KiCad 进阶：自定义封装与分层原理图设计

目标

创建自定义封装（Footprint），使用分层原理图管理复杂设计，导出 BOM 和装配图。

一、自定义封装：创建 SOT-23-5 封装

方法 1：封装向导（推荐）

1. 封装编辑器 → 文件 → 新建封装 → 输入名称 SOT-23-5_Custom
2. 工具 → 封装生成器（或 Ctrl+Shift+F）
3. 选择 SOT-23-5 预设
4. 参数微调：
   • 焊盘尺寸：0.55mm × 0.8mm
   • 焊盘间距：0.95mm (pitch)
   • 本体尺寸：2.9mm × 1.6mm
5. 点击 生成

方法 2：手动创建

步骤：
1. 放置焊盘 P1-P5（SMD，矩形）→ 属性设置尺寸和编号
2. 丝印层 (F.Silkscreen)：绘制芯片外形框
3. 装配层 (F.Fab)：绘制精确本体轮廓
4.  courty层 (F.Courtyard)：比本体大 0.25mm 的禁止放置区域
5. 添加 REF** 和 VAL** 占位文本

封装验证（DRC）

工具 → 检查封装 → 确保无错误。

二、分层原理图设计

何时使用分层设计

• 设计超过 2 张 A4 原理图
• 功能模块需要复用（如电源部分）
• 多人协作设计

创建层次标签

1. 放置 → 层次标签（Hierarchical Label）
2. 命名规则：VCC_3V3, I2C_SDA, SPI_MOSI 等
3. 跨页信号必须使用层次标签（而非普通 Local Label）

创建页面符号

1. 放置 → 页面符号（Sheet Symbol）
2. 命名为 Power_Supply, MCU_Core, Sensor_Interface 等
3. 在页面符号上右键 → 从页面符号创建页面
4. 在新页面中设计子电路

典型分层结构

Root (顶层)
├── Power_Supply.sch       # 电源管理
│   ├── USB 5V 输入
│   ├── AMS1117 3.3V LDO
│   └── 去耦电容网络
├── MCU_Core.sch           # 主控核心
│   ├── STM32 + 晶振
│   ├── SWD 调试口
│   └── 复位电路
├── Sensor_Interface.sch   # 传感器接口
│   ├── DHT22 温湿度
│   ├── BH1750 光照
│   └── I²C 总线
└── Display.sch            # 显示
    └── SSD1306 OLED

引脚表导出

工具 → 生成引脚表 → 检查所有对外接口。

三、BOM 生成与插件

标准 BOM 导出

# 命令行方式（KiCad 8+）
kicad-cli sch export bom --output bom.csv project.kicad_sch

# 或使用交互式 BOM 插件
# 工具 → 生成 BOM (或在原理图编辑器中)

安装 Interactive HTML BOM 插件

# 下载
git clone https://github.com/openscopeproject/InteractiveHtmlBom.git

# 在 KiCad 插件管理器中添加路径
# 首选项 → 管理插件 → 从文件安装

使用：PCB 编辑器 → 工具 → 外部插件 → Interactive HTML BOM

四、制造文件打包脚本

#!/bin/bash
# export_gerber.sh — 一键导出制造文件

PROJECT="stm32_min_board"
OUTDIR="manufacturing/${PROJECT}_$(date +%Y%m%d)"

mkdir -p "$OUTDIR"

# Gerber 文件
kicad-cli pcb export gerber \
    --output "$OUTDIR/" \
    --layers F.Cu,B.Cu,F.Paste,B.Paste,F.Silkscreen,B.Silkscreen,F.Mask,B.Mask,Edge.Cuts \
    "$PROJECT.kicad_pcb"

# 钻孔文件
kicad-cli pcb export drill \
    --output "$OUTDIR/" \
    --format excellon \
    --excellon-zeros-format decimal \
    "$PROJECT.kicad_pcb"

# BOM
kicad-cli sch export bom \
    --output "$OUTDIR/bom.csv" \
    --fields "Reference,Value,Footprint,Quantity,Datasheet" \
    "$PROJECT.kicad_sch"

# 原理图 PDF
kicad-cli sch export pdf \
    --output "$OUTDIR/schematic.pdf" \
    "$PROJECT.kicad_sch"

# 打包
cd "$OUTDIR/.." &;& zip -r "${PROJECT}_gerber.zip" "$(basename "$OUTDIR")/"

echo "✅ 制造文件导出完成: ${PROJECT}_gerber.zip"

五、关键点

• 封装库管理：自定义封装单独放一个 .pretty 文件夹，便于团队共享
• 分层设计：顶层只放页面符号和互联，子页面放具体电路
• DRC 贯穿全流程：原理图 ERC → 封装检查 → PCB DRC → 最后检查
• 制造文件：Gerber + 钻孔 + BOM + 坐标文件 = 完整生产数据