Cadence PCB封裝庫的制作及使用詳細教程

ID:275438 · 發(fā)表于 2018-2-6 02:47

Cadence PCB封裝庫的制作及使用

封裝庫是進行PCB設(shè)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(shè)計中，每個器件的封裝引腳都是由與之相關(guān)的焊盤構(gòu)成的，焊盤描述了器件引腳如何與設(shè)計中所涉及的每個物理層發(fā)生關(guān)系，每個焊盤包含以下信息：

焊盤尺寸大小和焊盤形狀；
鉆孔尺寸和顯示符號。

焊盤還描述了引腳在表層（頂層和底層）的SOLDERMASK、PASTEMASK和FILMMASK等相關(guān)信息。同時，焊盤還包含有數(shù)控鉆孔數(shù)據(jù)，Allegro用此數(shù)據(jù)產(chǎn)生鉆孔符號和鉆帶文件。

1.焊盤設(shè)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(diào)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(shè)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(yīng)的焊盤名而不是焊盤數(shù)據(jù)，在將器件封裝符號加到設(shè)計中時，Allegro從焊盤庫拷貝焊盤數(shù)據(jù)，同時從器件封裝庫拷貝器件封裝數(shù)據(jù)。

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(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計器。焊盤設(shè)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(shù)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(wǎng)廠家開鋼網(wǎng)的，要做清楚。

6_1

通孔焊盤，需要開鋼網(wǎng)時，PAS TEMASK_TOP與PAS TEMASK_BOTTOM，要做清楚，如果不開鋼網(wǎng)，就不做。

通孔焊盤，需要開頂層鋼網(wǎng)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(shè)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(shè)置鉆孔的數(shù)目時，行和列的胡數(shù)目設(shè)置范圍為1～10，總過孔數(shù)不超過50。

鉆孔參數(shù)
鉆孔符號

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(guān)的數(shù)據(jù)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(chǎn)生焊盤的外部形狀，在焊盤編輯器中調(diào)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(jié)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(wǎng)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(wǎng)加工。

2、SMT焊盤設(shè)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(shè)計者可以自己選擇，在這里我們將【Units】設(shè)置為“Millimeter”，【Decimal places】設(shè)置為2。因為表面貼焊盤無鉆孔，故鉆孔參數(shù)【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(shè)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：

用鼠標激活【BEGIN LAYER】層

【Regular Pad】欄設(shè)置：【Geometry】欄為“Rectangle”，【W(wǎng)idth】欄為“0.60”，【Height】欄為“2.20”；

【Thermal Relief】欄：【Geometry】設(shè)置為“Rectangle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“1.00”，【Height】設(shè)置為“2.60”；

【Anti Pad】欄：【Geometry】欄設(shè)置為“Rectangle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“1.00”，【Height】設(shè)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(shè)置：

【Regular Pad】欄：【Geometry】設(shè)置為“Rectangle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“0.80”，【Height】設(shè)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(shè)置。

【Regular Pad】欄：【Geometry】設(shè)置為“Rectangle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“0.60”，【Height】設(shè)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(shè)計。至此，一個表面貼焊盤就設(shè)計完成。

3、通孔焊盤設(shè)計

根據(jù)前面所述內(nèi)容，啟動焊盤設(shè)計器，這里我們以創(chuàng)建一個內(nèi)孔直徑為1.00mm，外徑為1.80mm的通孔為例。

在焊盤設(shè)計器【Parameters】選項卡中，我們進行如下設(shè)置：

定義焊盤類型【Type】為“Through”。
定義所用的單位及精度，【Units】設(shè)置為“Millimeter”，【Decimal places】設(shè)置為“2”。
定義鉆孔參數(shù)【Drill/Slot hole】，【Plating】設(shè)置為“Plated”，【Drill diameter】設(shè)置為“1.00”，偏置都設(shè)置為0。
定義鉆孔符號【Drill/Slot symbol】，【Figure】設(shè)置為“Circle”。

切換到【Layers】選項卡，進行如下設(shè)置：

定義焊盤的頂層，用鼠標激活【BEGIN LAYER】層，進行如下設(shè)置：

【Regular Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“1.80”，【Height】設(shè)置為“1.80”。

【Thermal Relief】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.60”，【Height】設(shè)置為“2.60”。

【Anti Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.60”，【Height】設(shè)置為“2.60”。

定義默認的中間層，用鼠標激活【DEFAULT INTERNAL】，設(shè)置如下：

【Regular Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“1.60”，【Height】設(shè)置為“1.60”。

【Thermal Relief】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.30”，【Height】設(shè)置為“2.30”。

【Anti Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.30”，【Height】設(shè)置為“2.30”。

定義焊盤的底層，用鼠標激活【END LAYER】，進行如下設(shè)置：

【Regular Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“1.80”，【Height】設(shè)置為“1.80”。

【Thermal Relief】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.60”，【Height】設(shè)置為“2.60”。

【Anti Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.60”，【Height】設(shè)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(shè)置：

【Regular Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.00”，【Height】設(shè)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(shè)置：

【Regular Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.00”，【Height】設(shè)置為“2.00”。

檢查通孔設(shè)計的屬性以及尺寸，確認無誤后進行保存，至此，通孔的設(shè)計工作已經(jīng)完成。

4、盲埋孔設(shè)計

盲埋孔主要用于高密度板設(shè)計，盲孔是指由頂層或底層到內(nèi)層的導(dǎo)電連接孔，埋孔是指內(nèi)層之間的導(dǎo)電連接孔。這兩種孔必須創(chuàng)建后才能用在PCB板的設(shè)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(nèi)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(shè)置不同，盲孔數(shù)據(jù)的設(shè)置如圖6_6所示。

埋孔的創(chuàng)建：以創(chuàng)建一個內(nèi)徑為0.254mm，外徑為0.55mm的埋孔為例。由于埋孔定義為內(nèi)層的連接，所以頂層和底層不定義，內(nèi)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(shù)據(jù)的設(shè)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(shè)計中，要將原理圖設(shè)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(shè)計。

封裝編輯器

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?qū)?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?qū)?chuàng)建封裝界面，根據(jù)提示完成封裝的創(chuàng)建。

手工創(chuàng)建一個PCB元件

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(nèi)孔直徑為0.8mm，焊盤外徑為1.3mm。

參數(shù)和界面設(shè)定

在Allegro Librarian界面中，選擇【Setup】/【Drawing Size】命令，彈出【Drawing Parameters】對話框�！綯ype】欄設(shè)置為“Package”，【User Units】欄設(shè)置為“Mils”在【DRAWING EXTENTS】欄填寫與器件封裝大小相一致的數(shù)據(jù)，設(shè)置界面如圖6_10所示。

6_10

網(wǎng)格設(shè)定

選擇【Setup】/【Grids】命令，進行網(wǎng)格間距設(shè)定。由于在編輯過程中，一些命令的執(zhí)行與網(wǎng)格的最小間距有關(guān)，所以必須設(shè)定網(wǎng)格點的顯示參數(shù)。由于DIP28的管腳間距均為10mil的整數(shù)倍，所以可以將網(wǎng)格點相鄰間距設(shè)為10mil，設(shè)置界面如圖6_11所示。

6_11

放置焊盤

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(cè)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(shè)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(shù)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(shù)據(jù)，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(jīng)放置完畢。

然后進行器件右列焊盤的放置，對控制窗口參數(shù)進行修改，設(shè)置完畢的參數(shù)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(shè)計者可以根據(jù)自己的需要和習(xí)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(yīng)的欄中改變相應(yīng)的參數(shù)，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(yīng)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(diào)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(yīng)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(shè)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(shè)計中的焊盤
【Refresh】：用于刷新設(shè)計中的焊盤

繪制絲印外框

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(shè)為200，絲印的起始點為（200，100），結(jié)束點為（400，100）。

選擇【Add】/【Line】命令，在控制窗口選擇相應(yīng)的類（PACKAGE GEOMETRY）和子類（SILKSCREEN_TOP），修改線寬，設(shè)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(jù)坐標點的位置自動畫線，當(dāng)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(nèi)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(jié)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(shè)置參數(shù)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(jié)束點并結(jié)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。

加入絲印文字

絲印外框繪制完畢后，器件封裝的設(shè)計工作還沒有結(jié)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(xí)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(jié)束命令。

定義元件限高

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?qū)ζ骷牟煌恢玫南薷哂枰远x，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(shè)計規(guī)則檢查時不產(chǎn)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(dāng)前類和子類設(shè)為“Package Geometry”和“Place_Bound_Top”，然后根據(jù)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(shù)值填寫好直至所有的區(qū)域被定義完成。

6_25

移動坐標原點

有時，根據(jù)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(yīng)欄輸入中心點坐標（300，－650），完成坐標原點的移動。