所设计的。

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本文基于AD23制作

03-开源封装库获取

3D模型文件免费获取推荐

        常用元器件的3D模型库在很多网站上都可以免费下载，下面为大家推荐几个免费好用的3D模型库下载网站。

• 3D ContentCentral

  https://www.3dcontentcentral.cn/Default.aspx

• 贸泽电子

  https://www.mouser.cn

• IC封装网

  https://www.iclib.com

3D封装库免费获取

        此开源的3D封装库内涵原理图库+3D PCB封装库，涵盖了几乎所有最常用的封装库。是在某宝购买的工程师多年整理的封装库。

        微信搜索Lonrquier PCB,关注公众号，回复关键字获取。

关键字：3D封装库

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---往期文章---

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