Cadence_16.6高速电路板设计与仿真.pdf - 第249页

盘， 则 涉及 到 穿孔 所 经过 的 每一 层 ；若 是 贴片 元 器件 的 焊盘 ， 一般 在 顶层 “ T o p O v e r l a y （ 丝 印层 ） ” 绘 制。 9 . 1 . 1 常用 封 装介 绍 总体 上 讲 ， 根 据 元 件 采 用 安 装 技 术 的 不 同 ， 可 分 为 插 入 式 封 装 技 术 （ T h r o u g hH o l e T e c h n o l o g y ， T H T ）…

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第 9章　创建 PCB封装库
由于电子元器件技术的不断更新，Allegro丰富的元件封装库资源依然无法满足实际电
路设计的需求，因此新的封装库的创建迫在眉睫。
本章着重讲解如何完整的创建元件封装，分别详细介绍焊盘设计与封装设计。
知识点
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封装的基本概念
●
焊盘设计
●
封装设计
9.1　封装的基本概念
所谓封装是指安装半导体集成电路芯片用的外壳，它不仅起着安放、固定、密封、保护
芯片和增强电热性能的作用，而且还是芯片内部世界与外部电路沟通的桥梁。随着电子技术
的飞速发展，集成电路的封装技术也发生了很大的变化，从开始的 DIP、QFP、PGA、BGA
到 CSP，然后发展到 MCM，封装技术越来越先进。芯片的引脚数越来越多，间距越来越小，
重量越来越轻，工作频率越来越高，可靠性越来越强，耐温性越来越好，使用起来也越来越
方便。
芯片的封装在 PCB板上通常表现为一组焊盘、丝印层上的边框及芯片的说明文字。焊
盘是封装中最重要的组成部分，用于连接芯片的引脚，并通过印制板上的导线连接印制板上
的其他焊盘，进一步连接焊盘所对应的芯片引脚，完成电路板的功能。在封装中，每个焊盘
都有唯一的标号，以区别于封装中的其他焊盘。丝印层上的边框和说明文字主要起指示作
用，指明焊盘组所对应的芯片，方便印制板的焊接。焊盘的形状和排列是封装的关键组成部
分，确保焊盘的形状和排列正确才能正确地建立一个封装。对于安装有特殊要求的封装，边
框也需要绝对正确。
元器件封装就是元器件的外形和引脚分布图。电路原理图中的元器件只是表示一个实际
元器件的电气模型，其尺寸、形状都是无关紧要的。而元器件封装是元器件在
PCB设计中
采用的，是实际元器件的几何模型，其尺寸至关重要。元器件封装的作用就是指示出实际元
器件焊接到电路板上时所处的位置，并提供焊点。
元件的封装信息主要包括两个部分：外形和焊盘。元器件的外形 （包括标注信息） 一
般在 “TopOverlay（丝印层）” 上绘制。而焊盘的情况就要复杂一些，焊盘有两个英文名
字，分别是 land和 pad，Land用于可表面贴装的元件，代表二维的表面特征；pad用于可插
件的元件，代表三维的特征。二者可以交替使用，但是在功能上是有区别的。若是可插式焊
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盘，则涉及到穿孔所经过的每一层；若是贴片元器件的焊盘，一般在顶层 “TopOverlay（丝
印层）” 绘制。
9.1.1　常用封装介绍
总体上 讲，根 据元件采 用安装技 术的不同，可分为 插入式封 装 技 术 （ThroughHole
Technology，THT）和表贴式封装技术 （SurfaceMountedTechnology，SMT）。
1）插入式封装元件安装时，元件安置在板子的一面，将引脚穿过 PCB板焊接在另一面
上。插入式元件需要占用较大的空间，并且要为每只引脚钻一个孔，所以它们的引脚会占据
两面的空间，而且焊点也比较大。但从另一方面来说，插入式元件与 PCB连接较好，机械
性能好。例如，排线的插座、接口板插槽等类似的封装都需要一定的耐压能力，因此，通常
采用 THT封装技术。
2）表贴式封装的元件，引脚焊盘与元件在同一面。表贴元件一般比插入式元件体积
要小，而且不必为焊盘钻孔，甚至还能在 PCB板的两面都焊上元件。因此，与使用插入
式元件的 PCB比起来，使用表贴式元件的 PCB板元件布局要密集很多，体积也就小很多。
此外，表贴式封装 元件 也比 插入 式元件 要 便宜一 些，所以现 今 的 PCB广泛采 用 表贴式
元件。
3）元件封装可以大致分成以下几种：
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BGA （BallGridArray）：球栅阵列封装。因其封装材料和尺寸的不同还可细分成不同
的 BGA封装，如 CBGA （陶瓷球栅阵列封装）、
μ
BGA （小型球栅阵列封装）等。
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PGA （PinGridArray）：插针栅格阵列封装技术。这种技术封装的芯片内外有多个方
阵形的插针，每个方阵形插针沿芯片的四周间隔一定距离排列，根据引脚数目的多
少，可以围成
2～5圈。安装时，将芯片插入专门的 PGA插座。该技术一般用于插拔
操作比较频繁的场合，如个人计算机 CPU。
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QFP（QuadFlatPackage）：方形扁平封装，为当前芯片使用较多的一种封装形式。
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PLCC （PlasticLeadedChipCarrier）：有引线塑料芯片载体。
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DIP（DualIn－linePackage）：双列直插封装。
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SIP（SingleIn－linePackage）：单列直插封装。
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SOP（SmallOut－linePackage）：小外形封装。
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SOJ（SmallOut－lineJ－LeadedPackage）：J形引脚小外形封装。
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CSP（ChipScalePackage）：芯片级封装，这是一种较新的封装形式，常用于内存条
中。在
CSP的封装方式中，芯片是通过一个个锡球焊接在 PCB板上，由于焊点和
PCB板的接触面积较大，所以内存芯片在运行中所产生的热量可以很快地传导到 PCB
板上并散发出去。另外，CSP封装芯片采用中心引脚形式，有效地缩短了信号的传导
距离，其衰减随之减少，芯片的抗干扰、抗噪性能也能得到大幅提升。
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Flip－Chip：倒装焊芯片，也称为覆晶式组装技术，是一种将 IC与基板相互连接的先
进封装技术。在封装过程中，
IC会被翻覆过来，让 IC上面的焊点与基板的接合点相
互连接。由于成本与制造因素，使用 Flip－Chip接合的产品通常根据 I／O数多少分为
两种形式，即低 I／O数的 FCOB （FlipChiponBoard） 封装和高 I／O数的 FCIP （Flip
ChipinPackage） 封装。Flip－Chip技术应用的基板包括陶瓷、硅芯片、高分子基层
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板及玻璃等，其应用范围包括计算机、PCMCIA卡、军事设备、个人通信产品、钟表
及液晶显示器等。
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COB （ChiponBoard）：板上芯片封装。即芯片被绑定在 PCB上，这是一种现在比较
流行的生产方式。COB模块的生产成本比 SMT低，并且还可以减小模块体积。
9.1.2　封装文件
在 Allegro设计过程中经常会使用到不同的符号文件类型，主要可分为元件封装符号及
格式图符号。
1）元件封装符号。元件封装是电子元件的物理表示，如电容、电阻、连接器、晶体管
等，每个元件封装都包含着元件的引脚，可以作为互联时连接线的连接点。
2）格式符号。格式符号是指包含图示大小、版本定义、设计者、设计日期和公司标志
等信息，是不同公司用于对设计图例规范化的各视图。
3）编辑号的图示文件可以转化为以下不同种类的符号文件。
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元件封装符号，后缀为 “.psm”。
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结构图符号，后缀为 “.bsm”。
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格式图符号，后缀为 “.osm”。
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填充图示符号，后缀为 “.ssm”。
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Flash符号，后缀为 “.fsm”。
9.2　焊盘设计
在建立元件封装时，需要将每个引脚放到封装中，放置引脚的同时需要在库中寻找相对
应的焊盘，即元件封装的每个引脚都必须有一个焊盘与之相对应。Allegro会将每个引脚对
应的焊盘名存储起来。焊盘文件的后缀名为 “.pad”。
当元件的封装符号添加到设计中时，Allegro从焊盘库复制元件封装的每个引脚对应的
焊盘数据，并且从元件的封装库中复制元件的封装数据。
9.2.1　焊盘分类
所有的焊盘都包括两方面：焊盘尺寸和焊盘形状；钻孔的尺寸和显示的符号。下面简单
介绍焊盘的不同分类：
1.按照外形
按照焊盘的外形一般分为 “ShapeSymbol（外形符号）” 与 “FlashSymbol（花焊盘）”
两种。
2.按照引脚
元件的封装引脚按照与焊盘的连接方式分为表贴式与直插式，而对应的焊盘则分为贴片
焊盘与钻孔焊盘，表
9－1中显示了这两种焊盘的命名规则。
贴片式焊盘在电气层只需要对顶层、顶层加焊层、顶层阻焊层进行设置，而且只需要对
常规焊盘设置，而钻孔焊盘则设置相对较多。
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