Allegro器件封裝設(shè)計(jì)說明

./PCB零件封裝的創(chuàng)建孫海峰零件封裝是安裝半導(dǎo)體集成電路芯片的外殼,主要起到安裝、固定、密封、保護(hù)芯片和增強(qiáng)電熱性能的作用,它是芯片內(nèi)部電路與外部電路的橋梁。隨著電子技術(shù)飛速發(fā)展,集成電路封裝技術(shù)也越來越先進(jìn),使得芯片內(nèi)部電路越來越復(fù)雜的情況下,芯片性能不但沒受影響,反而越來越強(qiáng)。在Cadence軟件中,設(shè)計(jì)者要將繪制好的原理圖正確完整的導(dǎo)入PCBEditor中,并對(duì)電路板進(jìn)行布局布線,就必須首先確定原理圖中每個(gè)元件符號(hào)都有相應(yīng)的零件封裝〔PCBFootprint〕。雖然軟件自帶強(qiáng)大的元件與封裝庫(kù),但對(duì)于設(shè)計(jì)者而言,往往都需要設(shè)計(jì)自己的元件庫(kù)和對(duì)應(yīng)的零件封裝庫(kù)。在Cadence中主要使用AllegroPackage封裝編輯器來創(chuàng)建和編輯新的零件封裝。進(jìn)入封裝編輯器要?jiǎng)?chuàng)建和編輯零件封裝,先要進(jìn)入AllegroPackage封裝編輯器界面,步驟如下：執(zhí)行"開始/Cadence/Release16.3/PCBEditor"命令,彈出產(chǎn)品選擇對(duì)話框,如下圖,點(diǎn)擊AllegroPCBDesignGXL即可進(jìn)入PCB設(shè)計(jì)。在PCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,執(zhí)行File/New將彈出NewDrawing對(duì)話框如下圖,該對(duì)話框中,在DrawingName中填入新建設(shè)計(jì)名稱,并可點(diǎn)擊后面Browse改變?cè)O(shè)計(jì)存儲(chǔ)路徑；在Template欄中可選擇所需設(shè)計(jì)模板；在DrawingType欄中,選擇設(shè)計(jì)的類型。這里可以用以設(shè)計(jì)電路板〔Board〕、創(chuàng)建模型〔Module〕,還可以用以創(chuàng)建以下各類封裝：封裝符號(hào)〔PackageSymbol〕一般元件的封裝符號(hào),后綴名為*.psm。PCB中所有元件像電阻、電容、電感、IC等的封裝類型都是PackageSymbol；機(jī)械符號(hào)〔MechanicalSymbol〕由板外框與螺絲孔所組成的機(jī)構(gòu)符號(hào),后綴名為*.bsm。有時(shí)設(shè)計(jì)PCB的外框與螺絲孔位置都是一樣的,比如顯卡,電腦主板,每次設(shè)計(jì)PCB時(shí)要畫一次板外框與確定螺絲孔位置,顯得較麻煩。這時(shí)我們可以將PCB的外框與螺絲孔建成一個(gè)MechanicalSymbol,設(shè)計(jì)PCB時(shí),調(diào)用MechanicalSymbol即可。格式符號(hào)〔FormatSymbol〕由圖框和說明所組成的元件符號(hào),后綴名為*.osm。形狀符號(hào)〔ShapeSymbol〕用以建立特殊形狀的焊盤用,后綴為*.ssm。像金手指封裝的焊盤即為一個(gè)不規(guī)則形狀的焊盤,在建立此焊盤時(shí)要先將不規(guī)則形狀焊盤的形狀建成一個(gè)ShapeSymbol,然后在建立焊盤中調(diào)用此ShapeSymbol。嚗光符號(hào)〔FlashSymbol〕焊盤連接銅皮導(dǎo)通符號(hào),后綴名為*.fsm。在PCB設(shè)計(jì)中,焊盤與其周圍的銅皮相連,可以全包含,也可以采用梅花辨的形式連接,我們可以將此梅花辨建成一個(gè)FlashSymbol,在建立焊盤時(shí)調(diào)用此FlashSymbol。其中Packagesymbol即是有電氣特性的零件封裝,其中Pad是Packagesymbol構(gòu)成的基礎(chǔ)。選定設(shè)計(jì)路徑和名稱,而后選擇PackageSymbol,點(diǎn)擊OK,則進(jìn)入AllegroPackage工作界面如下圖。創(chuàng)建元件封裝接下來就是創(chuàng)建元件封裝了,在AllegroPackage工作界面下,可以用兩種方式進(jìn)行零件封裝的創(chuàng)建。使用向?qū)?chuàng)建封裝零件有些比較常見的封裝類型,可以直接使用封裝向?qū)ackageSymbol〔Wizard〕來設(shè)計(jì)零件封裝。具體步驟如下：在新建項(xiàng)目時(shí),在NewDrawing對(duì)話框中選擇PackageSymbol〔Wizard〕；〔2〕點(diǎn)擊OK進(jìn)入PackageSymbolWizard界面,選擇所需要的零件封裝,向?qū)е邪珼IP、SOIC、PLCC/QFP、PGA/BGA、THDISCRETE、SMDDISCRETE、SIP、ZIP這些封裝類型,以選擇DIP封裝類型為例作封裝創(chuàng)建；〔3〕點(diǎn)擊Next,進(jìn)入PackageSymbolWizard-Template對(duì)話框,選擇封裝外形模板,可以使用用戶自定義模板〔CustomTemplate〕,也可以使用軟件自帶默認(rèn)模板〔DefaultCadencesuppliedTemplate〕,使用默認(rèn)模板時(shí)點(diǎn)擊下方LoadTemplate即可加載默認(rèn)封裝模板；〔4〕點(diǎn)擊Next,進(jìn)入PackageSymbolWizard-GeneralParameters界面,在這個(gè)界面中確定封裝創(chuàng)建時(shí)的尺寸精度和它的標(biāo)識(shí)Reference；〔5〕點(diǎn)擊Next,進(jìn)入PackageSymbolWizard-DIPParameters界面,這里選擇封裝引腳數(shù)、引腳尺寸以與封裝外形尺寸；〔6〕點(diǎn)擊Next,進(jìn)入PackageSymbolWizard-Padstacks界面,用以選擇封裝引腳〔pins〕和1號(hào)引腳〔pin1〕的焊盤規(guī)格；〔7〕點(diǎn)擊Next進(jìn)入PackageSymbolWizard-SymbolCompilation界面,來設(shè)置封裝定位原點(diǎn),并確定是否完成封裝的自動(dòng)完成；〔8〕再下一步就是封裝創(chuàng)建向?qū)У腟ummary用以總結(jié)封裝創(chuàng)建,點(diǎn)擊OK則自動(dòng)創(chuàng)建PackageSymbol。這樣就用向?qū)Х奖憧旖莸貏?chuàng)建了新的零件封裝,以上向?qū)е谐霈F(xiàn)的集中比較常見的封裝類型都可以由向?qū)е苯觿?chuàng)建。其中如果焊盤不適合設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)者也可以在PadDesigner中先設(shè)計(jì)好自己所需的焊盤,設(shè)計(jì)封裝時(shí)調(diào)用就可以了。手動(dòng)創(chuàng)建封裝零件使用封裝向?qū)斫⒎庋b快捷、方便,但是設(shè)計(jì)中所用到的封裝遠(yuǎn)不止向?qū)е心菐追N類型,設(shè)計(jì)者還需要設(shè)計(jì)許多向?qū)е袥]有的封裝類型,手動(dòng)建立零件封裝時(shí)不可避免的。在PCBEditor中新建PackageSymbol,在AllegroPackage工作界面中手動(dòng)新建零件封裝?！?〕基本設(shè)置：在建立封裝之前,先要設(shè)定頁(yè)面的基本情況,執(zhí)行SetupParameters命令,彈出DesignParametersEditor對(duì)話框,選擇Design選項(xiàng)如下圖。其中CommandParameters標(biāo)簽內(nèi)容用以設(shè)置繪圖精度、頁(yè)面尺寸、設(shè)計(jì)原點(diǎn)和設(shè)計(jì)類型；LineLock標(biāo)簽內(nèi)容用以設(shè)置繪圖時(shí)的走線屬性；Symbol標(biāo)簽內(nèi)容用以設(shè)定封裝高度和擺放默認(rèn)角度；ParameterDescription用以總體描述?！?〕設(shè)置柵格點(diǎn)：柵格點(diǎn)的設(shè)置是很重要的,無論封裝建立還是PCB設(shè)計(jì)。如果柵格點(diǎn)過大,可能會(huì)出現(xiàn)封裝引腳相距過遠(yuǎn)或PCB有時(shí)無法正常走線等問題。執(zhí)行Setup/Grid命令,彈出DefineGrid對(duì)話框,如下圖。在對(duì)話框中設(shè)定電氣層、非電氣層、頂層和底層設(shè)計(jì)中的橫向、縱向柵格點(diǎn)間距,便于以后的設(shè)計(jì)。添加引腳：執(zhí)行Layout/Pins命令,再點(diǎn)擊右邊Options窗口,對(duì)里面Connect選項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行設(shè)置,以確定引腳排列方式。Padstack選擇引腳對(duì)應(yīng)焊盤類型,點(diǎn)擊后面瀏覽按鈕選擇庫(kù)中焊盤；Copymode選擇Rectangular；X、Y右側(cè)設(shè)定X、Y方向上引腳的數(shù)量、間距和增量方向；Rotation中設(shè)定引腳放置的角度；Pin#設(shè)定每次畫引腳時(shí)的起始編號(hào)；Inc設(shè)定引腳編號(hào)增量；Textblock設(shè)定引腳編號(hào)字體；OffsetX、OffsetY設(shè)定引腳編號(hào)文字相對(duì)于原點(diǎn)的偏移量。完成引腳的基本設(shè)定后,根據(jù)設(shè)計(jì)尺寸和原點(diǎn)設(shè)置,計(jì)算好引腳開始坐標(biāo),而后在命令框中輸入該坐標(biāo)〔如：x-5050〕,則引腳按照基本設(shè)定排列,從該起始點(diǎn)依次放置,再按照這樣的步驟放置好其它引腳,完成引腳的放置,如下圖。添加封裝外形引腳放置完成后,需要添加零件的封裝外形,其中有幾個(gè)重要的外形是必須要添加才能完成封裝,建立Symbol。執(zhí)行Add/Line、Add/Rectangle等添加外形的命令,而后在Options窗口選擇不同的類可以做出不同層的外形：選擇PackageGeometry和Assembly_Top,如下圖,再做出Assembly_Top的封裝外形,可以手動(dòng)畫出外形,也可以在命令欄中輸入xab的命令,以確定外形走線起始點(diǎn)和終點(diǎn),從而畫出外形圖；選擇PackageGeometry和Silkscreen_Top,如下圖,則可以作出絲印層外形尺寸。添加標(biāo)示符放置好元件封裝的Assembly_Top層和Silkscreen_Top層的標(biāo)示符。執(zhí)行Layout/Labels/RefDes命令,然后再Options窗口,選擇與上面對(duì)應(yīng)的類和子類,選擇PackageGeometry類,選擇Assembly_Top和Silkscreen_Top子類,可以分別對(duì)封裝的這兩層進(jìn)行標(biāo)識(shí),并可設(shè)定標(biāo)識(shí)字體尺寸。添加元件安裝外形以上PackageGeometry類中Assembly_Top層和Silkscreen_Top層的外形、標(biāo)識(shí)符都放置完成后,在生成零件PackageSymbol之前,必須放置零件的安裝外形,即零件的實(shí)體大小。執(zhí)行Add菜單下添加命令,選擇添加類型,并在Options窗口選擇PackageGeometry類,Place_Bound_Top子類,如下圖。然后,根據(jù)零件實(shí)體大小,畫出零件安裝外形尺寸?！?〕生成零件封裝以上引腳、各層外形、標(biāo)示符等都完成放置后,就可以生成零件封裝符號(hào)了。執(zhí)行File/CreateSymbol,在彈出的CreateSymbol窗口中,選擇封裝存入路徑,然后"保存〔S〕",則在相應(yīng)路徑中生成*.psm文件,這就是零件PackageSymbol,在以后設(shè)計(jì)PCB時(shí)就可以調(diào)用這個(gè)封裝了。封裝成功生成后,在命令欄中會(huì)產(chǎn)生以下命令。創(chuàng)建焊盤焊盤設(shè)計(jì)在PCB設(shè)計(jì)中是非常關(guān)鍵的,焊盤本身設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)影響著焊點(diǎn)的可靠性,以與加工時(shí)的可操作性,電路板上焊盤還確定了元件的焊接位置。在創(chuàng)建零件封裝時(shí),需要為每個(gè)引腳選擇合適的焊盤,Allegro提供了大量的焊盤庫(kù)供設(shè)計(jì)者調(diào)用,但設(shè)計(jì)者還是需要根據(jù)自己的要求創(chuàng)建自己的焊盤庫(kù)建立自己所需的焊盤。在AllegroPCB設(shè)計(jì)系統(tǒng)中,PadDesigner工具專門被用來做焊盤的創(chuàng)建和編輯,焊盤后綴為*.pad。下面就來闡述一下焊盤創(chuàng)建的具體流程。進(jìn)入PadDesign工作界面執(zhí)行"開始/程序/Cadence/Release16.3/PCBEditorUtilities/PadDesigner"命令,進(jìn)入PadDesigner工作界面?！?〕菜單欄：File用以創(chuàng)建或保存焊盤,Reports用以生成相關(guān)焊盤操作報(bào)告,Help用以提供設(shè)計(jì)者相關(guān)幫助?！?〕工作區(qū)：工作區(qū)中有兩個(gè)選項(xiàng)卡,每個(gè)選項(xiàng)卡功能各有不同,其中Parameters選項(xiàng)卡中,Summary顯示焊盤總結(jié),Units區(qū)域用以指定焊盤編輯時(shí)的單位類型和精度,Usageoptions區(qū)域用以選擇焊盤用途,Multipledrill用以焊盤的多孔設(shè)置,Drill/Slothole用以設(shè)置鉆孔參數(shù),Drill/SlotSymbol用以設(shè)置鉆孔符號(hào)設(shè)置,Topview窗口則用以觀察焊盤頂層預(yù)覽；Layers選項(xiàng)卡中,Padstacklayers用以編輯焊盤疊層,views窗口可以預(yù)覽焊盤,RegularPad、ThermalRelief、AntiPad三個(gè)選項(xiàng)欄用以設(shè)置焊盤相應(yīng)層的幾何形狀。創(chuàng)建焊盤在PadDesigner界面,執(zhí)行File/New命令,根據(jù)上面工作區(qū)的介紹,即可在Parameters選項(xiàng)卡中先要進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本設(shè)置。設(shè)置焊盤疊層在Layers選項(xiàng)卡中,選擇某一層,并可進(jìn)行該層形狀尺寸設(shè)置。創(chuàng)建焊盤時(shí),必須設(shè)置好BEGINLAYER<起始層>、DEFAULTLAYER〔默認(rèn)層〕、ENDLAYER〔截止層〕、SOLDERMASK_TOP〔頂層阻焊層〕、SOLDERMASK_BOTTOM〔底層阻焊層〕、PASTEMASK_TOP〔頂層加焊層〕、PASTEMASK_BOTTOM〔底層加焊層〕等形狀尺寸。在Padstacklayers標(biāo)簽下,進(jìn)行焊盤疊層編輯。在下圖RegularPad、ThermalRelief、AntiPad三個(gè)選項(xiàng)欄中對(duì)所選層〔Currentlayer〕進(jìn)行焊盤形狀的選擇操作。其中若設(shè)計(jì)者需要其它自己設(shè)計(jì)的焊盤形狀,則可點(diǎn)擊Shape后面的,在彈出的Selectshapesymbol對(duì)話框,選擇設(shè)計(jì)者所需要的形狀即可。設(shè)計(jì)者可以先設(shè)計(jì)出自己想要的ShapeSymbol,然后在這里就可以調(diào)用相應(yīng)的形狀了。焊盤預(yù)覽在其中views窗口可以即時(shí)觀察焊盤剖面和頂層預(yù)覽。保存焊盤執(zhí)行File/Saveas命令,將彈出Pse_Save_As對(duì)話框,則可以保存該焊盤。查看焊盤報(bào)表執(zhí)行Reports/PadstackSummary將生成焊盤報(bào)表,能看到詳細(xì)的焊盤信息。特殊焊盤形狀繪制有些引腳焊盤形狀比較特殊,例如用于內(nèi)存、顯卡的金手指形狀焊盤,在PadDesigner的焊盤形狀庫(kù)中不存在這類特殊焊盤外形,設(shè)計(jì)者就必須先創(chuàng)建新的ShapeSymbol,然后才能在設(shè)計(jì)焊盤時(shí)被調(diào)用。下面,我就以創(chuàng)建金手指焊盤形狀為例,來闡述特殊焊盤形狀建立過程。在PCBEditor中創(chuàng)建ShapeSymbol如下圖。進(jìn)入AllegroShape設(shè)計(jì)界面,在Setup菜單欄下設(shè)置頁(yè)面基本屬性和柵格點(diǎn)情況。添加各類圖形：執(zhí)行Shape菜單欄下的相關(guān)命令,用以添加不同的形狀。在金手指圖形設(shè)計(jì)中,先執(zhí)行Shape/Rectangular,Options窗口就選擇默認(rèn)設(shè)置,即Etch、Top和形狀填充Staticsolid,在命令欄中輸入起始點(diǎn)坐標(biāo)按回車鍵、終點(diǎn)坐標(biāo)按回車鍵,就可以從始終點(diǎn)直接畫出該矩形。此后再根據(jù)這種方法,執(zhí)行Shape/Circular命令添加兩端圓形。合并各類圖形：執(zhí)行Shape/MergeShapes命令,對(duì)分散的圖形進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼?將不同圖形合并成一個(gè)ShapeSymbol。保存該圖形：執(zhí)行CreateSymbol命令創(chuàng)建圖形符號(hào),選擇創(chuàng)建路徑,則在相應(yīng)的路徑下得到*.ssm文件即為圖形符號(hào),并將該圖形符號(hào)保存到設(shè)計(jì)者自己的圖形符號(hào)文件夾中。設(shè)定圖形庫(kù)：在PCBEditor中,執(zhí)行Setup/UserPreferences,彈出UserPreferencesEditor對(duì)話框,點(diǎn)擊Paths/Library,在右邊編輯psmpath庫(kù)調(diào)用的路徑,添加設(shè)計(jì)者圖形庫(kù)路徑。調(diào)用圖形符號(hào)：完成ShapeSymbol的建立和庫(kù)路徑設(shè)置后,啟動(dòng)PadDesigner焊盤編輯工