Cadence_Allegro元件封装制作流程(含实例)

CadenceAllegro元件封装制作流程1.引言一个元件封装的制作过程如下图所示。简单来说，首先用户需要制作自己的焊盘库Pads，包括普通焊盘形状ShapeSymbol和花焊盘形状FlashSymbol；然后根据元件的引脚Pins选择合适的焊盘；接着选择合适的位置放置焊盘，再放置封装各层的外形（如Assembly_Top、Silkscreen_Top、Place_Bound_Top等），添加各层的标示符Labels，还可以设定元件的高度Height，从而最终完成一个元件封装的制作。下面将分表贴分立元件，通孔分立元件，表贴IC及通孔IC四个方面来详细分述元件封装的制作流程。2.表贴分立元件分立元件一般包括电阻、电容、电感、二极管、三极管等。对于贴片分立元件，以0805封装为例，其封装制作流程如下：2.1.焊盘设计2.1.1.尺寸计算表贴分立元件，主要对于电阻电容，焊盘尺寸计算如下：其中，K为元件引脚宽度，H为元件引脚高度，W为引脚长度，P为两引脚之间距离（边距离，非中心距离），L为元件长度。X为焊盘长度，Y为焊盘宽度，R为焊盘间边距离，G为封装总长度。则封装的各尺寸可按下述规则：1)X=Wmax+2/3*Hmax+8mil2)Y=L，当L50mil；Y=L+(6~10)mil，当L=50mil时3)R=P-8=L-2*Wmax-8mil；或者G=L+X。这两条选一个即可。个人觉得后者更容易理解，相当于元件引脚外边沿处于焊盘中点，这在元件尺寸较小时很适合（尤其是当Wmax标得不准时，第一个原则对封装影响很大），但若元件尺寸较大（比如说钽电容的封装）则会使得焊盘间距过大，不利于机器焊接，这时候就可以选用第一条原则。本文介绍中统一使用第二个。注：实际选择尺寸时多选用整数值，如果手工焊接，尺寸多或少几个mil影响均不大，可视具体情况自由选择；若是机器焊接，最好联系工厂得到其推荐的尺寸。例如需要紧凑的封装则可以选择小一点尺寸；反之亦然。另外，还有以下三种方法可以得到PCB的封装尺寸：通过LPWizard等软件来获得符合IPC标准的焊盘数据。直接使用IPC-SM-782A协议上的封装数据（据初步了解，协议上的尺寸一般偏大）。如果是机器焊接，可以直接联系厂商给出推荐的封装尺寸。2.1.2.焊盘制作Cadence制作焊盘的工具为Pad_designer。打开后选上Singlelayermode，填写以下三个层：1)顶层（BEGINLAYER）：选矩形，长宽为X*Y；2)阻焊层（SOLDERMASK_TOP）：是为了把焊盘露出来用的，也就是通常说的绿油层实际上就是在绿油层上挖孔，把焊盘等不需要绿油盖住的地方露出来。其大小为SolderMask=RegularPad+4~20mil（随着焊盘尺寸增大，该值可酌情增大），包括X和Y。3)助焊层（PASTEMASK_TOP）：业内俗称“钢网”或“钢板”。这一层并不存在于印制板上，而是单独的一张钢网，上面有SMD焊盘的位置上镂空。这张钢网是在SMD自动装配焊接工艺中，用来在SMD焊盘上涂锡浆膏用的。其大小一般与SMD焊盘一样，尺寸略小。其他层可以不考虑。侧视图底视图封装底视图KHKPXRYWGL以0805封装为例，其封装尺寸计算如下表：mmmil确定mil值长278.74015748宽1.2750高(max)1.2549.21259843W(max)0.727.55905512X1.33013333352.3674540750Y1.275060G3.330133333131.1076115130可见焊盘大小为50*60mil。该焊盘的设置界面如下：保存后将得到一个.pad的文件，这里命名为Lsmd50_60.pad。2.2.封装设计2.2.1.各层的尺寸约束一个元件封装可包括以下几个层：1)元件实体范围（Place_bound）含义：表明在元件在电路板上所占位置的大小，防止其他元件的侵入，若其他元件进入该区域则自动提示DRC报错。形状：分立元件的Place_bound一般选用矩形。尺寸：元件体以及焊盘的外边缘+10~20mil，线宽不用设置。2)丝印层（Silkscreen）含义：用于注释的一层，这是为了方便电路的安装和维修等，在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等，例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。形状：分立元件的Silkscreen一般选用中间有缺口的矩形。若是二极管或者有极性电容，还可加入一些特殊标记，如在中心绘制二极管符号等。尺寸：比Place_bound略小（0~10mil），线宽可设置成5mil。3)装配层（Assembly）含义：用于将各种电子元件组装焊接在电路板上的一层，机械焊接时才会使用到，例如用贴片机贴片时就需要装配层来进行定位。形状：一般选择矩形。不规则的元件可以选择不规则的形状。需要注意的是，Assembly指的是元件体的区域，而不是封装区域。尺寸：一般比元件体略大即可（0~10mil），线宽不用设置。2.2.2.封装制作Cadence封装制作的工具为PCB_Editor。可分为以下步骤：1)打开PCB_Editor，选择File-new，进入NewDrawing，选择Packagesymbol并设置好存放路径以及封装名称（这里命名为LR0805），如下图所示：2)选择Setup-DesignParameter中可进行设置，如单位、范围等，如下图所示：3)选择Setup-Grids里可以设置栅格，如下图所示：4)放置焊盘，如果焊盘所在路径不是程序默认路径，则可以在Setup-UserPreferences中进行设计，如下图左所示，然后选择Layout-Pins，并在options中选择好配置参数，如下图中所示，在绘图区域放置焊盘。放置时可以使用命令来精确控制焊盘的位置，如x-400表示将焊盘中心位于图纸中的(-40,0)位置处。放置的两个焊盘如下图右所示。5)放置元件实体区域（Place_Bound），选择Shape-Rectangular，options中如下图左设置，放置矩形时直接定义两个顶点即可，左上角顶点为x-7540，右下角顶点为x75-40。绘制完后如下图右所示。6)放置丝印层（Silkscreen），选择Add-Lines，options中如下图左所示。绘制完后如下图右所示。7)放置装配层（Assembly），选择Add-Lines，options中如下图左所示。放置完后如下图右所示，装配层的矩形则表示实际元件所处位置。8)放置元件标示符（Labels），选择Layout-Labels-RefDef，标示符包括装配层和丝印层两个部分，options里的设置分别如下图左和中所示，由于为电阻，均设为R*，绘制完后如下图右所示。9)放置器件类型（Device，非必要），选择Layout-Labels-Device，options中的设置如下图左所示。这里设置器件类型为Reg*，如下图右所示。10)设置封装高度（PackageHeight，非必要），选择Setup-Areas-PackageHeight，选中封装，在options中设置高度的最小和最大值，如下图所示。11)至此一个电阻的0805封装制作完成，保存退出后在相应文件夹下会找到LR0805.dra和LR0805.psm两个文件（其中，dra文件是用户可操作的，psm文件是PCB设计时调用的）。3.直插分立元件通孔分立元件主要包括插针的电阻、电容、电感等。本文档将以1/4W的M型直插电阻为例来进行说明。3.1.通孔焊盘设计3.1.1.尺寸计算设元件直插引脚直径为：PHYSICAL_PIN_SIZE，则对应的通孔焊盘的各尺寸如下：1)钻孔直径DRILL_SIZE=PHYSICAL_PIN_SIZE+12mil，PHYSICAL_PIN_SIZE=40=PHYSICAL_PIN_SIZE+16mil，40PHYSICAL_PIN_SIZE=80=PHYSICAL_PIN_SIZE+20mil，PHYSICAL_PIN_SIZE802)规则焊盘RegularPad=DRILL_SIZE+16mil，DRILL_SIZE50mil=DRILL_SIZE+30mil，DRILL_SIZE=50mil=DRILL_SIZE+40mil，DRILL_SIZE为矩形或椭圆形3)阻焊盘Anti-pad=RegularPad+20mil4)热风焊盘内径ID=DRILL_SIZE+20mil外径OD=Anti-pad=RegularPad+20mil=DRILL_SIZE+36mil，DRILL_SIZE50mil=DRILL_SIZE+50mil，DRILL_SIZE=50mil=DRILL_SIZE+60mil，DRILL_SIZE为矩形或椭圆形开口宽度=（OD-ID）/2+10mil3.1.2.焊盘制作以1/4W的M型直插电阻为例，其引脚直径20mil，根据上述原则，钻孔直径应该为32mil，RegularPad的直径为48mil，Anti-pad的直径为68mil，热风焊盘的内径为52mil，外径为68mil，开口宽度为18mil。焊盘制作过程分两大步骤：制作热风焊盘和制作通孔焊盘。首先制作热风焊盘。使用PCBDesigner工具，步骤如下：1)选择File-New，在NewDrawing对话框中选择Flashsymbol，命名一般以其外径和内径命名，这里设为TR_68_52，如下图所示。2)选择Add-Flash，按照上述尺寸进行填写，如下图左所示。完成后，如下图右所示。热风焊盘制作完成后，可以进行通孔焊盘的制作。使用的工具为Pad_Designer。步骤如下：1)File-New，新建Pad，命名为pad48cir32d.pad，其中，48表示外径，cir表示圆形，32表示内径，d表示镀锡，用在需要电气连接的焊盘或过孔，若是u则表示不镀锡，一般用于固定孔。2)在Parameters选项中设置如下图所示。图中孔标识处本文选用了cross，即一个“+”字，也可选用其他图形，如六边形等。3)在Layer中需填写以下几个层。一般情况下，一个通孔的示意图如下图所示。a.顶层（BEGINLAYER）根据需要来选择形状和大小，一般与RegularPad相同，也可以选择其他形状用于标示一些特殊特征，例如有极性电容的封装中用正方形焊盘标示正端。这里设置成圆形，直径为48mil。b.中间层（DEFAULT_INTERNAL）选择合适尺寸的热风焊盘；注意，若热风焊盘存的目录并非安装目录，则需要在PCBDesigner中选择Setup-UserPreferences中的psmpath中加入适当路径，如下图所示。c.底层（END_LAYER）一般与顶层相同，可以copy顶层的设置并粘贴到底层来。d.阻焊层（SOLDERMASK_TOP和SOLDERMASK_BOTTOM）：SolderMask=RegularPad+4~20mil（焊盘直径越大，这个值也可酌情增大）。e.助焊层（PASTEMASK_TOP和PASTEMASK_BOTTOM）：这一层仅用于表贴封装，在直插元件的通孔焊盘中不起作用，但可以设置，会被忽略。f.预留层（FILMMASK_TOP和FILMMASK_BOTTOM）：预留，可不用。最终该通孔焊盘layer层参数配置如下图所示。3.2.封装设计3.2.1.各层的尺寸约束除丝印层的形状外，直插分立元件的约束与2.2.1节基本类似。对于丝印层，其形状与元件性质有关：1)对于直插式电阻、电感或二极管，丝印层通常选择矩形框，位于两个焊盘内部，且两端抽头；2)对于直插式电容，一般选择丝印框在焊盘之外，若是扁平的无极性电容，形状选择矩形；若是圆柱的有极性电容，则选择圆形。3)对于需要进行标记的，如有极性电容的电容的正端或者二极管的正端等，除却焊盘做成矩形外，丝印层也可视具体情况进行标记。3.2.2.封装制作仍然以1/4W的