PADS制作4层PCBA板的练习(全面)

PADS制作4层PCBA板的练习
在这里使用Orcad和PADS9.3来进行4层板的PCBA制作。

线路图参看博文“Allegro制作4层PCBA板的练习-非接触式传感器”
步骤一: 软件的安装
首先是关于安装,由于是来自不同家的软件,在license方面为存在冲突,不过据说Allegro16.5和PADS9.3共同安装不会产生冲突。

Allegro16.5和之前的版本不同,16.5开始使用用户变量存放allegro的路径,系统变量存储mentor路径,这样不会打架；之前的版本都是用的系统变量,如果出现mentor的变量在前面,会无法开启allegro。

我的方法是先装ALLEGRO再装PADS.如果要先PADS的话,你装好PADS后,在环境变里找到“PATH=****”这一项,然后先把路径内容复制起来,等装完ALLEGRO后再把这些内粘贴到新的“PATH=****”里面就可以了。

PADS9.3的认识
PADS9.3的界面
A.系统预设线宽设置
B.整个板子Top正面限高及Bot背面限高
C. Default Font :设置预设字型
D.一般文字线宽 (Line Width) 与大小 (Size)
E.元件编号 (Reference Designators) 的线宽 (Line Width) 与大小 (Size)
F.Hatch View
在文件中的RMB是指Right Mouse Button(点鼠标右键)
绘制板框
元件库
选择焊盘,RMB(鼠标右键)-STEP and Repeat,可以对该焊盘进行复制。

若选择Polar,可以将该PAD围成一圆形。

在现有封装的基础上,改变焊盘
选择该封装-RMB-Edit Decal,选择需要改变的焊盘,RMB-Properties...,点击Pad Stack,在Pad Stack Prooperties对话框中可以选择或者改变自己所需要的焊盘。

File - Save Decal As...,可以将新焊盘重新命名并保存到自己的库中。

选择零件-RMB-Save to Library,可以将该零件保存到自己的库中,如下图。

规则设置
铺铜设置
以上图片摘自泓泰的PADS9.3 LAYOUT, 由于本人是菜鸟,刚刚接触PADS9.3,故下载了些相关资料对其做了相关了解。

更多信息请查看后面的相关资源。

以下我们正式开始起航我们的4层板的PCBA制作吧。

步骤一:创建封装
除了标准的0402封装的电阻电容以及标准的SOP-8封装的LMP7702,我们需要建立的封装还有4PIN的连接器CON4_146X50。

Active触点(18个小触点,1个大触点(该触点在做PAD时添加对绿油的覆盖)),另外关于板边的shileld 所添加的过孔我们以创建零件的方式来实现.
首先创建一个属于自己的库,以便在新建立的库中调用新建立的零件。

File-Library, 在Library Manager对话框中,点"Create New Lib...".在这里我命名为PADS_David_lib.pt9。

创建连接器,
进入封装编辑器, Tools-PCB Decal Editor,打开工具栏中的Drafting Toolbar,选择Terminal工具,弹出Add Terminals对话框,选择ok,并放置焊盘。

选中该焊盘,RMB-Pads stacks...,编辑焊盘。

在这里我们要建立的是一个长宽分别为98.43mil,23.62mil的贴片方型PAD。

在分别向下和向右新增焊盘。

选中焊盘-RMB-Step and Repeat...-
焊盘添加完毕,开始添加丝印,选择2D Line,并在指定位置绘制(可通过快捷命令s定位,w定义线宽)
以上是通过手工的方式生成的封装,当然我们也可以Wizard(向导)来生成。

保存封装到指定零件库。

File-Save Decal,
创建Active大触点
进入封装编辑器, Tools-PCB Decal Editor,
创建新的封装,File-New Decal。

进入封装编辑器, Tools-PCB Decal Editor,打开工具栏中的Drafting Toolbar,选择Terminal工具,弹出Add Terminals对话框,选择ok,并在原点放置焊盘(s 0 0)。

或者随意放置,后续可以通过RMB-Properties...,调整该焊盘的放置位置。

选中该焊盘,RMB-Pads Stacks...,编辑焊盘。

在这里我们要建立的是一个直径为1.524mm(60mil)的圆形PAD。

建立圆形PAD完毕,可以添加直径为铜皮
Tools-Options,在Design units中可以选择需要的单位。

(查看铜皮尺寸的方法:RMB-Select Text/Drafting,选择铜皮边缘,RMB-Properties...,即可。

Copper-RMB-Circle,绘制圆形铜皮
保存封装到指定零件库。

File-Save Decal,
创建板添加有过孔的shileld (过孔为C0.5D0.3或C20202)
要求:以原点为圆心,半径为563mil,共100个焊盘数量
首先将焊盘放置于(563,0)的位置,选择该焊盘,RMB(鼠标右键)-STEP and Repeat, 选择Polar, 对该焊盘进行复制。

保存封装到指定零件库并命名为A100_C20202。

File-Save Decal,
IC LMP7702封装的创建
在这里,我们既可以手动创建它,也可以wizard向导来创建,当然由于此零件在其它PCB文件中已有运用,我们可以将其另存到我们指定的库中。

打开具有此零件封装的PCB,RMB-Select Components,选中我们需要的焊盘后,RMB-Edit Decal,进入了封装编辑器,直接File -Save Decal As..., 如下图,我们可以在Library栏调整到我们需要保存的库路径中,Name of PCB Decal中可以重新命名该零件的封装。

步骤二:创建板框及加载网络表
创建板框
板框我们既可以自己绘制也可以通过导入外部的dxf
导入外部dxf的方法:选择工具栏中的Drafting Toolbar,再选择其下的import dxf file工具,选择所需的DXF 外框文件即可。

在这里我们的板框比较简单,只是一个以原点为圆心,半径为591mil的圆。

选择工具栏中的Drafting Toolbar,再选择其下的Board Outline and Cutout工具, RMB-Circle,
s(0 0)定位原点为圆心,s(591,0),定义圆半径为591mil.(可以通过page up/down精确定位)
注意:对于板框,我们可以选择select Board outline后,通过Dimension Toolbar量测其尺寸。

如果需要添加无网络特性的通孔。

我们可以用2D Line在指定位置绘制所需要的通孔,而后RMB - Properties,修改2D Line的Type为Board Cut Out,Width可以设置为5mil, Layer设置为All Layers,OK即可,后续铺铜的时候会自动回避该通孔。

加载网络表
由于我们的线路是采用ORCAD,而PCBA的制作用的是PADS9.3,在用ORCAD生成网络表的时候需要注意。

进入ORCAD界面,Tools-Create Netlist...,进入Other界面。

在Formatters中我们选择orPadspcb.dll (Allegro 16.3),生成的网络表为ECG_LMP7702_SENSOR_,我们将后缀.NET修改为.asc,即ECG_LMP7702_SENSOR_PADS.ASC
系统默认为,请将后缀,net修改为,asc,否则PADS不认可。

网络表生成完毕,我们开始加载它。

打开PADS LAYOUT,File - Imort...,选择刚刚我们生成的网络
表ECG_LMP7702_SENSOR_PADS.ASC
步骤三:加载零件
首先要确保零件库中零件的名称与ORCAD中的封装保持一致。

网络导进来后,其零件也跟随着导进来。

导入网表后出现如下错误。

Can't find part Type item < A100_C20202 >
J2 A100_C20202
Can't find part Type item < SO8_50MIL >
U1 SO8_50MIL
原因分析,生成零件的时候没有同时生成Part Type,以A100_C20202为例。

我们可以进入封装编辑器,Tools-PCB Decal Editor,打开A100_C20202的封装,并保存其Part Type.
退出封装编辑器,重新导入网表,效果如下图。

步骤四:叠层及其过孔的设置
关于叠层,共4层板,Sensor层即ACTIVE层被Shileld层所包裹,TOP层为零件层
关于过孔,shileld和active均使用通空;TOP层所打的过孔为盲孔(V1-2)
设置叠层,Set up - Layer Definition...,点modify,设置为4,OK,再OK即可。

在Name中我们可以对各层重新命名。

设置过孔, Set up - Pad Stacks...,
在Setup - Design Rules... - Default - Routing中,我们可以观察到说设置的叠层结构和所添加的过孔。

步骤五:布局
按照走线最短和零件集中的原则进行布局,另外将4P连接器放置偏远点,其它零件集中以加屏蔽盖。

PADS移动元件时的相关设置与命令。

将零件从一面(如TOP面)移至另一面(如BOT面),选种零件-RMB-Flib Side.
将零件精确定位:选种需要移动的零件,RMB-Properties,
将12个小触点排列在以原点为圆心,直径为865mil的圆上。

将6个小触点排列在以原点为圆心,直径为375mil的圆上。

可以先绘制草图,也可以先计算这12个点(6个点)的坐标位置,而后分别将小触点放置对应位置。

在这里我们的线路图是18个独立的触点,在这里我们可以按照下面制作零件的方式来确定他们各自的坐标点,这样相较于绘制草图来讲会比较精准快捷。

当然更为方便的方法是,可以先将这18个触点整体封包成一个零件,如下图所示。

网络线不显示的设置
Setup- Display Colors- connection 的颜色选择和背景颜色一样就不显示了
以下为布局后的效果图
步骤六:布线
走线集中在TOP层,BOT层不允许有走线。

只有一个仅有的过孔(通孔)连到TOP层。

另外4P连接器到屏蔽盖内零件的走线通过TOP到第二层的埋孔来连接。

PADS走线时的相关设置与命令。

设置网络颜色
改变走线线宽
添加过孔
一般我们用L + # + Enter比较多,比如切换到第2层,走线时,直接输入快捷命令l2,再Enter即可。

而且我们常用L + # + Enter来切换层。

改变过孔类型:使用快捷键V ,在按Enter,将弹出vias对话框,此时我们可以选择走线过程中的过孔类型。

设置过孔对:Setup - Drill Pairs
查看间距
步骤七:铺铜
铺铜的相关设置与命令,工具栏
走线完毕,开始铺铜
选择工具栏Copper Pour,RMB-Circle, 圆心为原点s(0,0),在采用Flood即可进行铺铜。

注意
1. 若要删除pour outline,可使用快捷命令po
2.有时我们会发现在GND层没法灌铜(copper pour),那时因为我们没有地网络从TOP层连到GND层,我们可以打个过孔来实现。

3. 铺铜时与相同网络过孔的连接
如L3,所铺的网络为shieled,周边过孔所用的网络也为shieled,如果按照前面的方法可能无法正常铺出铜箔。

选择工具栏Copper Pour,RMB-Circle, 用(Copper Pour)绘制一个圆心为原点s(0,0),半径大于outline的闭合区域。

在Add Drafting中选择SHILELD网络后,再选择Options,勾选Flood over vias.在采用Flood即可进行铺铜(也即覆盖过孔进行灌铜)。

绘制Soler Mask TOP线条
覆铜(copper) 灌铜(copper pour) 以及Plane(平面层)
贴铜(Copper)功能
贴铜/覆铜Copper 与灌铜Copper Pour 的不同点在于,画完Copper 的外形框之后,对其内部全部铺铜,而不避让任何的网络和元件等等目标；而Copper Pour 的外形框完成之后,进行Flood,它将以完全间距的距离避开不同网络的焊盘、过孔等目标,而对于同一网络的目标,采用花孔或者Flood over 进行连接。

覆铜(copper):绘制一块实心铜,从而将覆盖区域内所有的连线和过孔连接起来,而不会考虑是否属于一个网络。

用途:芯片需要大面积覆铜来散热。

电源连接处需要尽可能的宽,可以同覆铜来实现。

不具备自动避让功能。

no plane灌铜(copper pour):仅仅连接有相同网络的过孔,可以通过这个来连接,用于no plane的。

具备自动避让功能的。

必须使用铺铜的命令(COPPER POUR),用法同外层线路,不会自动移除独立焊盘,可走线,不可以在大块铜皮上进行其他网络的分割。

也就是说不能出现大块铜皮包围小块铜皮的现象。

可以走线。

split/mixed(分割平面层):用于split/mixed平面类型的,用Plane connect来进行连接。

必须使用内层分割命令(PLane AREA),可自动移除内层独立焊盘,可走线,可以方便的在大片铜皮上进行其他网络的分割,内层分割的智能化较高。

可以走线。

PADS中Flood和Hatch的区别
flood比较正确的说法应该叫灌铜,是指对用(Copper Pour)画幅出来的闭合区域根据设定规则进行铺铜的一个动作。

而铺铜是指用Copper手动画铜皮。

如何修剪铜皮
首先用2D Line绘制需要削减的区域,
再选择2D Line,RMB - Properties, 将2D Line的Type修改为Copper Cut Out.
注意:绘制完闭合的Copper Cut Out后,需要重新铺下铜
如何处理丝印
步骤八:验证设计资料
首先验证设计资料Design Verification Tools - Verify Design - Clearance
步骤九:生成钻孔文件和光绘文件File - Report
File - CAM
添加TOP层
添加Drill层
钻孔文件*.drl的生成
在Define CAM Documents中点击Add, Document Name中选NC Drill,其默认只有Through vias,若有盲埋孔, 可在Add Document中点击Options,勾选Partial vias,并在Drill Pair中选择。

如果Drill层有不同类型的过孔,我们可以生成多个Drill层以区分,如下图所示。

添加钻孔标注文件
依次添加钻孔标注文件,Drill-Top,Drill-L1,Drill-L3,Drill-Bot
出gerber的层数及命名规则
TSMD-正面钢网层
TSILK-正面丝印
TMASK-正面漏铜层
L1-Ln
BSMD-背面钢网层
BSILK-背面丝印
BMASK-背面漏铜层
drill_drawing
NC_drill
(a)TOP: (走线层,包括电源和地)
PADS:Board Outline / Pads / Traces / Vias /Copper
(b) GND:Board Outline / Pads / Traces / Vias /Copper
(e)VCC: Board Outline / Pads / Traces / Vias /Copper
(f)BOTTOM:Board Outline / Pads / Traces / Vias /Copper
(g) SILKSCREEN_TOP: (丝印层)
TOP: Ref.Des, (注意:要将默认的Part Types取消)
SILKSCREEN Top:Board Outline / Text / Lines /Outlines /Ref.Des
(h) SILKSCREEN_BOTTOM:
BOT: Ref.Des, (注意:要将默认的Part Types取消)
SILKSCREEN Bottom:Board Outline / Text / Lines /Outlines /Ref.Des
(i)SOLDERMASK_TOP:(阻焊层,PCB不上绿油,即露出铜皮的部分)
TOP: Pads, TestPoints
Solder Mask Top:Board Outline / Pads / Lines /Copper
(j)SOLDERMASK_BOTTOM:
BOT: Pads, TestPoints
Solder Mask Bottom:Board Outline / Pads / Lines /Copper
(k)PASTEMASK_TOP:(for SMT) (钢网层,SMD元件表面贴装时要根据这一层涂锡膏) TOP: Pads
Paste Mask Top:Board Outline / Pads /Copper/ Lines /Text
(l) PASTEMASK _BOTTOM:
BOT: Pads
Paste Mask Bottom:Board Outline / Pads /Copper/ Lines /Text
(m)NCDRILL1-4: 鉆孔層
NC Drill: Plated Pins,Non-Plated Pins
Through vias;
(n)NCDRILL1-2: 鉆孔層
NC Drill: Plated Pins,Non-Plated Pins
Partial vias:TOP-GND
(o)DRILL DRAWING: 鉆孔标注文件Drill-Top
Drill Drawing:(Board)
Top:Pads,vias,lines,text
Drill Drawing:lines,text
依次添加钻孔标注文件,Drill-Top,Drill-L1,Drill-L3,Drill-Bot
输出格式的设置。