Allegro16.6焊盘设计详细说明

Allegro16.6焊盘设计详细说明1焊盘（Padstack）设计标准1.1电路板的分层结构电路板的分层结构如下图所示。分为顶层锡膏层（Topsolderpastelayer）、顶层阻焊层（Topsoldermasklayer）、顶层（Topcopperlayer）、内层（Innercopperlayer）、底层（Bottomcopperlayer）、底层阻焊层（Topsoldermasklayer）、底层锡膏层（Bottomsolderpastelayer）。这几层是和制作焊盘有关的，除此之外还有丝印层，他在电路板的最外层，主要是印制元件的标识等。图1.1PCB板的分层结构及焊盘顶层锡膏层（Topsolderpaste）、底层锡膏层（Bottomsolderpaste）也叫辅助焊层，是针对表面贴（SMD）元件的，该层用来制作钢膜（片）﹐而钢膜上的孔就对应着电路板上的SMD器件的焊点。在表面贴装（SMD）器件焊接时﹐先将钢膜盖在电路板上（与实际焊盘对应）﹐然后将锡膏涂上﹐用刮片将多余的锡膏刮去﹐移除钢膜﹐这样SMD器件的焊盘就加上了锡膏﹐之后将SMD器件贴附到锡膏上面去（手工或贴片机）﹐最后通过回流焊机完成SMD器件的焊接。通常钢膜上孔径的大小会比电路板上实际的焊盘小一些。顶层阻焊层（Topsoldermasklayer）、底层阻焊层（Topsoldermasklayer）就是PCB板上焊盘（表面贴焊盘、插件焊盘、过孔）外一层涂了绿油的地方，它是为了防止在PCB过锡炉（波峰焊）的时候，不该上锡的地方上锡，所以称为阻焊层（绿油层）。Solder层把PAD露出来，这就是我们在只显示Solder层时看到的小圆圈或小方圈，一般比焊盘大0.1mm就够了，不能太大，通常比焊盘最大不超过0.15mm。顶层（Topcopperlayer）、底层（Bottomcopperlayer）这个就是实际焊接元器件和物理布线的板层。内层（Innercopperlayer）是实际的电源布线层和信号线布线层。BEGINLAYER层，也就是顶层（TopLayer）。ENDLAYER层，也就是底层（TopLayer）。DEFAULTINTERNAL层，也就是内层。正片、负片其实是由生产工艺中的底片成像方式所得的名词，就像电影的胶片是正片，胶片上是什么投到屏幕上就是什么，所见即得；而我们相片的底片是负片，你会发现黑头发在底片上看上去却显示白发（等于没头发），所见却不为得。在PCB文件中，负片也一样是所见不为所得。在PCB设计中，没有布线的地方就要覆铜，像电源层和地层等布线很少的板层就会大量覆铜。覆铜量大非常影响运行速度，比如修改板子观看时的放缩小大等会感到很卡。如果使用正片覆铜，覆铜量就会很大，而反过来用副片覆铜量就会很少。所以负片覆铜的方式我们一般主要用在电源层和地层等需要大量覆铜的板层。1.2焊盘的分类焊盘按其作用分为正规焊盘（RegularPad）、隔热焊盘（ThermalRelief）、隔离焊盘（AntiPad）这三类。正规焊盘（RegularPad）：在正片中看到的焊盘，也是通孔焊盘的基本焊盘。隔热焊盘（ThermalRelief）也叫热风焊盘和花焊盘，在负片（所谓负片就是在片中看到的就是要被腐蚀掉的，看不到的就是要保留下来的）中有效。用于在负片中焊盘与敷铜的接连。ThermalRelief应该把它译为防散热结构片，其作用就是为防止内电层覆铜与镀锡的钻孔完全接通。因为这样将造成焊接时热量散失过快，焊接温度不够影响焊接（很多人或教材把它叫散热焊盘，有点难理解，它真正目的是防散热）。隔离焊盘（AntiPad），也是在负片中有效，用于在负片中焊盘与敷铜的隔离。一般用在电源层和地层。1.3焊盘尺寸的确定1.3.1通孔类焊盘尺寸的确定首先要根据实际的元器件确定通孔的尺寸。各层、各种焊盘的尺寸据此来确定。也可利用LPWIZARD软件的HoldPadStack来确定各种尺寸参数，同时还提供焊盘的命名。也可利用下面建议确定各个参数和尺寸。1.BEGINLAYER层焊盘尺寸：通孔一般不小于0.6mm，因为小于0.6mm的孔开模冲孔时不易加工，通常情况下以金属引脚直径值加上0.25mm作为焊盘内孔直径（即DRILL_SIZE（钻孔尺寸）=实际管脚尺寸+10MIL（0.25mm）），如电阻的金属引脚直径为0.5mm时，其焊盘内孔直径对应为0.75mm，焊盘直径取决于内孔直径，如下所示：内孔直径（mm）：0.40.50.60.81.01.21.62.0焊盘直径（mm）：1.51.52.02.02.53.03.54.0对于超出上表范围的焊盘直径可用下列公式选取：直径小于0.4mm的孔：D／d＝0.5～3直径大于2mm的孔：D／d＝1.5～2式中：（D－焊盘直径，d－内孔直径）焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。ThermalRelief：通常比RegularPad大20mil（0.5mm）。AntiPad：与ThermalRelief设置一样。2.ENDLAYER层焊盘尺寸：同上。3.DEFAULTINTERNAL层焊盘尺寸：DRILL_SIZE（钻孔尺寸）=实际管脚尺寸+10MIL（0.25mm）RegularPad=DRILL_SIZE+16MIL（0.4mm）(DRILL_SIZE50MIL（1.27mm）)RegularPad=DRILL_SIZE+30MIL（0.76mm）(DRILL_SIZE=50MIL（1.27mm）)RegularPad=DRILL_SIZE+40MIL（1mm）(钻孔为矩形或椭圆形时)ThermalPad=TRaXbXc-d（其中TRaXbXc-d为Flash的名称（后面有介绍））AntiPad=DRILL_SIZE+30MIL（0.76mm）FlashName:TRaXbXc-d其中：a.InnerDiameter（内径）:DrillSize+16MIL（0.4mm）b.OuterDiameter（外径）:DrillSize+30MIL（0.76mm）c.Spokewidth:12(当DRILL_SIZE=10MIL以下）15(当DRILL_SIZE=11~40MIL）20(当DRILL_SIZE=41~70MIL）30(当DRILL_SIZE=71~170MIL）40(当DRILL_SIZE=171MIL以上）保证连接处的宽度不小于10mil。d.Angle:454.SOLDERMASK层焊盘尺寸：SOLDERMASK=Regular_Pad+6MIL（0.15mm）1.3.2表贴式焊盘尺寸的确定表面粘贴元件一般遵守IPC-7351标准，可通过其免费软件LP_Wizard（现在的版本为10.5）。此软件把常用的封装尺寸计算好了，按其给定的尺寸做就不会出问题。LP_Wizard软件是PCBMatrix公司基于IPC-7351标准的PCB设计库的自动化生成EDA工具，包括LP浏览器、LP计算器、LP库、LP自动生成器。1．BEGINLAYER层或ENDLAYER层ThermalRelief：通常比RegularPad大20mil，如果RegularPad的尺寸小于40mil，根据需要适当减小。AntiPad：通常比RegularPad大20mil，如果RegularPad的尺寸小于40mil，根据需要适当减小。2．SOLDEMASK：通常比RegularPad大4mil(0.1mm)。3．PASTEMASK：与RegularPad一样。2焊盘的命名由于allegro的文件管理有点繁乱，每个焊盘会使用一个文件保存，所以在给焊盘命名的时候尽量将焊盘的形状尺寸等信息表现出来，以便以后可以方便的管理和重复利用。3PadDesigner软件简介执行“开始/程序/Cadence/Release16.3/PCBEditorUtilities/PadDesigner”命令，进入PadDesigner工作界面。3.1菜单栏1.File：用以创建或保存焊盘。2.Reports：用以生成相关焊盘操作报告。3.Help：用以提供设计者相关帮助。3.2工作区工作区中有两个选项卡，每个选项卡功能各有不同。Parameters选项卡：Summary显示焊盘总结；Units区域用以指定焊盘编辑时的单位类型和精度；Usageoptions区域用以选择焊盘用途；Multipledrill用以焊盘的多孔设置；Drill/Slothole用以设置钻孔参数；Drill/SlotSymbol用以设置钻孔符号设置；Topview窗口则用以观察焊盘顶层预览。Layers选项卡：PADStacklayers用以编辑焊盘叠层；views窗口可以预览焊盘；RegularPad、ThermalRelief、AntiPad三个选项栏用以设置焊盘相应层的几何形状。3.2.1Parameters选项卡设置在PadDesigner界面，执行File/New命令，根据上面工作区的介绍，即可在Parameters选项卡中先要进行设计的基本设置。图2.1Parameters选项卡Parameters选项卡中各部分的意思如上图所示。在Units下拉框中选择单位，常用的有Mils(密尔)，Millimeter(毫米)。根据实际情况选择。选择密尔精度一般设为1或2；选择毫米精度一般为4。在Holetype下拉框中选择钻孔的类型。有如下三种选择：CircleDrill：圆形钻孔；OvalSlot：椭圆形孔；RectangleSlot：矩形孔。在Plating下拉框中选择孔的金属化类型，常用的有如下两种：Plated：金属化的；Non-Plated：非金属化的。一般的通孔元件的管脚焊盘要选择金属化的，而元件安装孔或者定位孔则选择非金属化的。在Drilldiameter编辑框中输入钻孔的直径。如果选择的是椭圆或者矩形孔，则是SlotsizeX，SlotsizeY两个参数，分别对应椭圆的X，Y轴半径和矩形的长宽。一般情况下只要设置上述几个参数就行了，其它参数默认就可以。设置好以后单击Layers选项卡进行设置。3.2.2Layers选项卡进行设置图2.2Layers选项卡Layer选项卡中各部分的意思如上图所示。如果制作的是表贴元件的焊盘将Singlelayermode复选框勾上。需要填写的参数有：BEGINLAYER层的RegularPad；SOLDEMASK_TOP层的RegularPad；PASTEMASK_TOP层的RegularPad。如下图所示：图2.3Layers选项卡参数设置如果是通孔焊盘，需要填写的参数有：BEGINLAYER层的RegularPad，ThermalRelief，AntiPad；DEFAULTINTERNAL层的RegularPad，ThermalRelief，AntiPad；ENDLAYER层的RegularPad，ThermalRelief，AntiPad；SOLDEMASK_TOP层的RegularPad；PASTEMASK_TOP层的RegularPad。如图1.4所示。在BEGINLAYER、DEFAULTINTERNAL、ENDLAYER三个层面中的ThermalRelief可以选择系统提供的默认连接方式，即Circle、Square、Oblong、Rectangle、Octagon五种，在PCB中这几种连接方式为简单的‘+’形,或者‘X’形。也可以选用自己画的热风焊盘连接方式，即选择Flash。这需要事先做好一个Flash文件(见后面节)。这些参数的设置见前面的介绍。图2.4Layers选项卡参数设置4建立FLASH4.1参数的确定热风焊盘的内径（ID）、外径(OD)、开口宽度如下确定：a.ID（内径）:DrillSize+16MIL（0.40mm）b.OD（外径）:DrillSize+30MIL（0.76mm）c.Spokewidth:12MIL（0.30mm）(当DRILL_SIZE=10MIL（0.25