无论是SMT（表面贴装技术）还是THT（通孔插装技术），本质就是pick（吸取或夹取）元器件place（放置）到PCB的指定位置然后进行焊接。

无论是贴片机、插件机还是人工，首先要识别元器件，然后机器根据坐标，而人工要识别PCB上的PCB封装库，把元器件贴或插到指定位置。

规范的PCB封装库设计能够防止插错位置或极性，也是确保良好的焊接的基础。而残酷的现实是：在设计不良中，PCB封装库的设计占了最大的比例。所以建立PCB封装库设计规范是重中之重！

一、元器件封装

元器件封装指元器件的外形尺寸与引脚（或焊端）分布。

伸出本体的是引脚，例如鸥翼型引脚；紧贴本体或本体底部的是焊端，例如QFN、chip电阻电容的焊端。

二、什么是PCB封装库（footprint）？

PCB封装库是PCB Layout设计中的基本元素，它是识别元器件在PCB上的安装位置和方向的参照，也是确保焊接可靠性的关键因素。

PCB封装库通常有两部分组成：丝印和焊盘。丝印就像元器件投射到PCB上的影像，焊盘就像元器件的脚印。

目前也有摒弃丝印，只有焊盘的设计方式，多见于高密度布局的线路板。

三、PCB封装库管理规范

PCB封装库的管理和贴片程序中的元件数据库类似，应当：

1）专人专管。

2）技术员只允许使用标准库中的封装库。

3）技术员只有使用权，不能私自更改。

以下为3个典型案例：

不良案例1：同一个PCB上，一个SMA封装的贴片二极管竟然有3种不同的PCB封装库。

不良案例2：技术员为方便走线，私自改小一个电解电容的孔径与焊盘，导致无法插件。

不良案例3：技术员为方便走线，私自改小焊盘外径，导致焊接不可靠，焊盘受很小的力而起翘。

四、PCB封装库的设计标准

Q1：PCB封装库的设计有标准可以参考吗？

A1：有。IPC-7351和IPC-7251。但是你看完这两个标准就会设计PCB封装库了吗？答案是否定的。标准只是告诉你一些基本原则，一些参考，没有唯一的标准答案。

Q2：IPC标准中不是有计算公式吗，我按照它的公式计算总可以了吧？

A2：你可以试试看。例如AD软件也有自动建库功能，你只要把元器件的datasheet中本体与引脚/焊端的尺寸和公差输入，PCB封装库就自动生成了。可是能用吗？问题出在哪里呢？问题主要出在供应商的datasheet上的公差尺寸大多数都很离谱，不严谨。

Q3：怎样才能做好PCB封装库设计?

A3：需要查看元器件的datasheet，切忌盲目信任厂家推荐的PCB Layout land尺寸；

  核对元器件实物，对关键尺寸要用游标卡尺测量确认；

  对于复杂的元器件，必要时可以制作PCB封装库试验板进行不同设计尺寸的对比验证。

五、PCB封装库设计-贴片元件的焊盘设计原则

1、引脚与焊盘 vs 脚与鞋

我们可以把元器件的引脚看成是人类的脚，引脚与焊盘接触的部分是“脚掌”，前端是“脚趾”，后端是“脚跟”，相对应的焊盘的前端叫做“趾部”，后端叫做“跟部”。

不合脚的鞋对脚造成了严重的伤害，而PCB封装库设计中的焊盘设计就像给脚设计鞋，鞋不合适，脚就废了；焊盘不合适，产品就废了。

2、单个引脚/焊端的贴片元件之焊盘设计

整个“脚掌”都要落在焊盘上。

焊盘尺寸要比引脚尺寸大。

引脚/焊端与焊盘的中心重合。

3、鸥翼型引脚之焊盘设计基本原则

整个“脚掌”都要落在焊盘上。

焊盘比引脚略宽。

焊盘比引脚足够长。

焊盘在脚趾和脚跟处都有适当延伸。

注意：焊盘在脚跟处的延伸不宜太长，应确保焊料不会接触本体。

但有例外情形，见以下IPC-A-610中的某条款：

小外形封装的元件，焊盘跟部离元件本体很近，很难确保焊料不接触本体。条款中提到的常见的SOT、SOD类封装的元件如下：

我们可以看到以上这些元器件的引脚除了有鸥翼型之外，还有一类引脚是水平伸出的，这类我们可以称为非鸥翼型引脚。

4、非鸥翼型引脚之焊盘设计基本原则

与鸥翼型引脚的焊盘设计类似。

注意：焊盘在脚跟处也应有适当延伸，但延伸不宜过多。

5、贴片chip元件焊端之焊盘设计

与非鸥翼型引脚的焊盘设计类似

注意：焊盘在脚跟处延伸太多则容易产生锡珠（需要钢网开孔来修正），反之则容易产生立碑现象。

6、QFN四周焊端之焊盘设计

整个“脚掌”都要落在焊盘上。

焊盘比引脚略宽。

焊盘比引脚足够长。

焊盘在脚趾处有适当延伸，不宜太长。

焊盘在脚跟处不能延伸太多，一般可以与焊端跟部齐平。QFN封装不用担心立碑。

7、QFN底部接地/散热端子之焊盘设计

焊盘尺寸可以=底部端子尺寸，或者比端子略大一点。

如底部端子与四周焊端太近，担心短路风险，则焊盘可略小于底部端子，前提是散热效果良好，满足研发的温升测试要求（可试验）。

如底部端子有切角，焊盘也应保持形状一致。

六、总结

PCB封装库设计是DFX中最基础又最重要的一环，绝大多数PCBA制造不良是由于PCB封装库设计不合理造成的，例如chip元件的立碑、元件严重偏移、空焊、虚焊、锡珠等等。作为一个合格的PCB Layout工程师，必须有严谨的工作态度，亲自查阅元器件的规格书，亲自用游标卡尺确认元件的关键尺寸，必要时通过制作封装库试验板来进行对比验证以获得合理的设计。