2. 设置“Parameter”选项页
回到“Pad Designer”界面,我们注意到它有两页,我们在“Parameter”页的“Units”的下拉列表框中选择“Mils”,表示以“mil”为单位,该页其它选项可以依照默认值。 3. 设置“Layers”选项页
然后进入“Layers”页,如下图所示:
图3-2 “Pad Designer”的“Layers”选项页
由于我们要设计的焊盘是贴片式焊盘,它只需要在印制板的表层进行设计,所以要选中“Single layer mode”选项。
在该选项页中,主要进行有关焊盘的各个层的设置,各层在选项页的上部显示,如:“BEGIN LAYER”、“DEFAULT INTERNAL”等。对应的设置参数在该选项页的下部,分成“Regular Pad”、“Thermal Relief”、“Anti Pad”三栏进行输入。
我们首先选中“BEGIN LAYER”层,它表示印制板的表层,我们先设置“Regular Pad” (表示焊盘本身的尺寸)栏中的各项:在“Geometry”项中选择“Rectangle”,表示该焊盘为矩形;然后分别在“Width”和“Height”项中输入“37”和“39”由此设定焊盘的宽度和高度。我们再看看“Thermal Relief”栏目,它表示热风焊盘的尺寸(所谓热风焊盘是指在本焊盘与大面积覆铜为同一网络时,本焊盘与覆铜部分半隔离区域的大小),显然它的尺寸比大于焊盘本身大20mil,在这里我们分别设置为53和55。我们再看看“Anti Pad”栏目,它表示反焊盘的尺寸(所谓反焊盘是指在本焊盘与大面积覆铜不是同一网络时,本焊盘与覆铜部分隔离区域的大小),在这里我们也分别设置为53和55。
然后再选中“PASTEMASK_TOP”层,通常它比“BEGIN LAYER”层尺寸略大,所以也是在“Geometry”项中也选择“Rectangle”,在“Width”和“Height”项中输入“41”和“43”。“PASTEMASK_TOP”层是指在实际在PCB板上焊接元件时,为焊盘涂上锡膏的钢模板的尺寸。
我们再选中“SOLDERMASK_TOP”层,也只需要设置“Regular Pad”栏中的各项:它一般比焊盘本身稍大,在“Geometry”项中选择“Rectangle”;然后分别在“Width”和“Height”项中也输入“43”和“45”由此设定了宽度和高度。“SOLDERMASK_TOP”层是指不涂布阻焊层的大小(也称阻焊盘)。
设置完成后,可以在“Views”栏中看到焊盘的视图,其中“XSection”表示X方向的切面视图,“Top”表示顶视图。
完成上述设置后就可以存盘了。 二. 设计通孔焊盘
在Cadence中,通孔型焊盘的设计比贴片式要复杂一些。下面我们设计一个用于DIP封装的通孔型焊盘。 1. 通孔型焊盘的结构
要在PCB板上制作一个通孔型焊盘,首先要在双面铜箔板上进行钻孔,由于铜箔板内层是不导电的,所以这时顶层和底层是不导通的。然后通过电镀的方法,在孔的内壁上镀上金属,从而使上下导通。当然像贴片式焊盘一样,在通孔焊盘的顶层和底层也需要设置“PASTEMASK”和“SOLDERMASK”。如果这个通孔型焊盘还用于多层PCB板,由于多层PCB板的内层往往使用负片(即见到线条的地方没有铜箔、没有线条的地方有铜箔),这时它与内层电路的连接是采用“Flash”形式,所以在中间层又需要“Flash”焊盘。下图表示了一个典型的通孔型焊盘的结构刨面:
图3-3 通孔型焊盘的结构
2. 焊盘参数的确定
为了确定通孔焊盘上各个尺寸,我们应该查找技术文档,下图就是一个采用DIP封装的集成电路的封装尺寸图:
图3-4 DIP封装的集成电路的封装尺寸图
从图3-3知道采用DIP封装的集成电路的引脚,其最大宽度为0.022英寸,即22mil。
我们通常可以用以下公式确定通孔型焊盘的各个尺寸: DRILL_SIZE >= PHYSICAL_PIN_SIZE + 10MIL
Regular Pad >= DRILL_SIZE + 16MIL (DRILL_SIZE<50)(0.4mm 1.27) Regular Pad >= DRILL_SIZE + 30MIL (DRILL_SIZE>=50)(0.76mm 1.27) Regular Pad >= DRILL_SIZE + 40MIL (钻孔为矩形或椭圆形时)(1mm) Anti Pad = DRILL_SIZE + 30MIL 0.76mm SOLDERMASK = Regular_Pad + 6MIL 0.15mm PASTEMASK = Regular Pad
(Flash焊盘和热风焊盘的尺寸后面专门介绍)
根据上述公式,可以给出我们所需要的焊盘的各个尺寸:
引脚尺寸=22mil 钻头直径=(引脚尺寸+10mil)=32mil 正规焊盘直径>=(钻头直径+16mil)(钻头直径<50)=55mil 反焊盘直径=(钻头直径+30mil)=62mil 钢模板直径=正规焊盘直径=55mil 无阻焊剂直径=(正规焊盘直径+6mil)=61mil 3. “Flash”焊盘的制作
通过对通孔型焊盘结构的学习,我们知道通孔型焊盘可能与位于PCB板内电层的电源层或地线层相连,一般内电层是以负片形式出现的。在通常情况下,这些电源层、地线层都采用大面积覆铜的形式,如果焊盘的四周都与大面积的覆铜
相连,则会给元件的拆卸带来很大的困难。制作Flash焊盘的目的,是在焊盘与大面积覆铜的(且负片形式的)内电层相连,我们设计的Flash焊盘,只在一定方向上与覆铜连接,而不是在360°方向上与覆铜都有连接,这样就便于元件的拆卸了。
下图是一个Flash焊盘的例子:
图3-5 Flash焊盘
在图3-5上,我们看到4个小块。由于Flash焊盘是用于负片的,所以在PCB板上,这4个小块(对应的铜箔)是被去除的,而其余黑色部分是保留铜箔的。我们还应注意到,4个小块是两个同心圆切割而成的,所以我们就把这两个同心圆的直径称为Flash焊盘的内径(Inner Diameter)和外径(Outer Diameter),而两个小块之间的宽度称为连线宽度(Wed Open)。另外,连线的方向与水平方向成45°角。
我们通常这样命名Flash焊盘:TRaXbXc-d
其中a是内径,b是外径,c是连线宽度,d是连线与水平方向的夹角。 而相应尺寸的计算公式如下:
a. Inner Diameter: Drill Size + 16mil
b. Outer Diameter: Drill Size + 30mil
c. Spoke : 12 (当Drill Size = 10mil以下)
15 (当Drill Size = 11~40mil) 20 (当Drill Size = 41~70mil) 30 (当Drill Size = 71~170mil) 40 (当Drill Size = 171mil以上) d.Angle:45
所以我们的Flash焊盘命名为:TR48X62X15-45
设计“Flash”焊盘要启动“Allegro”软件,我们在电脑上点击“开始→所有程序→Cadence SPB 16.2→PCB Editor”菜单项,则会出现如下界面:
图3-6 Allegro Package软件的项目
在图3-6中,选择“Allegro PCB Design GXL”,点击“OK”按键后,就启动了“Allegro Package”软件,界面如下图所示:
图3-7 “Allegro Package”软件界面
我们点击“File→New?”菜单项,弹出以下对话框:
图3-8 创建Flash图形文件
如图3-8所示,在Drawing Type栏目中,要选择“Flash symbol”项。 接着我们要设置图纸的大小,点击“Setup→Design Parameters?”,弹出如下“设计属性编辑”对话框: