CadenceAllegro元件封装制作流程.docx

1、CadenceAllegro元件封装制作流程Cadence Allegro 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 Shape Symbol 和花焊盘形状 Flash Symbol ；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。装的制作流程。2.

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+8 mil2)Y=L ，当 L=50 mil 时3) R=P-8=L-2*Wmax-8 mil ；或者 G=

3、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 LP Wizard 等软

4、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 Single layer mode ，填写以下三个层：1)顶层( BEGIN LAYER )：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 Solder Mask=Regul

5、ar Pad+420 mil (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。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)0.727.55905512X1.330

6、13333352.3674540750Y1.275060G3.330133333131.1076115130可见焊盘大小为 50*60 mil 。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 +1020mil ，线宽不用设置

7、。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( 010 mil )，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

8、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( 010mil )，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 New Drawing ，选择 Package symbol 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-Design Parameter 中可进行设置，如单位、范围等，如下图所示：3)

9、选择 Setup-Grids 里可以设置栅格，如下图所示：Setup-User Preferences 中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 -40 0 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

10、即可，左上角顶点为 x -75 40 ，右下角顶点为 x 75 -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

11、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（ Package Height ，非必要） ，选择 Setup-Areas-Package Height ，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

12、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=DRILL_SIZE+36 mil ， DRILL_SIZE=50 mil =DRILL_SIZE+60 mil ， DRILL_SIZE 为矩形或椭圆形 开口宽度 =(OD-ID )/2+10 mil3.1.2. 焊盘制作以 1/4W 的 M 型直插电阻为例，其引脚直径 20 mil ，根据上述原则，钻孔直径应该为32 mil ， Regular Pad的直径为 48 mil ， Anti-pad 的直径为 68 m

13、il ，热风焊盘的内径为 52 mil， 外径为 68 mil ，开口宽度为 18 mil 。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 PCB Designer 工具，步骤如下：1)选择 File-New ，在 New Drawing 对话框中选择 Flash symbol ，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

14、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( BEGIN LAYER ) 根据需要来选择形状和大小，一般与 Regular Pad 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

15、示正端。 这里设置成圆形， 直径为 48 mil 。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 PCB Designer 中选择 Setup-User Preferences 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 )：Solder Mask=Regular Pad+420 mil (焊盘直径越大，这个值也可酌情增大)。e.助焊层(

16、 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

17、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 M 型直插电阻为例，其引脚直径 20 mil ，引脚间距 400 mil ，元件宽度 约 80 mil ，元件长度为 236mil ，直插电阻封装的命名一般为 AXIAL-xx 形式(比如 AXIAL-0.3 、 AXIAL-0.4 )，后面的 xx 代表焊盘中心间距为 xx 英寸，这里命名为 AXIAL-0.4L 。其封装制 作步骤如下(与 2.2.2 节中相同的部

18、分将省略) ：1) 放置焊盘 ，放置的两个焊盘如下图所示。2) 放置元件实体区域( Place_Bound)，绘制完后如下图右所示。3)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。4)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。5)放置元件标示符( Labels)和器件类型( Device)，如下图左所示。4. 表贴 IC表贴 IC 是目前电子系统设计过程中使用最为广泛地，本文以集成运放 AD8510 的

19、SO8 为例来进行叙述。其尺寸图如下所示。4.1. 焊盘设计4.1.1. 尺寸计算1) 对于如 SOP，SSOP，SOT 等符合下图的表贴 IC 。其焊盘取决于四个参数： 脚趾长度 W ， 脚趾宽度 Z，脚趾指尖与芯片中心的距离 D，引脚间距 P，如下图：S焊盘尺寸及位置计算：X=W+48 milS=D+24 milY=P/2+1 ，当 P26 mil。2） 对于 QFN 封装，由于其引脚形式完全不同，一般遵循下述原则：PCB I/O 焊盘的设计应比 QFN 的 I/O 焊端稍大一点，焊盘内侧应设计成圆形（矩形亦 可）以配合焊端的形状，详细请参考图 2 和表 1。典型的 QFN 元件 I/O

20、焊端尺寸（ mm ）典型的 PCB I/O 焊盘设计指南（ mm）焊盘间距焊盘宽度（b）焊盘长度（L ）焊盘宽度（ X ）外延（ Tout ）内延（ Tin）0.80.330.6正常 0.42最小 0.15最小 0.050.650.280.6正常 0.37最小 0.15最小 0.050.50.230.6正常 0.28最小 0.15最小 0.050.50.230.4正常 0.28最小 0.15最小 0.050.40.200.6正常 0.25最小 0.15最小 0.05如果 PCB 有设计空间， I/O 焊盘的外延长度（ Tout ）大于 0.15mm，可以明显改善外侧 焊点形成，如果内延长度（

21、Tin）大于 0.05mm ，则必须考虑与中央散热焊盘之间保留足够的 间隙，以免引起桥连。 通常情况下，外延取 0.25 mm ，内延取 0.05 mm 。手工焊接时外延可 更长。以下是典型的例子：4.1.2. 焊盘制作参考 AD8056 的 SO8 封装尺寸， W=( 16+50)/2=33 mil ，P= 50mil ，Z=( 19.2+13.8)/2=17.5 mil ，故而 X取80 mil，Y取 25 mil。制作的详细过程同 2.1.2，参数配置界面如下图所示。4.2.封装设计4.2.1. 各层的尺寸约束除丝印层外，表贴 IC 的各层约束规则与 2.2.1 类似，这里不再赘述。对于

22、丝印层， 表贴 IC 的丝印框与引脚内边间距 10mil 左右， 线宽 5mil ，形状与该 IC 的 封装息息相关，通常为带有一定标记的矩形（如切角或者打点来表示第一脚） 。对于 sop 等 两侧引脚的封装，长度边界取 IC 的非引脚边界即可。丝印框内靠近第一脚打点标记，丝印 框外，第一脚附近打点标记，打点线宽视元件大小而定，合适即可。对于 QFP和BGA 封装 （引脚在芯片底部的封装） ，一般在丝印框上切角表示第一脚的位置。4.2.2. 封装制作参考 AD8056 的SO8封装尺寸， D=(228.4+244)/4=118.1 mil ，故而 S=142 mil，取 140 mil 。与

23、2.2.2 中重复的部分这里不再赘述。1） 放置焊盘可以选择批量放置焊盘， options 中设置如下图左所示，放置完后如下图右所示。2） 放置外形和标识 这里与 2.2.2 基本，5. 通孔 IC本文档以一个 DIP8 封装为例来进行说明。 DIP 封装的尺寸如下图所示。5.1. 通孔焊盘设计通孔焊盘设计过程与 3.1 节类似， 区别在于对于通孔 IC，一般会用一个特殊形状的通孔 来表示第一脚，这里第一脚的焊盘用正方形，其他为圆形。引脚直径 d(一般的引脚并非圆柱而是矩形，此时 d 应该取长度)为 0.46 mm，接近 20mil ，故钻孔直径 32 mil ，焊盘直径 48 mil ， Anti-pad 的直径为 68 mil ，热风焊盘的内径为 52 mil ，外径为 68 mil ，开口宽度为 18 mil 。命名为 pad48cir32d.pad，与 3.1.2 节相同。由于还需要一个正方形的焊盘，命名为 pad48sq32d.pad，其设置如下图所示。5.2.封装设计封装设计过程与前所述基本类似。这里仅给出每一步的截图。1) 批量放置 8 个焊盘如下图左，更换掉 1 脚的焊盘后如下图右。更换时可使用 Tools-Replace 命令，其 options 的设置如下图中所示。2) 放置各层外形和标识后如下图所示。