EDA365:PCB封装的那些坑 | 连载《一个PCB基层从业者的自白》06

小编:小丢 更新时间:2022-08-24

封装

我并不是一开始就先学的封装,画了很久的板子之后,才开始接触的,也不知道具体是什么时候学会了做封装。

现在游泳条件好多了,我学游泳那会7、8个人就1个轮胎,我忠厚又老实,就抱着那7、8个人的拖鞋浮在岸边学。

其实做技术就像游泳,淹几次失去理智,“半死不活”,就学会了。

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做封装,我也犯过几次大错误。我是EDA365最早一批的认证设计师,一次项目中用了自己库里的封装,没有反馈给EDA365,生产出来封装对不上,幸好还能勉勉强强手工焊上,谢天谢地。

翻车经历,最后面细说。


对于新手来而言,封装是无从下手的,不像画板子,它是一个完完全全“从无到有的过程”。

到底画多大?怎么命名?什么是阻焊层?

越多知识盲区的,心里就越没底。

有资料,看半天都看不懂,又想一次性弄懂,电脑前发了一下午的呆,转眼到了吃饭的点,要不先吃饭吧。

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学做封装的第一个技巧:

无论你会不会,先动手

道理很简单,很多人常识里的榴莲是臭的,但是不是真的臭,Ta没尝过,甚至都没近距离闻过,却恐惧了一辈子。

有些事,不尝一尝,永远不知道!

简单点说:画板就是基于原理图的电气连接关系,在一个板框里,对PCB封装进行连接。

再假设,该项目是一个“真的拉通就行的板子”,那在电气连接上(布局布线)不会影响到设计,真正有影响的,是PCB封装。

如果PCB封装是设计中出了问题,如果出了问题,严重程度不亚于:

板子开路(没有拉通,怎么灯不亮),板子短路(不同网络连到一起,怎么板子冒烟了)

可能造成的影响:

损害电子元件器

板子报废

元件焊不上去,或者能焊上去但不能量产

实物比封装大,导致这个焊了,边上的不能焊

实物比封装小很大,在寸土寸金的高密度板子上,浪费,白白浪费空间

元件引脚做多了,存在管脚排序错误隐患和误解

元件插件孔太大了,焊接后一致性差

元件插件孔太小了,插不进去

出现任何一个问题,都有一种负罪感,没有到“剖腹自尽”的程度,“负荆请罪”的念头还是有的。

在日本文化中,人们相信灵魂藏匿在腹部。剖开腹部的自杀方式最容易让灵魂释放出来。也就是说,在这个过程中,虽然肉体是痛苦的,但灵魂却是愉悦、自由的。

如果真出现了,不要害怕,不要解释,不要甩锅,公司需要的是你的态度,你的担当,你的责任感。

做设计,出问题都是正常的,不出问题,一版必过,还叫设计吗?

处理的方法应该是:

怎么在现有基础上解决问题,不耽误项目的进度

怎样避免下次再出现这种问题


本小节通过一个小案例来辅助讲解,该有的都有,举一反三。

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画好一个的PCB封装要关注以下内容:

  • 单位

  • 焊盘类型:通孔/贴片

  • 管脚个数和排布

  • 焊盘形状

  • 焊盘大小

  • 阻焊,钢网焊盘大小

  • 焊盘间距

  • 焊盘跨距

  • 本体大小

  • 高度属性

  • 管脚序号

如果你是第一次做封装,强烈建议你先拿一张纸,依次按上面的标签,写下对应的参数,等到画封装要参数的时候就不会每次都要进入思考模式了。


  • 单 位

第一次做封装的人,看到一大堆参数,就像看到了英语一样,拆开每个都认识,合一起一个都看不懂。

下图框住的参数,是什么意思?

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这是两种单位,从常识上来分析,“6.00”可能是什么单位呢?

如果是米,6米有两层楼那么高了。

如果是分米,6分米有手臂那么长了。

如果是厘米,6厘米有鼠标那么宽了。

如果是毫米,6毫米是小拇指指甲大小,这就对了。

单位相当重要,弄错单位,是要被全网嘲讽的。

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做封装,都以“毫米”为单位。

6.00是“毫米”,0.236是“英寸”等于236“密尔”。

后面的“±”是公差,即该长度在“5.7-6.3”之间。


Allegro画封装要单独先把焊盘做出来,焊盘用“Pad Designer”软件,在WIN菜单下能够找到。

修改单位为“毫米”,如下图。

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下半区域的参数不用设置,它是通孔焊盘的设置。


  • 焊盘类型:通孔/贴片

怎么区分?

看管脚的角度

如果是横着的,就是贴片的;

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如果是竖着的,就是插件的。

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  • 管脚个数和排布

8个脚,逆时针顺序。

有些封装中间会有散热焊盘,可以写8+1。


  • 焊盘形状

“Pad Designer”软件切换到“Layers 层”,贴片元件将下图方框勾选,箭头位置修改焊盘类型。

其中包含:

没有焊盘

圆形

方形

椭圆形

矩形

八角形

异形

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用的最多的是圆形和矩形。

1号管脚要不要弄特殊一点?如1脚用矩形,其他脚用椭圆形。

个人觉得没有必要,标个“1脚标识”是最直观的,如下图小圆点。

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  • 焊盘大小


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元器件实物管脚长度为0.5±0.2,短了焊不上或者焊不牢靠,取最长的0.7。

鞋要比脚长,不然会磨脚,焊盘也要比实物管脚长,才好上锡,尤其是手工焊接。

在0.7的基础上,再加0.3,即1毫米。

长点焊的稳,焊的死。

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实物管脚宽度为0.41±0.1,从图上可以看出管脚间距是比较大的,因此,管脚宽度直接取最大值,取0.5。如果两个管脚间距很近,则不加宽焊盘。


  • 阻焊,钢网焊盘大小

贴片元件要开钢网,过回流焊,钢网跟焊盘一样大小。

焊盘都要开窗(设置阻焊层),开窗比焊盘大0.1mm。

设置完成后路下图所示:

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注意,阻焊层比焊盘大0.1mm。


到这里,一个焊盘就做好了,等会要换软件,最最纠结的事情来了,这怕是困扰每一位攻城狮的问题。

保存时怎么命名?

比取网名还难,是叫“追风少年”,还是叫“唥硞菂尐爺”,每个都觉得合适,每个都觉得差点意思。

我的命名是:

SMDR-0_5X1_0

命名逻辑是:

SMD(贴片,如果是插件TH)+ R(矩形,如果是圆形C,取焊盘类型的第一个字母)+ 0_5(长宽)X1_0(长宽)

这里的长宽,不一定是实际意义的长宽,长宽是可以对换的,焊盘旋转下而已。


把焊盘保存到库里,现在来新建封装,烧脑的来了。

打开软件,New,先随便取个名字,现在讲了,怕给你讲晕菜了。

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修改下单位。

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  • 焊盘间距

按下面操作,把焊盘调出来后,右键“Rotate”旋转90度(不知道你设了快捷键吗,旋转要设置快捷键),与规格书方向一致,在放置前在命令栏输入:

x 0 0

把焊盘放置到原点。

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把格点修改成管脚间距1.27,放置同一列的另外3个焊盘。


  • 焊盘跨距

通过复制命令(Edit - Copy),复制4个焊盘到右侧。

测量一下最边缘的距离(不测量暗绿色,暗绿色是阻焊)。

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测出来是4.8mm,两个管脚最边缘实物是6.3。根据“鞋要比脚大”原则,4.8是不行的,我们在焊盘长度上加了0.3,这0.3应该是管脚边缘之外的。


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所以,两个管脚最边缘实物应该是6.9。

6.9-4.8=2.1

选中右边的4个管脚,一起再往右移动2.1(选中移动过程中输入:ix 2.1),移动完成后再次测量确认是不是6.9。

在这里分享下由于我做封装的第2个技巧:

封装两边管脚的距离是很难算的,先不管距离放下去,通过量最外边的距离,看下少多少,多多少,再算出要移动多少

这个经验,屡试不爽,且由于会测量,测量属于检查,能大大减少出错的几率。


  • 本体大小

封装的原点设在哪?

默认是设置在封装中心的,但是,对于三极管,座子等找中心是很难的,因此:

芯片封装设置在中心

座子等异形的设置在 1 脚

算出这封装的中心,把原点改过去。

接下来画丝印,本体丝印大小为:

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纳尼?5.13???

丝印不用精确到小数点后两位,加工的误差都不止这一点,不按四舍五入,用往前一位的方法:

3.95直接取4,5.13直接取5.2

长为4,高为5.2,执行画2D线的命令,选择丝印画在这个层,Package是封装的意思,Silkscreen_Top是封装顶层。

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把线宽修改为0.1524(6mil),太细了板厂生产不出来的。

在命令栏输入(每次输入后回车):

x 0 0

再输入:

x 4 0

x 4 5.2

x 0 5.2

x 0 0

一个矩形就画好了。

移动矩形框时,修改下“移动形式”为“Body Center”,按中心移动,这时鼠标光标在矩形框的正中心。

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在命令栏输入:

x 0 0

自动以封装正中心放置了。

如果没有下图左上角的圆圈和斜线,在PCBA(生产出来的板子)是无法辨别方向的,因此,需要加上一脚标识。

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  • 高度属性

装配层在生产中是不用表现出来的,只是用来看的,所以没有线宽的要求,线宽用0。

跟着丝印层的描一遍就行。

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添加文本,在“REF DES - Silkscreen_TOP”,“REF DES - Assembly_TOP”,“Component Value - Silkscreen_TOP”,这三个层输入个“#”。

如果要规范点,可以输入该元件的前缀,比如SOP8是芯片,输入“U*”,自己一个人用的就没有啥必要。

这里输入的“#”,是一个临时的数据,会以原理图上的命名为准。

这几部做好了,如下图所示,#的位置没关系,后面要调丝印的。

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最后,给封装增加安全区域,安全区域可以比器件稍大。

用铜箔命令,在“Package Geometry”,绘制一个矩形框。

通过下面命令,Find上选择“Shapes”。

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选中铜皮,弹出下图对话框,设置封装高度。

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  • 管脚序号

修改下管脚编号,封装97%都是逆时针的管脚排序。


保存一下,一个封装就做好了。

封装名怎么取,这是一个大课题,后面我再补充,这个封装按:SOP8-4X5_2-1_27命名。


分享下我的翻车经历,希望能给大家排个坑:

经历一:EDA365外包项目封装出的问题是我记忆犹新的一次翻车经历,导网表时缺少一个TSSOP16的封装,我搜了一下PADS软件自带的库里面有类似的封装,直接用了自带的库里面的SSOP16替代着先把网表导进去。把问题汇总一下,一起反馈给跟我对接的版主。

好记性不如烂笔头,吃顿饭啥事都忘了。

等板子生产出来,版主给我反馈了封装出了严重问题,最终客户非常不满意。

那一刻,我不知道该怎么回复版主的信息,这么大的一个项目,桶那么大的篓子。

我想说这个项目的设计款,我不要了,但仔细一想,万一对方回个:好,客户这边也不想给设计费。

在美滋滋的设计费面前,我懦弱了。

又到了吃饭的点,先吃饭吧,吃顿饭啥事都能忘吧。

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上图红色的我库里调的封装,蓝色的是正常的封装。

下午上班,版主又给我发了信息,我回了个:啊。

后面压力没有给到我这边,也没扣我的钱。EDA365抗了下来,现在想着还是有点愧疚。

一定一定要核对规格书

用替代的封装,一定一定要及时沟通,并得到反馈


经历二:还有一次,是一款国内知名芯片设计公司的板卡,一个硬盘的PCB封装,管脚序号顺序标错了。

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最终这个项目设计费尾款没有收到,客户还说过要赔偿误工费。

一个封装做错了,足以坏掉一锅粥。

你们在做项目中是不是也出过各种各样的问题,如果不介意,留言板分享讨论呀~