PCB封装库组成元素笔记前言一、 PCB封装的组成元素二、 第一步用Padstack Editor设计焊盘2.1 设计贴片焊盘椭圆形2.2 钻孔参数设置2.3 焊盘补偿计算关键2.4 单位设置2.5 阻焊层Solder Mask设置2.6 钢网层Paste Mask设置三、 第二步制作散热焊盘Thermal Pad3.1 散热焊盘参数3.2 散热焊盘阻焊计算四、 第三步在PCB Editor中创建Package Symbol4.1 新建封装项目4.2 参数设置4.3 指定焊盘路径padpath4.4 放置引脚焊盘五、 第四步绘制丝印线5.1 格点设置5.2 丝印线绘制完成六、 第五步添加字符6.1 装配位号Assembly Reference6.2 位号Reference Designator6.3 Value值七、 第六步添加1脚标识八、 第七步设置器件在PCB板上占地面积九、 第八步设置器件最大高度十、 保存封装文件十一、 完整流程回顾十二、 关键参数速查表十三、 常见问题前言在Cadence Allegro中一个完整的PCB封装是由许多不同元素组合而成的不同的器件所需的组成元素也不同。相比于AD和PADSAllegro的封装制作流程更为严谨和模块化——它将焊盘Padstack和封装体Package Symbol完全分离分别由两个专用工具完成。本文将基于真实项目经验从封装组成元素讲起手把手演示一个QFP类芯片封装的完整制作流程先用Padstack Editor设计贴片焊盘和散热焊盘再在PCB Editor中创建Package Symbol完成焊盘放置、丝印绘制、字符添加、占地面积和高度设置最终输出.psm封装文件。一、 PCB封装的组成元素一个规范的PCB封装由以下元素组合而成元素类别具体元素是否必须电气层焊盘含阻焊、孔径、反焊盘、花焊盘✅ 必须丝印层丝印线、丝印字符位号/Value✅ 必须装配层装配线、装配字符、1脚标识、安装标识✅ 必须机械层占地面积、器件最大高度、极性标识、原点✅ 必须布线限制禁止布线区、禁止布孔区⚠️ 视情况其他尺寸标注、倒角尺寸、Pin间距/跨距⚠️ 视情况必须包含的8项核心元素焊盘包括阻焊、孔径等内容丝印装配线位号字符1脚标识安装标识占地面积器件最大高度此外还需注意极性标识和原点也是封装中不可或缺的元素。以下以STM32的UFQFPN48进行举例图1芯片手册的封装信息二、 第一步用Padstack Editor设计焊盘2.1 设计贴片焊盘椭圆形首先设计芯片引脚用的贴片焊盘。选择椭圆形焊盘因为我们的芯片引脚是椭圆形的然后填写椭圆参数。图4选择椭圆形焊盘2.2 钻孔参数设置由于我们制作的是贴片焊盘不需要做通孔因此钻孔相关的灰色选项可以直接忽略直接切换到焊盘参数标签页。图5焊盘参数填写界面2.3 焊盘补偿计算关键对于贴片焊盘它没有中间层和结束层只有Begin Layer开始层。补偿计算是焊盘设计的核心外侧补偿根据规范补偿范围为0.3~0.1mm取0.3mm。内侧补偿根据规范补偿范围为0.1~0.6mm考虑内侧棱角较短取0.1mm。宽度计算芯片封装宽 0.55mm外侧补偿 0.3mm内侧补偿 0.1mm焊盘宽度 0.55 0.3 0.1 0.95mm高度计算常规补偿 0.23mm内侧补偿 0.1mm理论高度 0.23 0.1 0.33mm但两个引脚间距仅0.5mm若补偿0.33则剩余间距仅0.17mm取折中值实际高度 0.28mm经验法则引脚间距较近时适当减小补偿值以避免焊盘之间桥接。0.28mm是一个在可焊性和防桥接之间的良好折中值。2.4 单位设置将单位切换为毫米mm采用四位有效数字因此0.95和0.28是正确的精度。图6单位切换与精度设置横向焊盘尺寸总结0.95mm × 0.28mm这是常规贴片焊盘的尺寸。2.5 阻焊层Solder Mask设置阻焊的尺寸通常比焊盘稍大方便焊接。按照阻焊规范阻焊边缘与焊盘边缘的距离为0.15mm。阻焊宽度 0.95 0.15 × 2 1.25mm两侧各加0.15阻焊高度 0.28 0.15 × 2 0.58mm图7阻焊层参数设置2.6 钢网层Paste Mask设置为了方便焊接表层钢网与焊盘尺寸相匹配钢网宽度 0.95mm与焊盘一致钢网高度 0.28mm与焊盘一致图8钢网层参数设置阻焊和钢网完成后先保存焊盘文件。三、 第二步制作散热焊盘Thermal Pad除了引脚焊盘芯片底部还有一个大的散热焊盘用于散热和固定。3.1 散热焊盘参数散热焊盘不需要进行补偿它与焊盘本身是同一铜皮直接按芯片底部尺寸绘制形状矩形Tango阻焊尺寸 焊盘尺寸 4.25mm阻焊扩展 0.15mm阻焊最终尺寸 4.25 0.15 4.40mm图9散热焊盘形状选择图10散热焊盘尺寸参数图11散热焊盘阻焊层设置3.2 散热焊盘阻焊计算焊盘尺寸 4.25mm阻焊扩展 0.15mm阻焊最终尺寸 4.25 0.15 4.40mm图12散热焊盘阻焊最终尺寸4.40mm两个焊盘都制作完成后保存焊盘文件关闭Padstack Editor。四、 第三步在PCB Editor中创建Package SymbolCadence 17.4的PCB Editor既可作为画板工具也可作为封装编辑器使用。4.1 新建封装项目打开PCB Editor点击File New不保存默认的.brd文件选择Package Symbol来创建器件封装。填写封装名称和保存路径。图14新建Package Symbol4.2 参数设置单位选择设置为毫米mm因为大部分封装尺寸信息都以毫米为单位。坐标范围封装坐标计算以中心点为原点必然存在负坐标。将左侧和下侧的坐标设为**-100**以显示负坐标区域。图16单位与坐标范围设置4.3 指定焊盘路径padpath在放置焊盘之前必须先告诉PCB Editor去哪里找我们刚才制作的.pad文件。操作步骤点击Setup User Preferences找到Paths分类下的Library找到padpath焊盘路径添加我们存放焊盘文件的目录点击OK应用图17User Preferences路径设置图18添加padpath焊盘路径⚠️关键步骤只有先设定好padpath路径才能调用焊盘否则焊盘列表为空无法放置。4.4 放置引脚焊盘选择焊盘文件设置放置参数旋转角度90度X方向放置数量9个Y方向放置数量1个间距Spacing0.5mm放置方向Right向右起点管脚的一角增量1图19选择焊盘文件图21旋转角度、间距和放置方向坐标计算说明以几何中心为原点一排9个焊盘引脚间距0.5mm总长度 8个间距 × 0.5mm 4mm中心到左端 2mm因此左端X坐标 -2其他焊盘坐标依次递增0.5mm放置效果图23全部引脚焊盘放置完成五、 第四步绘制丝印线丝印线包括装配线Assembly Drawing和丝印线Silkscreen。先画丝印线通过Add Line的方式绘制。图24丝印线绘制命令5.1 格点设置在绘制拐角时可以适当减小格点大小以获得更精确的定位。通过Setup Grids将格点改为0.1mm。图25格点设置为0.1mm5.2 丝印线绘制完成图26丝印线绘制完成六、 第五步添加字符丝印字符包含三个核心元素6.1 装配位号Assembly Reference在装配层Assembly Top/Bottom添加位号字符内容为#REF占位符。图27装配位号字符设置6.2 位号Reference Designator在位号层Silkscreen添加位号字符内容同样为#REF占位符。图29位号层写入#REF6.3 Value值添加Value值字符内容为#VAL占位符。图30Value值写入#VAL七、 第六步添加1脚标识在第一个引脚旁边添加圆圈标识用于指示引脚1的位置。图311脚标识绘制八、 第七步设置器件在PCB板上占地面积在Place_Bound_Top层绘制矩形表示封装的占地面积轮廓用于定义器件在PCB上占据的区域。图33用绘制矩形表示占地面积轮廓图34占地面积参数设置图35占地面积设置完成九、 第八步设置器件最大高度在机械层设置器件的最大高度用于DRC检查和结构干涉检查。图36器件最大高度设置输入高度值0.9mm作为器件最大高度。选择相应的Package即刚刚绘制的PCB占地面积轮廓点击后该位置会变亮。十、 保存封装文件完成以上所有步骤后保存文件。封装文件的后缀为.psmPackage Symbol Module这就是最终交付给PCB设计使用的封装文件。十一、 完整流程回顾Step 1 Padstack Editor → 设计引脚焊盘椭圆含补偿 ↓ Step 2 Padstack Editor → 设计散热焊盘矩形无补偿 ↓ Step 3 Padstack Editor → 设置阻焊层焊盘0.15mm ↓ Step 4 Padstack Editor → 设置钢网层与焊盘同尺寸 ↓ Step 5 PCB Editor → 新建Package Symbol设置单位mm ↓ Step 6 PCB Editor → 配置padpath路径 ↓ Step 7 PCB Editor → 放置引脚焊盘计算坐标批量放置 ↓ Step 8 PCB Editor → 放置散热焊盘 ↓ Step 9 PCB Editor → 绘制丝印线和装配线 ↓ Step 10 PCB Editor → 添加字符#REF / #VAL ↓ Step 11 PCB Editor → 添加1脚标识 ↓ Step 12 PCB Editor → 设置占地面积和器件高度 ↓ Step 13 保存为.psm文件十二、 关键参数速查表参数项取值说明焊盘宽度0.95mm封装宽0.55 外侧0.3 内侧0.1焊盘高度0.28mm折中值兼顾可焊性和防桥接阻焊扩展0.15mm阻焊比焊盘大0.15mm钢网尺寸与焊盘一致0.95 × 0.28mm散热焊盘4.25 × 4.25mm无补偿直接按芯片底部尺寸散热阻焊4.40mm4.25 0.15引脚间距0.5mm标准间距器件高度0.9mm根据实际器件Datasheet设定单位mm四位有效数字格点0.1mm丝印绘制时使用十三、 常见问题问题原因解决方案放置焊盘时列表为空padpath未配置在User Preferences中添加焊盘目录路径焊盘尺寸不对单位未切换为mm确认单位设置和有效数字位数封装导入后器件偏移坐标原点未对齐以封装几何中心为原点(0,0)阻焊覆盖焊盘阻焊尺寸小于焊盘阻焊必须比焊盘大通常0.15mmDRC报高度超限器件高度未设置或过大在Mechanical层设置正确的最大高度丝印被裁切丝印超出板框确保丝印在Keep-Out范围内
PCB封装库组成元素笔记
PCB封装库组成元素笔记前言一、 PCB封装的组成元素二、 第一步用Padstack Editor设计焊盘2.1 设计贴片焊盘椭圆形2.2 钻孔参数设置2.3 焊盘补偿计算关键2.4 单位设置2.5 阻焊层Solder Mask设置2.6 钢网层Paste Mask设置三、 第二步制作散热焊盘Thermal Pad3.1 散热焊盘参数3.2 散热焊盘阻焊计算四、 第三步在PCB Editor中创建Package Symbol4.1 新建封装项目4.2 参数设置4.3 指定焊盘路径padpath4.4 放置引脚焊盘五、 第四步绘制丝印线5.1 格点设置5.2 丝印线绘制完成六、 第五步添加字符6.1 装配位号Assembly Reference6.2 位号Reference Designator6.3 Value值七、 第六步添加1脚标识八、 第七步设置器件在PCB板上占地面积九、 第八步设置器件最大高度十、 保存封装文件十一、 完整流程回顾十二、 关键参数速查表十三、 常见问题前言在Cadence Allegro中一个完整的PCB封装是由许多不同元素组合而成的不同的器件所需的组成元素也不同。相比于AD和PADSAllegro的封装制作流程更为严谨和模块化——它将焊盘Padstack和封装体Package Symbol完全分离分别由两个专用工具完成。本文将基于真实项目经验从封装组成元素讲起手把手演示一个QFP类芯片封装的完整制作流程先用Padstack Editor设计贴片焊盘和散热焊盘再在PCB Editor中创建Package Symbol完成焊盘放置、丝印绘制、字符添加、占地面积和高度设置最终输出.psm封装文件。一、 PCB封装的组成元素一个规范的PCB封装由以下元素组合而成元素类别具体元素是否必须电气层焊盘含阻焊、孔径、反焊盘、花焊盘✅ 必须丝印层丝印线、丝印字符位号/Value✅ 必须装配层装配线、装配字符、1脚标识、安装标识✅ 必须机械层占地面积、器件最大高度、极性标识、原点✅ 必须布线限制禁止布线区、禁止布孔区⚠️ 视情况其他尺寸标注、倒角尺寸、Pin间距/跨距⚠️ 视情况必须包含的8项核心元素焊盘包括阻焊、孔径等内容丝印装配线位号字符1脚标识安装标识占地面积器件最大高度此外还需注意极性标识和原点也是封装中不可或缺的元素。以下以STM32的UFQFPN48进行举例图1芯片手册的封装信息二、 第一步用Padstack Editor设计焊盘2.1 设计贴片焊盘椭圆形首先设计芯片引脚用的贴片焊盘。选择椭圆形焊盘因为我们的芯片引脚是椭圆形的然后填写椭圆参数。图4选择椭圆形焊盘2.2 钻孔参数设置由于我们制作的是贴片焊盘不需要做通孔因此钻孔相关的灰色选项可以直接忽略直接切换到焊盘参数标签页。图5焊盘参数填写界面2.3 焊盘补偿计算关键对于贴片焊盘它没有中间层和结束层只有Begin Layer开始层。补偿计算是焊盘设计的核心外侧补偿根据规范补偿范围为0.3~0.1mm取0.3mm。内侧补偿根据规范补偿范围为0.1~0.6mm考虑内侧棱角较短取0.1mm。宽度计算芯片封装宽 0.55mm外侧补偿 0.3mm内侧补偿 0.1mm焊盘宽度 0.55 0.3 0.1 0.95mm高度计算常规补偿 0.23mm内侧补偿 0.1mm理论高度 0.23 0.1 0.33mm但两个引脚间距仅0.5mm若补偿0.33则剩余间距仅0.17mm取折中值实际高度 0.28mm经验法则引脚间距较近时适当减小补偿值以避免焊盘之间桥接。0.28mm是一个在可焊性和防桥接之间的良好折中值。2.4 单位设置将单位切换为毫米mm采用四位有效数字因此0.95和0.28是正确的精度。图6单位切换与精度设置横向焊盘尺寸总结0.95mm × 0.28mm这是常规贴片焊盘的尺寸。2.5 阻焊层Solder Mask设置阻焊的尺寸通常比焊盘稍大方便焊接。按照阻焊规范阻焊边缘与焊盘边缘的距离为0.15mm。阻焊宽度 0.95 0.15 × 2 1.25mm两侧各加0.15阻焊高度 0.28 0.15 × 2 0.58mm图7阻焊层参数设置2.6 钢网层Paste Mask设置为了方便焊接表层钢网与焊盘尺寸相匹配钢网宽度 0.95mm与焊盘一致钢网高度 0.28mm与焊盘一致图8钢网层参数设置阻焊和钢网完成后先保存焊盘文件。三、 第二步制作散热焊盘Thermal Pad除了引脚焊盘芯片底部还有一个大的散热焊盘用于散热和固定。3.1 散热焊盘参数散热焊盘不需要进行补偿它与焊盘本身是同一铜皮直接按芯片底部尺寸绘制形状矩形Tango阻焊尺寸 焊盘尺寸 4.25mm阻焊扩展 0.15mm阻焊最终尺寸 4.25 0.15 4.40mm图9散热焊盘形状选择图10散热焊盘尺寸参数图11散热焊盘阻焊层设置3.2 散热焊盘阻焊计算焊盘尺寸 4.25mm阻焊扩展 0.15mm阻焊最终尺寸 4.25 0.15 4.40mm图12散热焊盘阻焊最终尺寸4.40mm两个焊盘都制作完成后保存焊盘文件关闭Padstack Editor。四、 第三步在PCB Editor中创建Package SymbolCadence 17.4的PCB Editor既可作为画板工具也可作为封装编辑器使用。4.1 新建封装项目打开PCB Editor点击File New不保存默认的.brd文件选择Package Symbol来创建器件封装。填写封装名称和保存路径。图14新建Package Symbol4.2 参数设置单位选择设置为毫米mm因为大部分封装尺寸信息都以毫米为单位。坐标范围封装坐标计算以中心点为原点必然存在负坐标。将左侧和下侧的坐标设为**-100**以显示负坐标区域。图16单位与坐标范围设置4.3 指定焊盘路径padpath在放置焊盘之前必须先告诉PCB Editor去哪里找我们刚才制作的.pad文件。操作步骤点击Setup User Preferences找到Paths分类下的Library找到padpath焊盘路径添加我们存放焊盘文件的目录点击OK应用图17User Preferences路径设置图18添加padpath焊盘路径⚠️关键步骤只有先设定好padpath路径才能调用焊盘否则焊盘列表为空无法放置。4.4 放置引脚焊盘选择焊盘文件设置放置参数旋转角度90度X方向放置数量9个Y方向放置数量1个间距Spacing0.5mm放置方向Right向右起点管脚的一角增量1图19选择焊盘文件图21旋转角度、间距和放置方向坐标计算说明以几何中心为原点一排9个焊盘引脚间距0.5mm总长度 8个间距 × 0.5mm 4mm中心到左端 2mm因此左端X坐标 -2其他焊盘坐标依次递增0.5mm放置效果图23全部引脚焊盘放置完成五、 第四步绘制丝印线丝印线包括装配线Assembly Drawing和丝印线Silkscreen。先画丝印线通过Add Line的方式绘制。图24丝印线绘制命令5.1 格点设置在绘制拐角时可以适当减小格点大小以获得更精确的定位。通过Setup Grids将格点改为0.1mm。图25格点设置为0.1mm5.2 丝印线绘制完成图26丝印线绘制完成六、 第五步添加字符丝印字符包含三个核心元素6.1 装配位号Assembly Reference在装配层Assembly Top/Bottom添加位号字符内容为#REF占位符。图27装配位号字符设置6.2 位号Reference Designator在位号层Silkscreen添加位号字符内容同样为#REF占位符。图29位号层写入#REF6.3 Value值添加Value值字符内容为#VAL占位符。图30Value值写入#VAL七、 第六步添加1脚标识在第一个引脚旁边添加圆圈标识用于指示引脚1的位置。图311脚标识绘制八、 第七步设置器件在PCB板上占地面积在Place_Bound_Top层绘制矩形表示封装的占地面积轮廓用于定义器件在PCB上占据的区域。图33用绘制矩形表示占地面积轮廓图34占地面积参数设置图35占地面积设置完成九、 第八步设置器件最大高度在机械层设置器件的最大高度用于DRC检查和结构干涉检查。图36器件最大高度设置输入高度值0.9mm作为器件最大高度。选择相应的Package即刚刚绘制的PCB占地面积轮廓点击后该位置会变亮。十、 保存封装文件完成以上所有步骤后保存文件。封装文件的后缀为.psmPackage Symbol Module这就是最终交付给PCB设计使用的封装文件。十一、 完整流程回顾Step 1 Padstack Editor → 设计引脚焊盘椭圆含补偿 ↓ Step 2 Padstack Editor → 设计散热焊盘矩形无补偿 ↓ Step 3 Padstack Editor → 设置阻焊层焊盘0.15mm ↓ Step 4 Padstack Editor → 设置钢网层与焊盘同尺寸 ↓ Step 5 PCB Editor → 新建Package Symbol设置单位mm ↓ Step 6 PCB Editor → 配置padpath路径 ↓ Step 7 PCB Editor → 放置引脚焊盘计算坐标批量放置 ↓ Step 8 PCB Editor → 放置散热焊盘 ↓ Step 9 PCB Editor → 绘制丝印线和装配线 ↓ Step 10 PCB Editor → 添加字符#REF / #VAL ↓ Step 11 PCB Editor → 添加1脚标识 ↓ Step 12 PCB Editor → 设置占地面积和器件高度 ↓ Step 13 保存为.psm文件十二、 关键参数速查表参数项取值说明焊盘宽度0.95mm封装宽0.55 外侧0.3 内侧0.1焊盘高度0.28mm折中值兼顾可焊性和防桥接阻焊扩展0.15mm阻焊比焊盘大0.15mm钢网尺寸与焊盘一致0.95 × 0.28mm散热焊盘4.25 × 4.25mm无补偿直接按芯片底部尺寸散热阻焊4.40mm4.25 0.15引脚间距0.5mm标准间距器件高度0.9mm根据实际器件Datasheet设定单位mm四位有效数字格点0.1mm丝印绘制时使用十三、 常见问题问题原因解决方案放置焊盘时列表为空padpath未配置在User Preferences中添加焊盘目录路径焊盘尺寸不对单位未切换为mm确认单位设置和有效数字位数封装导入后器件偏移坐标原点未对齐以封装几何中心为原点(0,0)阻焊覆盖焊盘阻焊尺寸小于焊盘阻焊必须比焊盘大通常0.15mmDRC报高度超限器件高度未设置或过大在Mechanical层设置正确的最大高度丝印被裁切丝印超出板框确保丝印在Keep-Out范围内