Cadence 16.6PCB设计之PCB封装设计笔记

好记性不如烂笔头，学过的知识就要记下来，否则没过多久就忘得一干二净，又要重新学习。最新使用Allegro的Orcad画了一块板子，并用Allegro设计PCB。为了避免忘记，在此记个笔记吧！
本文使用的是Cadence 16.6，使用Orcad画原理图，导出网表在Allegro中画PCB。Allegro PCB封装设计要用的工具有Pad designer和PCB editor。

PCB封装是PCB设计的第一步，PCB封装设计错误，后果不堪设想，所以如果有现成的经过验证的封装，尽量用现成的，尤其是对新手来说。Allegro提供了可以从PCB图中提取封装的强大功能，所以在设计时如果有PCB图，可以直接提取封装。利用Allegro提取封装的方法如下：
（１）首先利用PCB　Editor打开一个PCB图，点击File，再选择Export，选择Library，打开如下界面，默认全部输出，不用更改，选择一个输出路径后，点击Export，就成功将PCB图中的封装导出了。

如果没有现成的封装，那就只能自己设计了。Allegro的PCB封装设计和AD不同，将焊盘设计独立出来，使用Pad Designer设计焊盘，然后在PCB editor中调用设计好的焊盘，组成元件的封装。所以PCB封装设计可以分为两步：
1、焊盘设计：焊盘可以分为表贴式和通孔式焊盘。表贴式的封装例如贴片电阻电容、IC芯片等。以M95512 SPI EEPROM为例介绍设计步骤：
（１）查看芯片手册，读懂参数：芯片手册一般会给出芯片封装的结构尺寸，正确读懂芯片封装是第一步：如下图是M95512芯片的封装，芯片资料截图如下：

芯片手册中还给出了推荐的焊盘设计，如下图所示：

焊盘宽0.6mm，长(6.7-3.9)/2=1.4mm。有了这两个信息就可以设计焊盘了。
（2）打开Pad Desgner，新建一个.pad文件如下图所示：

建立好以后就可以开始焊盘设计了。设计界面的单位可以选mil或者mm，本文选择以mm为单位。对于表贴焊盘，不需要挖孔，所以Parameter页面不需要做任何更改，只需在Layer层设置尺寸：

Layer层用于设置焊盘形状和尺寸，对于表贴式焊盘，需要勾选single layer mode.接下来设置Begin Layer层，SOLDERMASK_TOP层，PASTMASK_TOP层参数。表贴式焊盘只需要设置regular pad的参数，如下图所示，选择形状，设置长和宽的尺寸。对于特殊焊盘形状，可以在shape栏选择FLASH，FLASH文件在PCB Editor中设计。本文选择矩形，设置长和宽分别为1.4mm和0.6mm:

BEGIN_LAYER层为顶层，SOLDERMASK_TOP层为阻焊层，要比焊盘尺寸稍大一些，PASTEMASK_TOP是助焊层，和BEGIN_TOP层参数一致即可。设计完成后点保存，这样一个焊盘就做好了，接下来就可以在PCB Editor中直接调用。
2、元件封装设计
元件的封装设计在PCB Editor中完成。打开PCB editor，选择Allegro PCB Designer (was performance L)，然后新建一个.dra后缀的文件。建好的PCB封装有两个文件，分别为.dra后缀的供用户查看的文件，和.psm后缀的PCB工具调用的文件。用户只需在.dra文件中设计，设计没有错误保存后会自动生成.psm文件。新建文件如下图所示：

文件类型选择Package symbol，建好文件后就可以开始封装设计了。首先设置设计界面的参数，将右侧Option选项固定住，方便换层。点击Setup，再点Design Parameter修改设计参数：


本文使用mm为单位，Move origin项可以设置坐标原点的位置，这对封装设计很重要。更改坐标原点的方法如下：在画布随意位置点击鼠标左键，会在Command命令栏显示该位置的坐标，记下该坐标，填入Move origin选项中，就可以将坐标原点定位到鼠标点击的地方了：

接下来在Setup工具栏中选择Grid，设置栅格尺寸：

设置栅格间距0.1mm。设计界面设置好以后，需要将.pad文件所在路径添加到Package Search路径，否则系统默认只会在系统指定路径下寻找，添加方法如图所示：

添加以后，在layout工具栏中选择pin，在option中找到之前建立的.pad文件：

当可以调用焊盘后，真正的元件封装设计才开始！！
计算每个焊盘所在坐标：根据上面的芯片尺寸，引脚中心间的间距1.27mm，上下两排引脚的间距3.9mm。设计时将第一个引脚放在坐标原点位置作为参考，调出焊盘后不要直接放，在Command栏输入x 0 0，就可以将焊盘放到指定位置：

第二个引脚和第一个引脚相距1.27mm，所以对应坐标x 1.27 0,以此类推，第四个引脚坐标x 3.81 0.这样第一排坐标就放好了，如下图：

接下来放上面的4个焊盘，坐标原点位置的焊盘中心距离上面焊盘1.4+3.9=5.3mm，所以对应坐标x 0 5.3,第二个焊盘x 1.27 5.3以此类推，这样就将所有焊盘放置完成：

焊盘放置完成后，加下来放置Place_Bound_TOP层，该层用于标注元件体位置，布局时其他元件侵入该区域会DRC错误。选择Shape->Rectangular,选择矩形，然后在option中选择Place_Bound_TOP层，在option中可以设置矩形的尺寸：该层的尺寸一般比元件体略大一点，根据测量，芯片封装尺寸为4.4x6.7，元件体尺寸为5.0x6.2，本文选择5.2x6.9,设计如下：

接下来加silkscreen_top,该层用于显示芯片位置，是实实在在出现在PCB板上的，添加导线，设置0.1mm粗，如下图所示：

接下来添加Assembly Top层，该层用于机械焊时为机器提供芯片位置，指的是元件体所在位置，比理论值稍大即可，理论值4x5，本文选择4.1x5.2:导线宽度设为0：

最后一步：添加assembly top 和silkscreen TOP层的Lable。选择工具栏layout->lables->refdef，在option中选中对应层，添加lable后，封装制作完成！！

至此，一个PCB封装就制作完成了，在orcad中为元件添加该封装的方法是：选中元件符号，双击鼠标显示proprity，在PCB footprint栏添加封装名称即可。点击右键show footprint可以查看封装。
第一次可能显示error :Allegro foot xxx was not find in the serach path,

原因是元件封装搜索路径没有添加进来，解决办法是找到capture.ini文件，在里面添加封装文件路径。Cadence 有很多的Capture.ini文件，而只有一个添加封装路径是好使的。在第一次打开Orcad时，Command命令窗口会显示调用的Capture.ini文件位置，对应修改即可，还有一个方法是直接在Cadence安装盘下搜索Capture.ini文件，然后挨个尝试修改与Cadence相关的Capture文件，直到能在orcad中显示封装（大概有3个Capture文件）

以上是表贴元件的封装建立过程，接下来介绍通孔元件的焊盘设计。通孔元件的封装与表贴元件的不同在于焊盘，后期在PCB editor 中设计与表贴焊盘一致，不再介绍。
以3pin的1.27mm间距的排针设计为例，打开Pad Designer工具，新建一个.pad文件，设置通孔形状为圆形，直径0.7mm，如下图所示：

第一步修改单位为mm；第二步设置通孔形状为圆形，第三步选择孔的金属化类型为plated（金属化）；第四步设置孔直径0.7mm;第五步设置孔上显示的字符（不太清楚啥作业）；
接下来设置Layer层：Layer层设置如下图所示：

通孔设计single layer mode 不要勾选，设置层数相比表贴多了DEFAULT INTERNAL（中间层）、END LAYER（底层）、SOLDMASK_BOTTOM（阻焊层底层）、PASKETMASK_BOTTOM（助焊层底层），开始层，中间层和底层还增加了Thermal pad（热风焊盘）和anti pad(反焊盘)。本文选择焊盘直径1mm,阻焊层相应稍大一些。由于本次设计的板层少，所以没有添加热风焊盘和反焊盘，如果添加的话尺寸也要比Regular pad稍大一些。最后保存焊盘文件后，就可在PCB Editor中调用焊盘设计封装了（过程同上）。
以上是PCB封装的设计流程，本人也是刚刚开始画封装，内容诸多不足之处欢迎指正。
还有一个博客对PCB封装的设计介绍的也很详细，需要的可以参考：
https://www.cnblogs.com/dongfengweixiao/p/5819625.html
接下来会陆续更新PCB布局布线设计！！！