Cadence_Allegro元件封裝制作流程(含實例)

1、Cadence Allegro元件封裝制作流程1. 引言一個元件封裝的制作過程如下圖所示。簡單來說，首先用戶需要制作自己的焊盤庫Pads，包括普通焊盤形狀Shape Symbol和花焊盤形狀Flash Symbol；然后根據元件的引腳Pins選擇合適的焊盤；接著選擇合適的位置放置焊盤，再放置封裝各層的外形（如Assembly_Top、Silkscreen_Top、Place_Bound_Top等），添加各層的標示符Labels，還可以設定元件的高度Height，從而最終完成一個元件封裝的制作。下面將分表貼分立元件，通孔分立元件，表貼IC及通孔IC四個方面來詳細分述元件封裝的制作流程。2. 表貼

2、分立元件分立元件一般包括電阻、電容、電感、二極管、三極管等。對于貼片分立元件，以0805封裝為例，其封裝制作流程如下：2.1. 焊盤設計2.1.1. 尺寸計算表貼分立元件，主要對于電阻電容，焊盤尺寸計算如下：側視圖底視圖封裝底視圖KHKPXRYWGL其中，K為元件引腳寬度，H為元件引腳高度，W為引腳長度，P為兩引腳之間距離（邊距離，非中心距離），L為元件長度。X為焊盤長度，Y為焊盤寬度，R為焊盤間邊距離，G為封裝總長度。則封裝的各尺寸可按下述規(guī)則：1) X=Wmax+2/3*Hmax+8 mil2) Y=L，當L<50 mil；Y=L+ (610) mil，當L>=50 mil時3

3、) R=P-8=L-2*Wmax-8 mil；或者G=L+X。這兩條選一個即可。個人覺得后者更容易理解，相當于元件引腳外邊沿處于焊盤中點，這在元件尺寸較小時很適合（尤其是當Wmax標得不準時，第一個原則對封裝影響很大），但若元件尺寸較大（比如說鉭電容的封裝）則會使得焊盤間距過大，不利于機器焊接，這時候就可以選用第一條原則。本文介紹中統(tǒng)一使用第二個。注：實際選擇尺寸時多選用整數值，如果手工焊接，尺寸多或少幾個mil影響均不大，可視具體情況自由選擇；若是機器焊接，最好聯系工廠得到其推薦的尺寸。例如需要緊湊的封裝則可以選擇小一點尺寸；反之亦然。另外，還有以下三種方法可以得到PCB的封裝尺寸：u 通過

4、LP Wizard等軟件來獲得符合IPC標準的焊盤數據。u 直接使用IPC-SM-782A協議上的封裝數據（據初步了解，協議上的尺寸一般偏大）。u 如果是機器焊接，可以直接聯系廠商給出推薦的封裝尺寸。2.1.2. 焊盤制作Cadence制作焊盤的工具為Pad_designer。打開后選上Single layer mode，填寫以下三個層：1) 頂層（BEGIN LAYER）：選矩形，長寬為X*Y；2) 阻焊層（SOLDERMASK_TOP）：是為了把焊盤露出來用的，也就是通常說的綠油層實際上就是在綠油層上挖孔，把焊盤等不需要綠油蓋住的地方露出來。其大小為Solder Mask=Regular

5、Pad+420 mil（隨著焊盤尺寸增大，該值可酌情增大），包括X和Y。3) 助焊層（PASTEMASK_TOP）：業(yè)內俗稱“鋼網”或“鋼板”。這一層并不存在于印制板上，而是單獨的一張鋼網，上面有SMD焊盤的位置上鏤空。這張鋼網是在SMD自動裝配焊接工藝中，用來在SMD焊盤上涂錫漿膏用的。其大小一般與SMD焊盤一樣，尺寸略小。其他層可以不考慮。以0805封裝為例，其封裝尺寸計算如下表：mmmil確定mil值長278.74015748寬1.2750高(max)1.2549.21259843W(max)0.727.55905512X1.33013333352.3674540750Y1.275060

6、G3.330133333131.1076115130可見焊盤大小為50*60 mil。該焊盤的設置界面如下：保存后將得到一個.pad的文件，這里命名為Lsmd50_60.pad。2.2. 封裝設計2.2.1. 各層的尺寸約束一個元件封裝可包括以下幾個層：1) 元件實體范圍（Place_bound）含義：表明在元件在電路板上所占位置的大小，防止其他元件的侵入，若其他元件進入該區(qū)域則自動提示DRC報錯。形狀：分立元件的Place_bound一般選用矩形。尺寸：元件體以及焊盤的外邊緣+1020mil，線寬不用設置。2) 絲印層（Silkscreen）含義：用于注釋的一層，這是為了方便電路的安裝和維修

7、等，在印刷板的上下兩表面印刷上所需要的標志圖案和文字代號等，例如元件標號和標稱值、元件外廓形狀和廠家標志、生產日期等等。形狀：分立元件的Silkscreen一般選用中間有缺口的矩形。若是二極管或者有極性電容，還可加入一些特殊標記，如在中心繪制二極管符號等。尺寸：比Place_bound略小（010 mil），線寬可設置成5mil。3) 裝配層（Assembly）含義：用于將各種電子元件組裝焊接在電路板上的一層，機械焊接時才會使用到，例如用貼片機貼片時就需要裝配層來進行定位。形狀：一般選擇矩形。不規(guī)則的元件可以選擇不規(guī)則的形狀。需要注意的是，Assembly指的是元件體的區(qū)域，而不是封裝區(qū)域。尺

8、寸：一般比元件體略大即可（010mil），線寬不用設置。2.2.2. 封裝制作Cadence封裝制作的工具為PCB_Editor。可分為以下步驟：1) 打開PCB_Editor，選擇File->new，進入New Drawing，選擇Package symbol并設置好存放路徑以及封裝名稱（這里命名為LR0805），如下圖所示：2) 選擇Setup->Design Parameter中可進行設置，如單位、范圍等，如下圖所示：3) 選擇Setup->Grids里可以設置柵格，如下圖所示：4) 放置焊盤，如果焊盤所在路徑不是程序默認路徑，則可以在Setup->User Pr

9、eferences中進行設計，如下圖左所示，然后選擇Layout->Pins，并在options中選擇好配置參數，如下圖中所示，在繪圖區(qū)域放置焊盤。放置時可以使用命令來精確控制焊盤的位置，如x -40 0表示將焊盤中心位于圖紙中的(-40,0)位置處。放置的兩個焊盤如下圖右所示。5) 放置元件實體區(qū)域（Place_Bound），選擇Shape->Rectangular，options中如下圖左設置，放置矩形時直接定義兩個頂點即可，左上角頂點為x -75 40，右下角頂點為x 75 -40。繪制完后如下圖右所示。6) 放置絲印層（Silkscreen），選擇Add->Lines

10、，options中如下圖左所示。繪制完后如下圖右所示。7) 放置裝配層（Assembly），選擇Add->Lines，options中如下圖左所示。放置完后如下圖右所示，裝配層的矩形則表示實際元件所處位置。8) 放置元件標示符（Labels），選擇Layout->Labels->RefDef，標示符包括裝配層和絲印層兩個部分，options里的設置分別如下圖左和中所示，由于為電阻，均設為R*，繪制完后如下圖右所示。9) 放置器件類型（Device，非必要），選擇Layout->Labels->Device，options中的設置如下圖左所示。這里設置器件類型為Re

11、g*，如下圖右所示。10) 設置封裝高度（Package Height，非必要），選擇Setup->Areas->Package Height，選中封裝，在options中設置高度的最小和最大值，如下圖所示。11) 至此一個電阻的0805封裝制作完成，保存退出后在相應文件夾下會找到LR0805.dra和LR0805.psm兩個文件（其中，dra文件是用戶可操作的，psm文件是PCB設計時調用的）。3. 直插分立元件通孔分立元件主要包括插針的電阻、電容、電感等。本文檔將以1/4W的M型直插電阻為例來進行說明。3.1. 通孔焊盤設計3.1.1. 尺寸計算設元件直插引腳直徑為：PHYSI

12、CAL_PIN_SIZE，則對應的通孔焊盤的各尺寸如下：1) 鉆孔直徑DRILL_SIZE=PHYSICAL_PIN_SIZE+12 mil，PHYSICAL_PIN_SIZE<=40=PHYSICAL_PIN_SIZE+16 mil，40<PHYSICAL_PIN_SIZE<=80=PHYSICAL_PIN_SIZE+20 mil，PHYSICAL_PIN_SIZE>802) 規(guī)則焊盤Regular Pad=DRILL_SIZE+16 mil，DRILL_SIZE<50 mil=DRILL_SIZE+30 mil，DRILL_SIZE>=50 mil=DR

13、ILL_SIZE+40 mil，DRILL_SIZE為矩形或橢圓形3) 阻焊盤Anti-pad=Regular Pad+20 mil4) 熱風焊盤內徑ID=DRILL_SIZE+20 mil外徑OD=Anti-pad=Regular Pad+20 mil=DRILL_SIZE+36 mil，DRILL_SIZE<50 mil=DRILL_SIZE+50 mil，DRILL_SIZE>=50 mil=DRILL_SIZE+60 mil，DRILL_SIZE為矩形或橢圓形開口寬度=（OD-ID）/2+10 mil3.1.2. 焊盤制作以1/4W的M型直插電阻為例，其引腳直徑20 mil

14、，根據上述原則，鉆孔直徑應該為32 mil，Regular Pad的直徑為48 mil，Anti-pad的直徑為68 mil，熱風焊盤的內徑為52 mil，外徑為68 mil，開口寬度為18 mil。焊盤制作過程分兩大步驟：制作熱風焊盤和制作通孔焊盤。首先制作熱風焊盤。使用PCB Designer工具，步驟如下：1) 選擇File->New，在New Drawing對話框中選擇Flash symbol，命名一般以其外徑和內徑命名，這里設為TR_68_52，如下圖所示。2) 選擇Add->Flash，按照上述尺寸進行填寫，如下圖左所示。完成后，如下圖右所示。熱風焊盤制作完成后，可以進

15、行通孔焊盤的制作。使用的工具為Pad_Designer。步驟如下：1) File->New，新建Pad，命名為pad48cir32d.pad，其中，48表示外徑，cir表示圓形，32表示內徑，d表示鍍錫，用在需要電氣連接的焊盤或過孔，若是u則表示不鍍錫，一般用于固定孔。2) 在Parameters選項中設置如下圖所示。圖中孔標識處本文選用了cross，即一個“+”字，也可選用其他圖形，如六邊形等。3) 在Layer中需填寫以下幾個層。一般情況下，一個通孔的示意圖如下圖所示。a. 頂層（BEGIN LAYER）根據需要來選擇形狀和大小，一般與Regular Pad相同，也可以選擇其他形狀用

16、于標示一些特殊特征，例如有極性電容的封裝中用正方形焊盤標示正端。這里設置成圓形，直徑為48 mil。b. 中間層（DEFAULT_INTERNAL）選擇合適尺寸的熱風焊盤；注意，若熱風焊盤存的目錄并非安裝目錄，則需要在PCB Designer中選擇Setup->User Preferences中的psmpath中加入適當路徑，如下圖所示。c. 底層（END_LAYER）一般與頂層相同，可以copy頂層的設置并粘貼到底層來。d. 阻焊層（SOLDERMASK_TOP和SOLDERMASK_BOTTOM）：Solder Mask=Regular Pad+420 mil（焊盤直徑越大，這個值也

17、可酌情增大）。e. 助焊層（PASTEMASK_TOP和PASTEMASK_BOTTOM）：這一層僅用于表貼封裝，在直插元件的通孔焊盤中不起作用，但可以設置，會被忽略。f. 預留層（FILMMASK_TOP和FILMMASK_BOTTOM）：預留，可不用。最終該通孔焊盤layer層參數配置如下圖所示。3.2. 封裝設計3.2.1. 各層的尺寸約束除絲印層的形狀外，直插分立元件的約束與2.2.1節(jié)基本類似。對于絲印層，其形狀與元件性質有關：1) 對于直插式電阻、電感或二極管，絲印層通常選擇矩形框，位于兩個焊盤內部，且兩端抽頭；2) 對于直插式電容，一般選擇絲印框在焊盤之外，若是扁平的無極性電容，

18、形狀選擇矩形；若是圓柱的有極性電容，則選擇圓形。3) 對于需要進行標記的，如有極性電容的電容的正端或者二極管的正端等，除卻焊盤做成矩形外，絲印層也可視具體情況進行標記。3.2.2. 封裝制作仍然以1/4W的M型直插電阻為例，其引腳直徑20 mil，引腳間距400 mil，元件寬度約80 mil，元件長度為236mil，直插電阻封裝的命名一般為AXIAL-xx形式（比如AXIAL-0.3、AXIAL-0.4），后面的xx代表焊盤中心間距為xx英寸，這里命名為AXIAL-0.4L。其封裝制作步驟如下（與2.2.2節(jié)中相同的部分將省略）：1) 放置焊盤，放置的兩個焊盤如下圖所示。2) 放置元件實體區(qū)

19、域（Place_Bound），繪制完后如下圖右所示。3) 放置絲印層（Silkscreen），選擇Add->Lines，options中如下圖左所示。繪制完后如下圖右所示。4) 放置裝配層（Assembly），選擇Add->Lines，options中如下圖左所示。放置完后如下圖右所示，裝配層的矩形則表示實際元件所處位置。5) 放置元件標示符（Labels）和器件類型（Device），如下圖左所示。6) 設置封裝高度（Package Height，非必要）。設置高度為60120 mil。4. 表貼IC表貼IC是目前電子系統(tǒng)設計過程中使用最為廣泛地，本文以集成運放AD8510的SO8

20、為例來進行敘述。其尺寸圖如下所示。4.1. 焊盤設計4.1.1. 尺寸計算1) 對于如SOP，SSOP，SOT等符合下圖的表貼IC。其焊盤取決于四個參數：腳趾長度W，腳趾寬度Z，腳趾指尖與芯片中心的距離D，引腳間距P，如下圖：WDZXYWS焊盤尺寸及位置計算：X=W+48 mil S=D+24 mil Y=P/2+1，當P<=26 mil；Y=Z+8，當P>26 mil。2) 對于QFN封裝，由于其引腳形式完全不同，一般遵循下述原則：PCB I/O焊盤的設計應比QFN的I/O焊端稍大一點，焊盤內側應設計成圓形（矩形亦可）以配合焊端的形狀，詳細請參考圖2 和表1。典型的QFN元件I/

21、O焊端尺寸（mm）典型的PCB I/O焊盤設計指南（mm）焊盤間距焊盤寬度（b）焊盤長度（L）焊盤寬度（X）外延（Tout）內延（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有設計空間， I/O焊盤的外延長度（Tout）大于0.15mm，可以明顯改善外側焊點形成，如果內延長度（Tin）大于0.05mm，則必須考慮與中央散熱焊盤之間保留足夠的間

22、隙，以免引起橋連。通常情況下，外延取0.25 mm，內延取0.05 mm。手工焊接時外延可更長。以下是典型的例子：4.1.2. 焊盤制作參考AD8056的SO8封裝尺寸，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。制作的詳細過程同2.1.2，參數配置界面如下圖所示。4.2. 封裝設計4.2.1. 各層的尺寸約束除絲印層外，表貼IC的各層約束規(guī)則與2.2.1類似，這里不再贅述。對于絲印層，表貼IC的絲印框與引腳內邊間距10mil左右，線寬5mil，形狀與該IC的封裝息息相關，通常為帶有一定標記的矩形（如切角或者打點來表示第一腳