Cadence 16.6PCB設計之PCB封裝設計筆記
阿新 • • 發佈：2019-01-01
好記性不如爛筆頭，學過的知識就要記下來，否則沒過多久就忘得一乾二淨，又要重新學習。最新使用Allegro的Orcad畫了一塊板子，並用Allegro設計PCB。為了避免忘記，在此記個筆記吧！
本文使用的是Cadence 16.6，使用Orcad畫原理圖，匯出網表在Allegro中畫PCB。Allegro PCB封裝設計要用的工具有Pad designer和PCB editor。
PCB封裝是PCB設計的第一步，PCB封裝設計錯誤，後果不堪設想，所以如果有現成的經過驗證的封裝，儘量用現成的，尤其是對新手來說。Allegro提供了可以從PCB圖中提取封裝的強大功能，所以在設計時如果有PCB圖，可以直接提取封裝。利用Allegro提取封裝的方法如下：
（１）首先利用PCB Editor開啟一個PCB圖，點選File，再選擇Export，選擇Library，開啟如下介面，預設全部輸出，不用更改，選擇一個輸出路徑後，點選Export，就成功將PCB圖中的封裝匯出了。
如果沒有現成的封裝，那就只能自己設計了。Allegro的PCB封裝設計和AD不同，將焊盤設計獨立出來，使用Pad Designer設計焊盤，然後在PCB editor中呼叫設計好的焊盤，組成元件的封裝。所以PCB封裝設計可以分為兩步：
1、焊盤設計：焊盤可以分為表貼式和通孔式焊盤。表貼式的封裝例如貼片電阻電容、IC晶片等。以M95512 SPI EEPROM為例介紹設計步驟：
（１）檢視晶片手冊，讀懂引數：晶片手冊一般會給出晶片封裝的結構尺寸，正確讀懂晶片封裝是第一步：如下圖是M95512晶片的封裝，晶片資料截圖如下：
晶片手冊中還給出了推薦的焊盤設計，如下圖所示：
焊盤寬0.6mm，長(6.7-3.9)/2=1.4mm。有了這兩個資訊就可以設計焊盤了。
（2）開啟Pad Desgner，新建一個.pad檔案如下圖所示：
建立好以後就可以開始焊盤設計了。設計介面的單位可以選mil或者mm，本文選擇以mm為單位。對於表貼焊盤，不需要挖孔，所以Parameter頁面不需要做任何更改，只需在Layer層設定尺寸：
Layer層用於設定焊盤形狀和尺寸，對於表貼式焊盤，需要勾選single layer mode.接下來設定Begin Layer層，SOLDERMASK_TOP層，PASTMASK_TOP層引數。表貼式焊盤只需要設定regular pad的引數，如下圖所示，選擇形狀，設定長和寬的尺寸。對於特殊焊盤形狀，可以在shape欄選擇FLASH，FLASH檔案在PCB Editor中設計。本文選擇矩形，設定長和寬分別為1.4mm和0.6mm:
BEGIN_LAYER層為頂層，SOLDERMASK_TOP層為阻焊層，要比焊盤尺寸稍大一些，PASTEMASK_TOP是助焊層，和BEGIN_TOP層引數一致即可。設計完成後點儲存，這樣一個焊盤就做好了，接下來就可以在PCB Editor中直接呼叫。
2、元件封裝設計
元件的封裝設計在PCB Editor中完成。開啟PCB editor，選擇Allegro PCB Designer (was performance L)，然後新建一個.dra字尾的檔案。建好的PCB封裝有兩個檔案，分別為.dra字尾的供使用者檢視的檔案，和.psm字尾的PCB工具呼叫的檔案。使用者只需在.dra檔案中設計，設計沒有錯誤儲存後會自動生成.psm檔案。新建檔案如下圖所示：
檔案型別選擇Package symbol，建好檔案後就可以開始封裝設計了。首先設定設計介面的引數，將右側Option選項固定住，方便換層。點選Setup，再點Design Parameter修改設計引數：
本文使用mm為單位，Move origin項可以設定座標原點的位置，這對封裝設計很重要。更改座標原點的方法如下：在畫布隨意位置點選滑鼠左鍵，會在Command命令欄顯示該位置的座標，記下該座標，填入Move origin選項中，就可以將座標原點定位到滑鼠點選的地方了：
接下來在Setup工具欄中選擇Grid，設定柵格尺寸：
設定柵格間距0.1mm。設計介面設定好以後，需要將.pad檔案所在路徑新增到Package Search路徑，否則系統預設只會在系統指定路徑下尋找，新增方法如圖所示：
新增以後，在layout工具欄中選擇pin，在option中找到之前建立的.pad檔案：
當可以呼叫焊盤後，真正的元件封裝設計才開始！！
計算每個焊盤所在座標：根據上面的晶片尺寸，引腳中心間的間距1.27mm，上下兩排引腳的間距3.9mm。設計時將第一個引腳放在座標原點位置作為參考，調出焊盤後不要直接放，在Command欄輸入x 0 0，就可以將焊盤放到指定位置：
第二個引腳和第一個引腳相距1.27mm，所以對應座標x 1.27 0,以此類推，第四個引腳座標x 3.81 0.這樣第一排座標就放好了，如下圖：
接下來放上面的4個焊盤，座標原點位置的焊盤中心距離上面焊盤1.4+3.9=5.3mm，所以對應座標x 0 5.3,第二個焊盤x 1.27 5.3以此類推，這樣就將所有焊盤放置完成：
焊盤放置完成後，加下來放置Place_Bound_TOP層，該層用於標註元件體位置，佈局時其他元件侵入該區域會DRC錯誤。選擇Shape->Rectangular,選擇矩形，然後在option中選擇Place_Bound_TOP層，在option中可以設定矩形的尺寸：該層的尺寸一般比元件體略大一點，根據測量，晶片封裝尺寸為4.4x6.7，元件體尺寸為5.0x6.2，本文選擇5.2x6.9,設計如下：
接下來加silkscreen_top,該層用於顯示晶片位置，是實實在在出現在PCB板上的，新增導線，設定0.1mm粗，如下圖所示：
接下來新增Assembly Top層，該層用於機械焊時為機器提供晶片位置，指的是元件體所在位置，比理論值稍大即可，理論值4x5，本文選擇4.1x5.2:導線寬度設為0：
最後一步：新增assembly top 和silkscreen TOP層的Lable。選擇工具欄layout->lables->refdef，在option中選中對應層，新增lable後，封裝製作完成！！
至此，一個PCB封裝就製作完成了，在orcad中為元件新增該封裝的方法是：選中元件符號，雙擊滑鼠顯示proprity，在PCB footprint欄新增封裝名稱即可。點選右鍵show footprint可以檢視封裝。
第一次可能顯示error :Allegro foot xxx was not find in the serach path,
原因是元件封裝搜尋路徑沒有新增進來，解決辦法是找到capture.ini檔案，在裡面新增封裝檔案路徑。Cadence 有很多的Capture.ini檔案，而只有一個新增封裝路徑是好使的。在第一次開啟Orcad時，Command命令視窗會顯示呼叫的Capture.ini檔案位置，對應修改即可，還有一個方法是直接在Cadence安裝盤下搜尋Capture.ini檔案，然後挨個嘗試修改與Cadence相關的Capture檔案，直到能在orcad中顯示封裝（大概有3個Capture檔案）
以上是表貼元件的封裝建立過程，接下來介紹通孔元件的焊盤設計。通孔元件的封裝與表貼元件的不同在於焊盤，後期在PCB editor 中設計與表貼焊盤一致，不再介紹。
以3pin的1.27mm間距的排針設計為例，開啟Pad Designer工具，新建一個.pad檔案，設定通孔形狀為圓形，直徑0.7mm，如下圖所示：
第一步修改單位為mm；第二步設定通孔形狀為圓形，第三步選擇孔的金屬化型別為plated（金屬化）；第四步設定孔直徑0.7mm;第五步設定孔上顯示的字元（不太清楚啥作業）；
接下來設定Layer層：Layer層設定如下圖所示：
通孔設計single layer mode 不要勾選，設定層數相比表貼多了DEFAULT INTERNAL（中間層）、END LAYER（底層）、SOLDMASK_BOTTOM（阻焊層底層）、PASKETMASK_BOTTOM（助焊層底層），開始層，中間層和底層還增加了Thermal pad（熱風焊盤）和anti pad(反焊盤)。本文選擇焊盤直徑1mm,阻焊層相應稍大一些。由於本次設計的板層少，所以沒有新增熱風焊盤和反焊盤，如果新增的話尺寸也要比Regular pad稍大一些。最後儲存焊盤檔案後，就可在PCB Editor中呼叫焊盤設計封裝了（過程同上）。
以上是PCB封裝的設計流程，本人也是剛剛開始畫封裝，內容諸多不足之處歡迎指正。
還有一個部落格對PCB封裝的設計介紹的也很詳細，需要的可以參考：
https://www.cnblogs.com/dongfengweixiao/p/5819625.html
接下來會陸續更新PCB佈局佈線設計！！！
本文使用的是Cadence 16.6，使用Orcad畫原理圖，匯出網表在Allegro中畫PCB。Allegro PCB封裝設計要用的工具有Pad designer和PCB editor。
PCB封裝是PCB設計的第一步，PCB封裝設計錯誤，後果不堪設想，所以如果有現成的經過驗證的封裝，儘量用現成的，尤其是對新手來說。Allegro提供了可以從PCB圖中提取封裝的強大功能，所以在設計時如果有PCB圖，可以直接提取封裝。利用Allegro提取封裝的方法如下：
（１）首先利用PCB Editor開啟一個PCB圖，點選File，再選擇Export，選擇Library，開啟如下介面，預設全部輸出，不用更改，選擇一個輸出路徑後，點選Export，就成功將PCB圖中的封裝匯出了。
如果沒有現成的封裝，那就只能自己設計了。Allegro的PCB封裝設計和AD不同，將焊盤設計獨立出來，使用Pad Designer設計焊盤，然後在PCB editor中呼叫設計好的焊盤，組成元件的封裝。所以PCB封裝設計可以分為兩步：
1、焊盤設計：焊盤可以分為表貼式和通孔式焊盤。表貼式的封裝例如貼片電阻電容、IC晶片等。以M95512 SPI EEPROM為例介紹設計步驟：
（１）檢視晶片手冊，讀懂引數：晶片手冊一般會給出晶片封裝的結構尺寸，正確讀懂晶片封裝是第一步：如下圖是M95512晶片的封裝，晶片資料截圖如下：
晶片手冊中還給出了推薦的焊盤設計，如下圖所示：
焊盤寬0.6mm，長(6.7-3.9)/2=1.4mm。有了這兩個資訊就可以設計焊盤了。
（2）開啟Pad Desgner，新建一個.pad檔案如下圖所示：
建立好以後就可以開始焊盤設計了。設計介面的單位可以選mil或者mm，本文選擇以mm為單位。對於表貼焊盤，不需要挖孔，所以Parameter頁面不需要做任何更改，只需在Layer層設定尺寸：
Layer層用於設定焊盤形狀和尺寸，對於表貼式焊盤，需要勾選single layer mode.接下來設定Begin Layer層，SOLDERMASK_TOP層，PASTMASK_TOP層引數。表貼式焊盤只需要設定regular pad的引數，如下圖所示，選擇形狀，設定長和寬的尺寸。對於特殊焊盤形狀，可以在shape欄選擇FLASH，FLASH檔案在PCB Editor中設計。本文選擇矩形，設定長和寬分別為1.4mm和0.6mm:
BEGIN_LAYER層為頂層，SOLDERMASK_TOP層為阻焊層，要比焊盤尺寸稍大一些，PASTEMASK_TOP是助焊層，和BEGIN_TOP層引數一致即可。設計完成後點儲存，這樣一個焊盤就做好了，接下來就可以在PCB Editor中直接呼叫。
2、元件封裝設計
元件的封裝設計在PCB Editor中完成。開啟PCB editor，選擇Allegro PCB Designer (was performance L)，然後新建一個.dra字尾的檔案。建好的PCB封裝有兩個檔案，分別為.dra字尾的供使用者檢視的檔案，和.psm字尾的PCB工具呼叫的檔案。使用者只需在.dra檔案中設計，設計沒有錯誤儲存後會自動生成.psm檔案。新建檔案如下圖所示：
檔案型別選擇Package symbol，建好檔案後就可以開始封裝設計了。首先設定設計介面的引數，將右側Option選項固定住，方便換層。點選Setup，再點Design Parameter修改設計引數：
本文使用mm為單位，Move origin項可以設定座標原點的位置，這對封裝設計很重要。更改座標原點的方法如下：在畫布隨意位置點選滑鼠左鍵，會在Command命令欄顯示該位置的座標，記下該座標，填入Move origin選項中，就可以將座標原點定位到滑鼠點選的地方了：
接下來在Setup工具欄中選擇Grid，設定柵格尺寸：
設定柵格間距0.1mm。設計介面設定好以後，需要將.pad檔案所在路徑新增到Package Search路徑，否則系統預設只會在系統指定路徑下尋找，新增方法如圖所示：
新增以後，在layout工具欄中選擇pin，在option中找到之前建立的.pad檔案：
當可以呼叫焊盤後，真正的元件封裝設計才開始！！
計算每個焊盤所在座標：根據上面的晶片尺寸，引腳中心間的間距1.27mm，上下兩排引腳的間距3.9mm。設計時將第一個引腳放在座標原點位置作為參考，調出焊盤後不要直接放，在Command欄輸入x 0 0，就可以將焊盤放到指定位置：
第二個引腳和第一個引腳相距1.27mm，所以對應座標x 1.27 0,以此類推，第四個引腳座標x 3.81 0.這樣第一排座標就放好了，如下圖：
接下來放上面的4個焊盤，座標原點位置的焊盤中心距離上面焊盤1.4+3.9=5.3mm，所以對應座標x 0 5.3,第二個焊盤x 1.27 5.3以此類推，這樣就將所有焊盤放置完成：
焊盤放置完成後，加下來放置Place_Bound_TOP層，該層用於標註元件體位置，佈局時其他元件侵入該區域會DRC錯誤。選擇Shape->Rectangular,選擇矩形，然後在option中選擇Place_Bound_TOP層，在option中可以設定矩形的尺寸：該層的尺寸一般比元件體略大一點，根據測量，晶片封裝尺寸為4.4x6.7，元件體尺寸為5.0x6.2，本文選擇5.2x6.9,設計如下：
接下來加silkscreen_top,該層用於顯示晶片位置，是實實在在出現在PCB板上的，新增導線，設定0.1mm粗，如下圖所示：
接下來新增Assembly Top層，該層用於機械焊時為機器提供晶片位置，指的是元件體所在位置，比理論值稍大即可，理論值4x5，本文選擇4.1x5.2:導線寬度設為0：
最後一步：新增assembly top 和silkscreen TOP層的Lable。選擇工具欄layout->lables->refdef，在option中選中對應層，新增lable後，封裝製作完成！！
至此，一個PCB封裝就製作完成了，在orcad中為元件新增該封裝的方法是：選中元件符號，雙擊滑鼠顯示proprity，在PCB footprint欄新增封裝名稱即可。點選右鍵show footprint可以檢視封裝。
第一次可能顯示error :Allegro foot xxx was not find in the serach path,
原因是元件封裝搜尋路徑沒有新增進來，解決辦法是找到capture.ini檔案，在裡面新增封裝檔案路徑。Cadence 有很多的Capture.ini檔案，而只有一個新增封裝路徑是好使的。在第一次開啟Orcad時，Command命令視窗會顯示呼叫的Capture.ini檔案位置，對應修改即可，還有一個方法是直接在Cadence安裝盤下搜尋Capture.ini檔案，然後挨個嘗試修改與Cadence相關的Capture檔案，直到能在orcad中顯示封裝（大概有3個Capture檔案）
以上是表貼元件的封裝建立過程，接下來介紹通孔元件的焊盤設計。通孔元件的封裝與表貼元件的不同在於焊盤，後期在PCB editor 中設計與表貼焊盤一致，不再介紹。
以3pin的1.27mm間距的排針設計為例，開啟Pad Designer工具，新建一個.pad檔案，設定通孔形狀為圓形，直徑0.7mm，如下圖所示：
第一步修改單位為mm；第二步設定通孔形狀為圓形，第三步選擇孔的金屬化型別為plated（金屬化）；第四步設定孔直徑0.7mm;第五步設定孔上顯示的字元（不太清楚啥作業）；
接下來設定Layer層：Layer層設定如下圖所示：
通孔設計single layer mode 不要勾選，設定層數相比表貼多了DEFAULT INTERNAL（中間層）、END LAYER（底層）、SOLDMASK_BOTTOM（阻焊層底層）、PASKETMASK_BOTTOM（助焊層底層），開始層，中間層和底層還增加了Thermal pad（熱風焊盤）和anti pad(反焊盤)。本文選擇焊盤直徑1mm,阻焊層相應稍大一些。由於本次設計的板層少，所以沒有新增熱風焊盤和反焊盤，如果新增的話尺寸也要比Regular pad稍大一些。最後儲存焊盤檔案後，就可在PCB Editor中呼叫焊盤設計封裝了（過程同上）。
以上是PCB封裝的設計流程，本人也是剛剛開始畫封裝，內容諸多不足之處歡迎指正。
還有一個部落格對PCB封裝的設計介紹的也很詳細，需要的可以參考：
https://www.cnblogs.com/dongfengweixiao/p/5819625.html
接下來會陸續更新PCB佈局佈線設計！！！