Cadence PCB封裝庫的制作及使用

1、第六章 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

2、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

3、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 15.5.1】/【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

4、盤設(shè)計器界面如圖6_2所示。6_16_2如圖6_2所示，菜單欄下面是焊盤編輯器的工作區(qū)，包含【Parameters】和【Layers】兩個選項卡?！綪arameters】選項卡界面如圖6_2所示。（1） 焊盤類型在【Type】欄內(nèi)可以指定正在編輯的焊盤屬于哪一種類型焊盤，它有三個選項，分別是“Through”（通孔）、“Blind/Buried”（埋盲孔）和“Single”（表貼），如圖6_3所示。6_3（2） 內(nèi)層（Internal Layers）【Internal Layers】欄有兩個選項，分別是“Fixed”（固定）和“Optional”（可選），如圖6_4所示。該欄定義了焊盤在生成光

5、繪文件時是否需要禁止未連接的焊盤?！癋ixed”選項保留焊盤，“Optional”選項可禁止生成未連接的焊盤。6_4（3） 單位（Units）（4） 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110，總過孔數(shù)不超過50。（5） 鉆孔參數(shù)（6） 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】（

6、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。 Sh

7、ape：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?！綪adstack 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

8、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

9、長方形，寬為0.6mm，長為2.20mm的表面貼焊盤為例：1、 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”。2、 定義焊盤的阻焊開窗，用鼠標激活【SOLDE

10、RMASK_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”。3、 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?！綬egular 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1.0

11、0mm，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：1、 定義焊盤類型【Type】為“Through”。2、 定義所用的單位及精度，【Units】設(shè)置為“Millimeter”，【Decimal places】設(shè)置為“2”。3、 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。4、 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：1、 定義焊盤的頂層

12、，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”?！綯hermal 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”。2、 定義默認的中間層，用鼠標激活【DEFAULT INTERNAL】，設(shè)置如下：【Regular Pad】：【Geo

13、metry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“1.60”，【Height】設(shè)置為“1.60”?！綯hermal Relief】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.30”，【Height】設(shè)置為“2.30”?！続nti Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.30”，【Height】設(shè)置為“2.30”。3、 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”

14、。【Thermal Relief】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.60”，【Height】設(shè)置為“2.60”?！続nti Pad】：【Geometry】設(shè)置為“Circle”，【W(wǎng)idth】設(shè)置為“2.60”，【Height】設(shè)置為“2.60”。4、 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”。5、 定義焊盤的底層阻焊開窗，用鼠標激活【SOLDERMASK_BOTTOM】層，進

15、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0.2

16、54mm，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_66_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。1、 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/A

17、llegro 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

18、：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。2、 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。（1） 參數(shù)和界面設(shè)定在Allegro Librarian

19、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（2） 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（3） 放置焊盤左

20、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

21、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228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

22、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

23、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（

24、7） 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x300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

25、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_206_21至此，絲印框繪制完畢。（8） 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。（9） 定義元件限高Allegro使用“placebound”子類對器件進行三維尺寸定義，同時還可