Allegro器件封装设计

1、PCB零件封装的创建孙海峰零件封装是安装半导体集成电路芯片的外壳，主要起到安装、固定、密封、 保护芯片和增强电热性能的作用，它是芯片内部电路与外部电路的桥梁。随着电子技术飞速发展，集成电路封装技术也越来越先进，使得芯片内部电路越来越复 杂的情况下，芯片性能不但没受影响，反而越来越强。在Cadence软件中，设计者要将绘制好的原理图正确完整的导入PCB Editor中，并对电路板进行布局布线，就必须首先确定原理图中每个元件符号都有相应 的零件封装(PCB Footprint)。虽然软件自带强大的元件及封装库，但对于设计 者而言，往往都需要设计自己的元件库和对应的零件封装库。在Cadence中主要

2、使用Allegro Package封装编辑器来创建和编辑新的零件封装。一、进入封装编辑器要创建和编辑零件封装，先要进入 Allegro Package封装编辑器界面，步骤 如下：1、执行“开始/Cadence/Release 16.3/PCB Editor命令，弹出产品选择对话框， 如下图，点击Allegro PCB Design GXL即可进入PCB设计。2、在PCB设计系统中，执行File/New将弹出New Drawing对话框如下图,该对话框中，在Drawing Nam升填入新建设计名称，并可点击后面 Browse 改变设计存储路径；在 Template栏中可选择所需设计模板；在 Dr

3、awing Type 栏中，选择设计的类型。这里可以用以设计电路板(Board)、创建模型(Module), 还可以用以创建以下各类封装：(1)封装符号(Package Symbol)一般元件的封装符号，后缀名为*.psm。PCB中所有元件像电阻、电容、电 感、IC等的封装类型都是 Package Symbol；(2)机械符号(Mechanical Symbol )由板外框及螺丝孔所组成的机构符号，后缀名为* bsm。有时设计PCB的外 框及螺丝孔位置都是一样的，比如显卡，电脑主板，每次设计PCB时要画一次 板外框及确定螺丝孔位置，显得较麻烦。这时我们可以将PCB的外框及螺丝孔建 成一个 Me

4、chanical Symbol, 设计 PCB 时，调用 Mechanical Symbol 即可。(3)格式符号(Format Symbol)由图框和说明所组成的元件符号，后缀名为*osm。(4)形状符号(Shape Symbol)用以建立特殊形状的焊盘用，后缀为*ssm。像金手指封装的焊盘即为一个 不规则形状的焊盘，在建立此焊盘时要先将不规则形状焊盘的形状建成一个 Shape Symbol,然后在建立焊盘中调用此 Shape Symbol。(5)曝光符号(Flash Symbol )焊盘连接铜皮导通符号，后缀名为*.fsm。在PCB设计中，焊盘与其周围的 铜皮相连，可以全包含，也可以采用梅

5、花辨的形式连接，我们可以将此梅花辨 建成一个Flash Symbol, 在建立焊盘时调用此 Flash Symbol 0其中Package symbol即是有电气特性的零件封装，其中Pad是Package symbol构成的基础。3、选止设计路径和名称，而后选择 Package Symbol点击OK,则进入Allegro Package工作界面如下图。七日 寺* 0 *(P&claEfl) Alletrui；112Tde Project: E:/shf/111. di L 'm卫l£七酱 harpi- .uyont D£aaniL eol JaoLa. |&

6、#163;«lpcadence喇 27BOO U0 2300.0(1 喟评 ffiCC.DIl 3600.CO2切血L5 Mpk土却g MB.OT 打血 scctm rsoo.rn H olewd创建元件封装接下来就是创建元件封装了，在 Allegro Package工作界面下，可以用两种 方式进行零件封装的创建。1、使用向导创建封装零件有些比较常见的封装类型，可以直接使用封装向导Package Symbo (Wizard) 来设计零件封装。具体步骤如下：(1)在新建项目时，在 New Drawing对话框中选择Package Symbol(Wizard);(2)点击 OK 进入 P

7、ackage Symbol Wizar明面,I 1 | rz | | H* .选择所需要的零件封装，向导中包含 DIP、SOIG PLCC/QFP PGA/BGA THDISCRETESMD DISCRETESIP、ZIP这些封装类型，以选择 DIP封装类型为例作封装创建;(3)点击 Next,进入 Package Symbol Wizard-Template寸话框，选择封装外 形模板，P！ack tLew Syabvl Tixaxd TtiBplaf aTflrpfllffs m ijpm wrM p»-anwteiT«chi wn wrs ihedela>Jl A

8、legfo termplate or jnu o*m-i cusIchti leniplaiE dia-nrg IdtYou cm CHJElmix a tcm出亡 bp aadraj ilmiTdliDri q a sjunbol 市dHgnrt Td Hnmdkn g 收 FWW5E GEOME TRY.IWiUFALTURNG, F1N1. nF E TCH i:2皿必e *hteffmewtfi IM 期情日piocett.T mtU* >±Mj5g Me:Q1 Dj<om temEhAejT 冉Epiu西You nW ck*- the Lodd Tttmphte

9、 bdlcrn:' Mm piocwirHi 0 Ihe- zrd mm。出J SidedThugh Hrf|鼻 Po/keq毋可以使用用户自定义模板(Custom Template,也可以使用软件自带默认模板(Default Cadence supplied Template,使用默认模板时点击下方 Load Template 即可加载默认封装模板；5yabul VxxtLKd - GEnonalL Fuk wt hesO00OO0O00OO00(4)点击 Next, 进入 Package Symbol Wizard-General Parameter#面，Fa data Ihaft

10、 jwu sriei n ilw 冲 can Lri-s fiai： -sieiHwiefM liofTi IhiE irris used Id create- the package-即nbdUbiis usAdl Id erifier dhwihons h Ihk WAid-M*SmI丁言Unis used Id create =/nixkFrfweree desicrhiln infixMb4MM4 S-当JDual SU?4J1Tlirougiii lloPe Package匕mI厂前门 | Ci I I H比 |在这个界面中确定封装创建时的尺寸精度和它的标识Reference(5)点

11、击 Next,进入 Package Symbol Wizard-DIP Parameter鳏面,OOOOOOOQOGGaH3十 ,0OOOGO0OOO0OOOLT-H -Oual ShiedThroofllh Hole Packai。电MiflEk a-7-i Cancel Jii由这里选择封装引脚数、引脚尺寸以及封装外形尺寸;(6)点击 Next,进入 Package Symbol Wizard-Padstack/面，用以选择封O0 OQOOOOaooao装引脚(pins)和1号引脚(pin 1)的焊盘规格;SxHy Ihft 网寸吐古帕 M >d 即.You t4na cWerert

12、 p-jdsldck kr prtl.目Jl Io use In sjnibd prni胸口律9位Wck Id ufe for pin I:|£CfcEKcKd口Dual SidedThrough Hole Package(7)点击 Next 进入 Package Symbol Wizard-Symbol Compilation界面，来设 置封装定位原点，并确定是否完成封装的自动完成；FSjaL t>l f ix aid - 5尸1>。1ivnoaoaQQOaQaoQa5ewdJhe bcwion m ejtM nign Cert*' H MyO Fh 1 d S

13、HrkdSdtc£ wheltei oi m£ 炉u w-art Ite P*cl:a§e Wizvd Id gener-ste a 附中" 利用M |陶可 修刈® Cieete 3 匚口npied spn-tol。口口 nd 白加 4 C4nfM 好EDtidl SIH白dThrowgh Ms加 Pmkdgg(8)再下一步就是封装创建向导的 Summary用以总结封装创建，点击 OK则自动创建Package Symbol这样就用向导方便快捷地创建了新的零件封装， 以上向导中出现的集中比较 常见的封装类型都可以由向导直接创建。 其中如果焊盘不适

14、合设计，设计者也可 以在Pad Designer中先设计好自己所需的焊盘，设计封装时调用就可以了。2、手动创建封装零件使用封装向导来建立封装快捷、方便，但是设计中所用到的封装远不止向导 中那几种类型，设计者还需要设计许多向导中没有的封装类型，手动建立零件封装时不可避免的。在PCB Editor中新建Package Symbol在Allegro Package工作界面中手动 新建零件封装。(1)基本设置：在建立封装之前，先要设定页面的基本情况，执行 Setup Parameters命令，弹出 Design Parameters EditorM话框，选择 Design选项如下图。其中Command

15、 Parameter标签内容用以设置绘图精度、页面尺寸、设计原点和设计类型；Line Lock标签内容用以设置绘图时的走线属性；Symbol标签内容用以设定封装高度和摆放默认角度；Parameter Description用以总体描述。(2)设置栅格点：栅格点的设置是很重要的，无论封装建立还是PCB设计。 如果栅格点过大，可能会出现封装引脚相距过远或PCB有时无法正常走线等问题。执行Setup/Grid命令，弹出De巾ne Grid对话框，如下图。在对话框中设定电气层、非电气层、顶层和底层设计中的横向、纵向栅格点 间距，便于以后的设计。(3)添加引脚：执行Layout/Pins命令，再点击右边

16、 Options窗口，对里面Connect选项内容进行设置，以确定引脚排列方式。匚甲皿田中® Cnmect O HechankN Pads tack:3D成i即月：Inc 1due kJ-Mi owe | 什 |toonPadstac底择引脚对应焊盘类型，点击后面浏览按钮选择库中焊盘;Copy mode选择 Rectangular；X、Y右侧设定X、Y方向上引脚的数量、间距和增量方向； Rotation中设定引脚放置的角度；Pin献定每次画引脚时的起始编号；Inc设定引脚编号增量；Text block设定引脚编号字体；Offset X、Offset Y设定引脚编号文字相对于原点的偏移

17、量。完成引脚的基本设定后，根据设计尺寸和原点设置，计算好引脚开始坐标， 而后在命令框中输入该坐标(如：x -50 50),则引脚按照基本设定排列，从该起 始点依次放置，再按照这样的步骤放置好其它引脚，完成引脚的放置，如下图。(4)添加封装外形引脚放置完成后，需要添加零件的封装外形，其中有几个重要的外形是必须 要添加才能完成封装，建立Symbol。执行Add/Line、Add/Rectangle等添加外形的命令，而后在Options窗口选 择不同的类可以做出不同层的外形：选择 Package Geometry 和 Assembly_Top,如下图，伊Pwk叼 Gecmetry旧 |用土叫Jopv

18、再做出Assembly_Top的封装外形，可以手动画出外形，也可以在命令栏中输入x a b的命令，以确定外形走线起始点和终点，从而画出外形图；选才P Package Geometry 和 Silkscreen_Top ,如下图,则可以作出丝印层外形尺寸(5)添加标本符放置好元件封装的 Assembly_Top层和Silkscreen_Top 层的标示符执行Layout/Labels/RefDes 命令，然后再 Options窗口，选择与上面对应 的类和子类， 选择 Package Geometry类，选择 Assembly_Top和 Silkscreen_Top 子类，可以分别对封装的这两层进

19、行标识，并可设定标识字体尺寸。(6)添加元件安装外形以上 Package Geometry类中 Assembly_Top层和 Silkscreen_Top 层的外形、 标识符都放置完成后，在生成零件 Package Symbol之前，必须放置零件的安装 外形，即零件的实体大小。执行Add菜单下添加命令，选择添加类型，并在 Options窗口选择Package Geometry 类，Place_Bound_Top 子类，如下图。OptionsAclwe- QJsi -ard sB Ra81aBM中Sold v- Find- - lB然后，根据零件实体大小，画出零件安装外形尺寸(7)生成零件封装以

20、上引脚、各层外形、标示符等都完成放置后，就可以生成零件封装符号了。执行File/Create Symbol,在弹出的Create Symbol窗口中，选择封装存入路径， 然后“保存(S)”，则在相应路径中生成*.psm文件，这就是零件Package Symbol 在以后设计PCB时就可以调用这个封装了。封装成功生成后，在命令栏中会产生以下命令。Starting Create symbol.& creaie.sjpm completed successfully. useViewtog to review the log file, completed sutcefullp, useVi

21、evriog to review the log lil.Symbol T:/shf/11 /0412psim' created.三、创建焊盘焊盘设计在PCB设计中是非常关键的，焊盘本身设计结构影响着焊点的可 靠性，以及加工时的可操作性，电路板上焊盘还确定了元件的焊接位置。在创建零件封装时，需要为每个引脚选择合适的焊盘，Allegro提供了大量的焊盘库供设计者调用，但设计者还是需要根据自己的要求创建自己的焊盘库建 立自己所需的焊盘。在Allegro PCB设计系统中，Pad Designer工具专门被用来做焊盘的创建和 编辑，焊盘后缀为*pad。下面就来阐述一下焊盘创建的具体流程。1、

22、进入Pad Design工作界面执行“开始 /程序/Cadence/Release 16.3/PCB Editor Utilities/Pad Designer 命 令，进入Pad Designer工作界面。(1)菜单栏：File用以创建或保存焊盘，Reports用以生成相关焊盘操作报 告，Help用以提供设计者相关帮助。(2)工作区：工作区中有两个选项卡，每个选项卡功能各有不同，其中Parameters选项卡中,Summary示焊盘总结，Units区域用以指定焊盘编辑时的单位类型和精度，Usage options 区域用以选择焊盘用途，Multiple dr川用以焊盘的多孔设置，Drill/

23、Slot hole用以设置钻孔参数，Drill/Slot Symbol 用以设置钻孔符号设置,Top view窗口则用以观察焊盘顶层预览；Layers选项 卡中，Padstack layers用以编辑焊盘叠层，views窗口可以预览焊盘，Regular Pad Thermal Relief、Anti Pad三个选项栏用以设置焊盘相应层的几何形状。 2、创建焊盘在Pad Designer界面，执行File/New命令，根据上面工作区的介绍，即可在 Parameters项卡中先要进行设计的基本设置。3、设置焊盘叠层在Layers选项卡中，选择某一层，并可进行该层形状尺寸设置。创建焊盘时，必须设置好

24、 BEGIN LAYER（起始层）、DEFAULT LAYER （默认层）、END LAYER （截止层）、SOLDERMASK_TOP （顶层阻焊层）、 SOLDERMASK_BOTTOM （底层阻焊层）、PASTEMASK_TOP （顶层加焊层）、 PASTEMASK_BOTTOM （底层力口焊层）等形状尺寸。在Pad stack layer甑签下，进行焊盘叠层编辑。L丽Retijldi PadTheimd 口"亚1Arti P*d晒iBEGIN LAYE向HuiHJ- 1DEFAULT INiTERNALMuiHJFUEidENDIJbYEHHuiNUINdl50L£

25、iEHMA5K_T0PNulWAM/ASnLPEHMA5K_0OTTaMHuiHVAH/AF45TEM45ILT0FNulHVAIWm5TEM45KJB01TOWNulH/AH/Av< I .Ui在下图Regular Pad、Thermal Relief、Anti Pad 三个选项栏中对所选层（Current layer ）进行焊盘形状的选择操作。Geomrty 5hdp?. FlashHeiginr Offset X： Olfsatf:其中若设计者需要其它自己设计的焊盘形状，则可点击Shape后面的,在弹出的Select shape symbol对话框，选择设计者所需要的形状即可设计者

26、可以先设计出自己想要的 Shape Symbol然后在这里就可以调用相应的形状了4、焊盘预览在其中views窗口可以即时观察焊盘剖面和顶层预览。Tm TkradiT心 IMX作空国r t距 广加长叼痴阿1-15、保存焊盘执行File/Save as命令，将弹出Pse_Save_AsM话框，则可以保存该焊盘。6、查看焊盘报表执行Reports/Padstack Summary等生成焊盘报表，能看到详细的焊盘信息。7、特殊焊盘形状绘制有些引脚焊盘形状比较特殊，例如用于内存、显卡的金手指形状焊盘，在 Pad Designer的焊盘形状库中不存在这类特殊焊盘外形，设计者就必须先创建新 的Shape S

27、ymbol然后才能在设计焊盘时被调用。 下面，我就以创建金手指焊盘 形状为例，来阐述特殊焊盘形状建立过程。(1)在 PCB Editor 中仓I建 Shape Symbol如下图。(2)进入Allegro Shape设计界面，在Setup菜单栏下设置页面基本属性和栅格点情况。(Shape) All be co* 04 I 3 k dr a. FKi>ji*B>trt z E;/shf/llcadenceEi” 工讥片工川 岁d 5町?1” 前；立 浊*p电 Xygt工科1$ UtlipIHMOOOJEJZCiCCONO 由陋壮l(Xahdlasl pck -20.CCCQ D 0000PeiltMn*>gDRCNd DRC enols del cd rdW- |5PMHUT-i10t. 5金#(Hue has been imjndffiddT.(3)添加各类图形：执行Shape菜单栏下的相关命令，用以添加不同的形状。在金手指图形设计中，先执行 Shape/Rectangular Options窗口就选择默认 设置，即Etch、Top和形状填充Static solid,在命令栏中输入起始点坐标接回车 键、终点坐标接回车键，就可以从始终点直接画出该矩形。En