PCB设计之“如何使用Allegro建立Pad”

硬件助手 2020-08-11 00:00

本文主要介绍如何使用Allegro的Pad Designer/Padstack Editor建立焊盘。

使用Allegro进行PCB设计都会遇到建立Pad的过程,本文从Pad的基本概念入手,详细介绍SMT Pad和Thru Pad的建立过程。


Pad的基本概念

1、元件的物理焊盘

  • Regular Pad(规则焊盘)。有圆形、方形、椭圆形、矩形、八边形、任意形状(Shape)。

Regular Pad主要是与Top Layer,Bottom Layer,Internal Layer等所有的正片进行连接(包括布线和覆铜)。一般应用在顶层,底层,和信号层,因为这些层较多用正片。

  • Thermal Relief(热风焊盘)。有圆形、方形、椭圆形、矩形、八边形、任意形状(Shape)。

  • Anti Pad(隔离焊盘)。用于防止管脚和其他网络相连。有圆形、方形、椭圆形、矩形、八边形、任意形状(Shape)。

Thermal Relief(热风焊盘)和Anti Pad(隔离盘),主要是与负片进行连接和隔离绝缘。一般应用在VCC或GND等内电层,因为这些层较多用负片。但是我们在Begin Layer和End Layer也设置Thermal Relief(热风焊盘),Anti Pad(隔离盘)的参数,那是因为Begin Layer和End Layer也有可能做内电层,也有可能是负片。

综上所述,也就是说,对于一个固定焊盘的连接,如果你这一层是正片,那么就是通过你设置的Regular Pad与这个焊盘连接,ThermalRelief(热风焊盘),Anti Pad(隔离盘)在这一层无任何作用。如果这一层是负片,就是通过Thermal Relief(热风焊盘),AntiPad(隔离盘)来进行连接和隔离,Regular Pad在这一层无任何作用。当然,一个焊盘也可以用Regular Pad与Top Layer的正片同网络相连,同时,用Thermal Relief(热风焊盘)与GND内电层的负片同网络相连(比如GND引脚,在Top和Bot层用正片,在GND层用负片)。

2、阻焊层(Solder Mask)

Solder Mask,是指板子上要上绿油的部分。因为阻焊层使用的是负片输出,所以实际有Solder Mask的部分在阻焊层的形状映射到板子上以后,并不是上了绿油阻焊,反而是露出了铜皮(有阻焊层的地方,不会上绿油而是镀锡)。通常为了增大铜皮的厚度,采用阻焊层上划线去绿油,然后加锡达到增加铜线厚度的效果。

3、助焊层(Paste Mask)

机器贴片的时候用的。对应着所有贴片元件的焊盘,在SMT加工时,通常采用一块钢板,将PCB上对应着元器件焊盘的地方打孔,然后钢板上上锡膏,PCB在钢板下的时候,锡膏漏下去,也就刚好每个焊盘上都能沾上焊锡,所以通常助焊层不能大于实际的焊盘的尺寸。用“<=”最恰当不过。

4、预留层(Film Mask)

用于添加用户自定义信息。


SMT Pad的层和尺寸

SMT Pad的层及相关层的尺寸主要如下:

  • Begin Layer

  • Regular Pad具体尺寸根据实际封装的大小进行设置。

  • Thermal Relief通常要比规则焊盘尺寸大20mil,如果Regular Pad尺寸小于40mil,需要适当减小尺寸差异。

  • Anti Pad通常要比规则焊盘尺寸大20mil,如果Regular Pad尺寸小于40mil,需要适当减小尺寸差异。

  • Solder Mask通常比规则焊盘大4mil。


  • Paste Mask通常≤规则焊盘。


  • Film Mask应用比较少,用户自己设定。





SMT Pad设计流程

表贴焊盘只需设置Begin Layer、Solder Mask_TOP、Paste Mask_TOP层的Regular Pad。



详细步骤如下:
  • 选择Single layer mode
  • Views一栏选择Top
  • Begin Layer,Regular Pad的尺寸根据实际大小确定
  • Solder Mask_TOP(表贴焊盘只有一面),比Begin Layer的Regular Pad大6mil。
  • Paste Mask_TOP(表贴焊盘只有一面),与Begin Layer的Regular Pad一样。
  • 对于一些高速应用的组容感(如高速ADC、高速信号等),焊盘可以考虑做成圆形、椭圆形、多边形等,Cut the corner region could decrease the edge effect inthe process, and decrease the mismatch.



Through Pad的层和尺寸

Through Pad的层及相关层的尺寸主要如下:

  • Begin Layer和End Layer
  • Regular Pad的尺寸比Drill Diameter的尺寸至少大16mil

至少钻孔尺寸 + 16mil (钻孔尺寸 < 50)

至少钻孔尺寸 + 30mil (钻孔尺寸 >= 50)

至少钻孔尺寸 + 40mil (钻孔为矩形或椭圆形)

  • Thermal Relief 和 Anti Pad要比Regular Pad的尺寸大20mil

  • DEFAULT INTERNAL:中间层
  • DRILL_SIZE:实际PIN尺寸+ 10mil
  • Regular Pad:
至少钻孔尺寸 + 16mil (钻孔尺寸 < 50)
至少钻孔尺寸 + 30mil (钻孔尺寸 >= 50)
至少钻孔尺寸 + 40mil (钻孔为矩形或椭圆形)
  • Thermal Pad:
Inner Diameter:内孔尺寸:钻孔尺寸 + 16mil
Outer Diameter外孔尺寸:钻孔尺寸 + 30mil
Wed Open开口尺寸:

  12:钻孔尺寸 <= 10mil

  15:钻孔尺寸 11~40 mil

  20:钻孔尺寸 41 ~ 70mil

  30:钻孔尺寸 71~170mil

  40:钻孔尺寸 171 以上

保证连接处的宽度不小于10mil
Angle:45
  • Anti Pad:钻孔尺寸+30mil
  • Solder Mask, 通常比规则焊盘大6mil。
  • Paste Mask, 通常≤规则焊盘。

:贴片焊盘要有Solder Mask_TOP和Paste Mask_TOP。通孔要有Solder Mask_TOP和Solder Mask_BOTTOM,因为两边都要露在外面。盲孔要有Solder Mask_TOP,因为一边露在外面。 埋孔焊盘不需要Solder Mask和Paste Mask,因为都在里面。

Through Pad的层和尺寸

Through Pad的制作流程如下:

第一步先设置钻孔参数:

  • 选择单位:Mils/Milimeter等
  • 设置精度:
  • 选择钻孔类型:Circle(圆形)Oval(椭圆形)Rectangle(长方形)
  • 选择孔的金属化类型:Plated(金属化孔)Non-Plated(非金属化孔)
  • 设置钻孔尺寸:根据钻孔类型确定。 圆形为钻孔直径,椭圆形和长方形为长和宽
  • 设置公差和偏移(一般不设):
  • 选择钻孔符号:根据钻孔类型确定。 圆形可选不同种类的符号,椭圆形只有Oblong Y,长方形只有Rectangle
  • 设置显示字符:可随便设置,比如A~Z
  • 设置字符大小:根据钻孔类型确定
圆形可以任意设置长和宽
椭圆形和长方形跟钻孔尺寸

第二步进行层叠焊盘设置:

双面焊盘需设置Begin Layer和End Layer,TOP层和BOTTOM层的相关参数。



详细步骤如下:
  • Single layer mode一定不能选
  • Views一栏选择XSection
  • Begin Layer和End Layer
Regular Pad的尺寸比Drill Diameter的尺寸至少大16mil
Thermal Relief 和 Anti Pad要比Regular Pad的尺寸大20mil
  • DEFAULT INTERNAL:中间层

Regular Pad的尺寸比Drill Diameter的尺寸至少大16mil

Thermal Relief 和 Anti Pad要比Regular Pad的尺寸大20mil

  • Solder Mask。 比Begin Layer的Regular Pad大6mil。
  • Paste mask。 与Begin Layer的Regular Pad一样。


过孔部分的设置详细参考之前的文章《PCB设计之“过孔”》。


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