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Cadence PCB封裝庫的制作及使用 封裝庫是進行PCB設計時使用的元件圖形庫，本章主要介紹使用Cadence軟件進行PCB封裝庫制作的方法及封裝庫的使用方法。 一、創(chuàng)建焊盤 在設計中，每個器件的封裝引腳都是由與之相關的焊盤構成的，焊盤描述了器件引腳如何與設計中所涉及的每個物理層發(fā)生關系，每個焊盤包含以下信息： 焊盤還描述了引腳在表層（頂層和底層）的SOLDERMASK、PASTEMASK和FILMMASK等相關信息。同時，焊盤還包含有數控鉆孔數據，Allegro用此數據產生鉆孔符號和鉆帶文件。 1.焊盤設計器 Allegro在創(chuàng)建器件封裝前必須先建立焊盤，建立的焊盤放在焊盤庫里，在做器件封裝時從焊盤庫里調用。Allegro創(chuàng)建的焊盤文件名后綴為.pad。Allegro用Pad Designer創(chuàng)建并編輯焊盤。 在Allegro中，一個器件封裝的每個引腳必須有一個與之相聯(lián)系的焊盤名。在創(chuàng)建器件封裝時，將引腳添加到所畫的封裝中。在添加每一個引腳時，Allegro找到庫中的焊盤，將焊盤的定義拷貝到封裝圖中，并顯示焊盤的圖示�；谶@個原因，必須在創(chuàng)建器件封裝前先設計出庫中要用到的焊盤。 在創(chuàng)建器件封裝符號時，Allegro存儲每一個引腳對應的焊盤名而不是焊盤數據，在將器件封裝符號加到設計中時，Allegro從焊盤庫拷貝焊盤數據，同時從器件封裝庫拷貝器件封裝數據。 Allegro用在全局或本地環(huán)境文件定義的焊盤庫路徑指針（PADPATH）和器件封裝庫路徑指針（PSMPATH）查找焊盤庫和器件封裝庫。一旦一個焊盤在某個設計中出現(xiàn)一次，Allegro使其他所有相同的焊盤參考于那個焊盤而不是參考庫中的焊盤。 有兩種方法可以啟動焊盤設計器：1、選擇【開始】/【程序】/【Cadence SPB 16.6】/【PCB Editor Utilities】/【Pad Designer】命令，即可啟動焊盤設計器；2、按照前面章節(jié)所述，創(chuàng)建一個庫項目，庫項目界面如圖6_1所示，點擊界面中的“Pad Stack Editor”按鈕，也可以啟動焊盤設計器。焊盤設計器界面如圖6_2所示。 TOP頂層，SOLDERMASK_TOP阻焊層頂層， PAS TEMASK_TOP助焊層頂層一定要把數標清楚。 阻焊層比實際焊盤尺寸要大5-10MIL, 助焊層比實際焊盤尺寸要小，也可以做成一樣大。 PAS TEMASK_TOP助焊層是用來給鋼網廠家開鋼網的，要做清楚。 6_1 通孔焊盤，需要開鋼網時，PAS TEMASK_TOP與PAS TEMASK_BOTTOM，要做清楚，如果不開鋼網，就不做。 通孔焊盤，需要開頂層鋼網因此PAS TEMASK_TOP要做 - 單位（Units）
- 多孔（Multiple drill）
勾選其中的【Enable】選項可以使設計者在一個有過個過孔的焊盤上對行和列以及艱巨進行定義。設置鉆孔的數目時，行和列的胡數目設置范圍為1～10，總過孔數不超過50。 點擊圖6_2界面中“Layers”選項卡，界面如圖6_5所示。 6_5 【Layers】選項卡主要由【Padstack Layers】（焊盤疊層）欄、【Regular Pad】（正焊盤）欄、【Thermal Relief】（熱隔離焊盤）欄、【Anti Pad】（反焊盤）欄和圖形顯示窗口組成。 在編輯焊盤時，先用鼠標在【Padstack layers】欄選中所要編輯的層，然后再下面的【Regular Pad】、【Thermal Relief】和【Anti Pad】欄中選擇所需的幾何形狀并填寫相關的數據即可。 - Regular Pad：用正片生成的焊盤，可供選擇的形狀有Null、Circle、Square、Oblong、Rectangle、Octagon和Shape。
- Thermal Relief：以熱隔離的方式替代焊盤。
- Anti Pad：與正片的焊盤相對，為負片的焊盤，一般為圓圈，用于阻止引腳與周圍的銅箔相連。
- Shape：如果焊盤的形狀為表中未列出的形狀，則必須先在Allegro中用生成Shape的方式產生焊盤的外部形狀，在焊盤編輯器中調用Shape來生成焊盤。
【Padstack Layers】欄中列出各項的物理意義： - BEGIN LAYER：定義焊盤在PCB板中的起始層，一般只頂層。
- END LAYER：定義焊盤在PCB板中的結束層，一般指底層。
- DEFAULT INTERNAL：定義焊盤在PCB板中處于頂層和底層之間的各層。
- SOLDERMASK_TOP：定義為與頂層銅箔焊盤位置的去阻焊窗。
- SOLDERMASK_BOTTOM：定義為與底層銅箔焊盤位置的去阻焊窗。
- PASTEMASK_TOP：定義為與頂層焊盤位置的涂膠開窗，此功能用于PCB板的鋼網加工。
- PASTEMASK_BOTTOM：定義位于底層焊盤位置的涂膠開窗，此功能用于PCB板的鋼網加工。
2、SMT焊盤設計 下面以一個例子來說明SMT焊盤創(chuàng)建的方法。在圖6_2中，在【Type】欄選擇“Single”選項，單位和精度設計者可以自己選擇，在這里我們將【Units】設置為“Millimeter”，【Decimal places】設置為2。因為表面貼焊盤無鉆孔，故鉆孔參數【Drill/Slot hole】和鉆孔符號【Drill /Slot symbol】不定義。 切換到【Layers】選項卡，進行電路板各層焊盤的設計，此處以建立一個外形為長方形，寬為0.6mm，長為2.20mm的表面貼焊盤為例： 【Regular Pad】欄設置：【Geometry】欄為“Rectangle”，【Width】欄為“0.60”，【Height】欄為“2.20”； 【Thermal Relief】欄：【Geometry】設置為“Rectangle”，【Width】設置為“1.00”，【Height】設置為“2.60”； 【Anti Pad】欄：【Geometry】欄設置為“Rectangle”，【Width】設置為“1.00”，【Height】設置為“2.60”。 - 定義焊盤的阻焊開窗，用鼠標激活【SOLDERMASK_TOP】層，進行如下設置：
【Regular Pad】欄：【Geometry】設置為“Rectangle”，【Width】設置為“0.80”，【Height】設置為“2.40”。 - 定義位于頂層焊盤位置的涂膠開窗，用鼠標激活【PASTEMASK_TOP】，進行如下設置。
【Regular Pad】欄：【Geometry】設置為“Rectangle”，【Width】設置為“0.60”，【Height】設置為“2.20”。 仔細檢查焊盤所有的屬性以及尺寸，確認無誤后保存設計。至此，一個表面貼焊盤就設計完成。 3、通孔焊盤設計 根據前面所述內容，啟動焊盤設計器，這里我們以創(chuàng)建一個內孔直徑為1.00mm，外徑為1.80mm的通孔為例。 在焊盤設計器【Parameters】選項卡中，我們進行如下設置： - 定義焊盤類型【Type】為“Through”。
- 定義所用的單位及精度，【Units】設置為“Millimeter”，【Decimal places】設置為“2”。
- 定義鉆孔參數【Drill/Slot hole】，【Plating】設置為“Plated”，【Drill diameter】設置為“1.00”，偏置都設置為0。
- 定義鉆孔符號【Drill/Slot symbol】，【Figure】設置為“Circle”。
切換到【Layers】選項卡，進行如下設置： - 定義焊盤的頂層，用鼠標激活【BEGIN LAYER】層，進行如下設置：
【Regular Pad】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“1.80”，【Height】設置為“1.80”。 【Thermal Relief】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“2.60”，【Height】設置為“2.60”。 【Anti Pad】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“2.60”，【Height】設置為“2.60”。 - 定義默認的中間層，用鼠標激活【DEFAULT INTERNAL】，設置如下：
【Regular Pad】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“1.60”，【Height】設置為“1.60”。 【Thermal Relief】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“2.30”，【Height】設置為“2.30”。 【Anti Pad】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“2.30”，【Height】設置為“2.30”。 - 定義焊盤的底層，用鼠標激活【END LAYER】，進行如下設置：
【Regular Pad】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“1.80”，【Height】設置為“1.80”。 【Thermal Relief】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“2.60”，【Height】設置為“2.60”。 【Anti Pad】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“2.60”，【Height】設置為“2.60”。 - 定義焊盤的頂層阻焊開窗，用鼠標激活【SOLDERMASK_TOP】，進行如下設置：
【Regular Pad】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“2.00”，【Height】設置為“2.00”。 - 定義焊盤的底層阻焊開窗，用鼠標激活【SOLDERMASK_BOTTOM】層，進行如下設置：
【Regular Pad】：【Geometry】設置為“Circle”，【Width】設置為“2.00”，【Height】設置為“2.00”。 檢查通孔設計的屬性以及尺寸，確認無誤后進行保存，至此，通孔的設計工作已經完成。 4、盲埋孔設計 盲埋孔主要用于高密度板設計，盲孔是指由頂層或底層到內層的導電連接孔，埋孔是指內層之間的導電連接孔。這兩種孔必須創(chuàng)建后才能用在PCB板的設計中，不能將通孔作為盲埋孔使用。 盲孔的創(chuàng)建：要創(chuàng)建一個盲孔，內徑為0.254mm，外徑為0.55mm。盲孔與通孔的創(chuàng)建過程基本相同，其區(qū)別是層的設置不同，盲孔數據的設置如圖6_6所示。 埋孔的創(chuàng)建：以創(chuàng)建一個內徑為0.254mm，外徑為0.55mm的埋孔為例。由于埋孔定義為內層的連接，所以頂層和底層不定義，內層定義兩層。用鼠標右鍵單擊 按鈕，在彈出的菜單中選擇【Insert】命令，插入一層，層名定義為“SIGNAL”，埋孔層數據的設置如圖6_7所示。 6_6 6_7 二、創(chuàng)建元件封裝符號 在電路設計中，要將原理圖設計變?yōu)榫唧w的器件物理連接，首先必須要創(chuàng)建器件的物理符號，也就是器件的物理封裝。Allegro用封裝編輯器Allegro Librarian來完成器件的封裝設計。 Allegro使用Allegro PCB Librarian來創(chuàng)建、編輯器件封裝。啟動封裝編輯器有兩種方法：1、點擊“開始/ 程序/Allegro SPB 15.5.1/PCB Librarian”；2、在創(chuàng)建的庫項目界面中，點擊“PCB Symbol Editor”，打開封裝編輯器，界面如圖6_8所示。 6_8 進入Allegro工作界面之后，點擊“File/New”命令，出現(xiàn)【New Drawing】對話框，如圖6_9所示。 6_9 首先要選擇想要創(chuàng)建新圖形的類型，如果要創(chuàng)建封裝，用鼠標激活【Package Symbol】，在【Drawing Name】欄輸入要創(chuàng)建新圖形的名稱，如果編輯一個現(xiàn)有的封裝，單擊“Browse”按鈕，選中所要編輯的封裝名，打開即進入Allegro PCB Librarian工作界面。 創(chuàng)建封裝有兩種方法：1、手工創(chuàng)建，在圖6_9所示界面中選擇“Package Symbol”打開，進入手工創(chuàng)建封裝界面；2、利用向導創(chuàng)建封裝，在圖6_9所示界面中選擇“Package Symbol（wizard）”打開，進入利用向導創(chuàng)建封裝界面，根據提示完成封裝的創(chuàng)建。 此處以創(chuàng)建一個DIP28封裝為例來了解以下手工創(chuàng)建PCB元件的方法，該元件共有28個管腳，分為兩列，每列14個，列間距為15.24mm（600mil），同列相鄰管腳之間的距離為2.54mm（100mil），選用引腳的焊盤內孔直徑為0.8mm，焊盤外徑為1.3mm。 在Allegro Librarian界面中，選擇【Setup】/【Drawing Size】命令，彈出【Drawing Parameters】對話框�！綯ype】欄設置為“Package”，【User Units】欄設置為“Mils”在【DRAWING EXTENTS】欄填寫與器件封裝大小相一致的數據，設置界面如圖6_10所示。 6_10 選擇【Setup】/【Grids】命令，進行網格間距設定。由于在編輯過程中，一些命令的執(zhí)行與網格的最小間距有關，所以必須設定網格點的顯示參數。由于DIP28的管腳間距均為10mil的整數倍，所以可以將網格點相鄰間距設為10mil，設置界面如圖6_11所示。 6_11 左鍵點擊工具欄中的添加引腳按鈕 ，控制窗口的【Options】面板如圖6_12所示。 6_12 單擊【Padstack】欄右側的 按鈕，彈出如圖6_13所示的對話框，在此對話框中，列出了焊盤庫中所有可用的焊盤，用鼠標選中所需的焊盤，點擊確定即可。 6_13 焊盤選擇好之后，在工作界面中，所選擇的焊盤將粘貼在鼠標光標上跟隨光標一起移動，這時就可以放置焊盤了。放置焊盤有兩種方法：1、將光標移動到需要放置焊盤的位置，單擊鼠標左鍵即可以放置焊盤；2、在命令欄中輸入要放置焊盤的點坐標，后面一種方法可以實現(xiàn)對焊盤的精確定位。 提示：一般將器件的1管腳設定為方形管腳，用于標志是第一管腳。 在圖6_12所示界面中，【Qty】表示x或y方向上需要放置焊盤的數量，【Spacing】表示相鄰焊盤的間距，【Order】表示焊盤排列的方向，對于x方向有左（Left）、右（Right），對于y方向有上（Up）、下（Down）。 器件的坐標原點一般有兩種用法：1、將坐標原點定于器件的第一管腳；2、將器件的坐標原點定于器件的幾何中心。在此處我們將器件的坐標原點定于第一管腳處，在命令欄種輸入“x 0 y 0”命令回車，完成了第一個管腳的添加。 接下來選擇2～28管腳所用的焊盤類型，并改變【Qty】數據，如圖6_14所示。 6_14 接下來在命令欄中輸入2管腳的坐標回車，至此，器件的左列焊盤已經放置完畢。 然后進行器件右列焊盤的放置，對控制窗口參數進行修改，設置完畢的參數如圖6_15所示。 6_15 接下來在命令欄輸入15管腳的坐標，按回車鍵，至此，完成了器件所有管腳的添加。 （4）改變焊盤序號文字大小 前面放置焊盤時，放置焊盤控制窗口中的【Text block】欄對焊盤序號文字的大小予以定義，為1號字體，設計者可以根據自己的需要和習慣進行修改。選擇【Setup】/【Text Sizes】選項，會彈出如圖6_16所示的對話框，在對應的欄中改變相應的參數，即可改變字體的大小。 6_16 （5）改變焊盤序號 焊盤序號必須與原理圖庫中對應器件的引腳序號一致，否則就不能將兩者聯(lián)系在一起。有時可能需要改變個別引腳焊盤的序號，這時，只要對焊盤的序號予以編輯調整即可。選擇【Edit】/【Text】命令，然后用鼠標左鍵單擊需要編輯的焊盤，則對應的焊盤顯示如圖6_17所示，然后在命令欄中鍵入新的序列號按回車鍵就完成了焊盤序號的修改。 6_17 （6）編輯焊盤 在放置完焊盤后，如果覺得選用的焊盤不合適，可以隨時對焊盤進行編輯。菜單欄中的【Tools】/【Padstack】子菜單中有四個選項可編輯或修改焊盤，如圖6_18所示。 6_18 - 【Modify Design Padstack】：用于修改設計中使用的焊盤
- 【Modify Library Padstack】：用于修改庫中的焊盤
- 【Replace】：用于替換設計中的焊盤
- 【Refresh】：用于刷新設計中的焊盤
焊盤放置完后，還需要繪制絲印外框。DIP28器件的絲印外框與器件的實體大小相一致。另外還需要繪制器件的缺口以表示器件的方向。首先確定絲印的拐點坐標，由于坐標原點定在器件的1管腳，則器件的中心線位于x＝300的位置上，圓弧的直徑設為200，絲印的起始點為（200，100），結束點為（400，100）。 選擇【Add】/【Line】命令，在控制窗口選擇相應的類（PACKAGE GEOMETRY）和子類（SILKSCREEN_TOP），修改線寬，設置如圖6_19所示。 6_19 在命令欄輸入每個拐點的坐標：（x 200 y 50）→（x 50）→（y －1350）→（x 550）→（y 50）→（x 400），每次輸完坐標點后都要按回車鍵，Allegro Librarian根據坐標點的位置自動畫線，當某一坐標不變時，不用輸入其坐標，畫完最后一點時，在工作區(qū)域內點擊鼠標右鍵，從彈出的菜單中選擇【Done】命令，外框的直線部分繪制完畢，結果如圖6_20所示。 選擇【Add】/【Arc w/Radius】命令，控制窗口的類和子類設置參數不變，在命令欄輸入坐標（x 300 y 100）→（x 200），用鼠標將弧線連到直線的結束點并結束命令即可，效果如圖6_21所示。 6_20 6_21 至此，絲印框繪制完畢。 絲印外框繪制完畢后，器件封裝的設計工作還沒有結束，還必須給器件封裝加位號符號。位號符號是指用某個字母符號統(tǒng)一表示某一類器件，如習慣用R表示電阻，用C表示電容等。DIP封裝為集成電路，這里用D表示。單擊菜單欄中的 ，在控制窗口的【Options】面板修改類和子類，如圖6_22所示。 6_22 在器件旁邊鍵入D*字符并結束命令。 Allegro使用“place－bound”子類對器件進行三維尺寸定義，同時還可以用多個“place－bound”區(qū)域對器件的不同位置的限高予以定義，器件的高度是指器件在z方向的尺寸。 在定義器件的限高時，可以定義器件的最大和最小高度，如圖6_23所示說明了器件最大高度和最小高度的定義。如果一個器件的最小高度為200mil，且其占用的面積大于另外一個最大高度為150mil的器件，則后一個器件可以放在前面器件的下面，在對設計規(guī)則檢查時不產生DRC錯誤。 Allegro中定義限高的過程如下： - 首先向器件添加子類為“place－bound”的填充區(qū)域。
- 對“place－bound”填充區(qū)域賦予高度限制屬性。
6_23 實際操作步驟如下： - 添加填充區(qū)域。選擇【Shape】/【Rectangular】命令，在控制窗口的【Options】面板中將當前類和子類設為“Package Geometry”和“Place_Bound_Top”，然后根據器件的管腳范圍和中部的空間范圍添加舉行填充區(qū)域，如圖6_24所示。
6_24 - 賦予高度限制屬性。選擇【Setup】/【Areas】/【Package Height】命令，選中所要賦予高度的區(qū)域，在控制欄中分別填寫最高值和最低值（如圖6_25所示），填寫完后，再選中其他區(qū)域，將數值填寫好直至所有的區(qū)域被定義完成。
6_25 有時，根據工藝的要求，器件封裝的坐標原點為器件的中心點，上述例子中坐標原點為器件1管腳，器件的中心點為（300，－650），可以將坐標原點移到器件中心位置。選擇【Setup】/【Drawing Size】命令，彈出如圖6_10所示對話框，在【MOVE ORIGIN】對應欄輸入中心點坐標（300，－650），完成坐標原點的移動。 器件設計完成之后，選擇【File】/【Creat Symbol】命令，彈出如圖6_26所示對話框，注意保存類型必須為*.psm，單擊保存之后，開始執(zhí)行生成命令，成功之后命令欄會出現(xiàn)文字提示完成操作。 6_26 至此，手工創(chuàng)建PCB封裝的工作全部完成。
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