pads做bga封装

在 PADS (现为 Siemens Xpedition 旗下的工具，常指 PADS Professional/PADS Standard/PADS Layout) 中创建 BGA (Ball Grid Array) 封装，主要涉及以下几个关键步骤。以下是详细的中文操作指南：

核心步骤：

准备元件规格书 (Datasheet)：
- 获取目标 BGA 芯片的官方规格书 (Datasheet)。
- 重点关注章节：Package Drawing (封装图纸)、Package Dimensions (封装尺寸)、Land Pattern (焊盘图形建议)、Ball Assignment (焊球分配表)。
- 关键参数：
  - e: Ball Pitch (焊球间距)：最常见的是 1.0mm, 0.8mm, 0.65mm, 0.5mm, 0.4mm 等。
  - Sd: Ball Diameter (焊球直径)。
  - D/E: Package Body Size (封装本体尺寸：通常为 X/Y 方向的长度)。
  - A1: Corner Identifier (标记点位置)。
  - L: Pad Size Recommendation (建议焊盘尺寸 - 最重要！ 通常是一个范围或具体值)。
  - 阵列维度： N x N (例如 15x15, 17x17) 或具体球数 (如 256-ball BGA)。
计算焊盘尺寸 (Pad Size)：
- 规格书中通常会提供推荐的焊盘直径 L 或尺寸范围。优先使用该推荐值。
- 如果没有推荐值，使用经验公式（需要根据实际制板厂工艺能力调整）：
  - 常用规则：Pad Diameter ≈ Ball Diameter (Sd) * 80% - 90%。例如，0.6mm 球径，焊盘可取 0.48mm - 0.54mm。
  - 避免焊盘过大：导致相邻焊盘短路风险增加。
  - 避免焊盘过小：导致焊接强度不足、虚焊。
  - 考虑制造能力： 务必与你的 PCB 制造厂商沟通，确认他们能稳定生产的最小线宽/线距 (L/S) 和最小钻孔/焊盘尺寸。焊盘尺寸和后续扇出策略都受此限制。
- 建议将焊盘设计为圆形 (Circle) 。
创建新的 PCB 封装：
- 打开 PADS Layout (或 Library Tools 如 PADS Decal Editor)。
- 进入菜单 File -> Library Manager...，选择或创建目标库。
- 选择菜单 Tools -> PCB Decal Editor 启动封装编辑器。
- 点击 File -> New Decal 或工具栏按钮创建新封装。
设置设计单位与栅格：
- 在编辑器底部状态栏或右键菜单中设置单位 (如 mil 或 mm，强烈建议使用 mm 处理小数方便)。
- 合理设置设计栅格 (Design Grid) 和显示栅格 (Display Grid)，使其等于焊球间距 e 的整数分之一（如 e/2 或 e），便于精确定位。
放置焊盘 (Pads)：
- 选择焊盘类型： 在绘图工具栏找到 Terminals 工具或类似按钮 (图标通常类似焊盘/引脚)。
- 设置焊盘属性： 点击工具后会弹出 Pad Stack 对话框或类似设置界面。
  - Name/Pin Number:：输入焊盘编号（球号），初始化时可先留空或用占位符。
  - Layer： 通常选 Top Layer。
  - Shape:：选择 Circle (圆形)。
  - Diameter:：输入步骤 2 计算或确定的焊盘直径。
  - Plated:：选择 Plated (金属化孔)。
  - (可选) 设置 Thermal Relief (热风焊盘连接方式)，通常在建立元件类型后或在PCB设计层处理。
  - (可选) Drill Size： BGA 表贴焊盘 不需要钻孔！忽略钻孔设置。 通孔扇出用的过孔(VIAs)不在此处设置。
- 阵列放置：
  - 确认设置后，在 PCB 封装编辑区点击放置焊盘。
  - 关键点：定位 (0, 0) 中心。 通常以封装几何中心或 A1 球为 (0,0) 参考点。放置第一个焊盘前按 Ctrl + E 并输入 (0, 0) 坐标。
  - 利用 Step and Repeat 功能是最高效的：
    - 放置好第一个焊盘 (通常是左下角 A1 或阵列起始点)。
    - 选中该焊盘。
    - 菜单 Edit -> Step and Repeat...
    - 设置：
      - Direction: 选择复制方向 (向右、向上等)。
      - Count: 该方向上的焊盘数量（如列数 X）。
      - Distance: 焊球间距 e（注意单位）。
    - 先沿一个方向（如 X）复制一行。
    - 选中整行焊盘，再次 Step and Repeat，方向选 Y，数量为行数 Y，间距为 e。
  - 仔细核对位置、数量是否与 Datasheet 一致。
添加封装本体轮廓 (Assembly Outline) 和丝印 (Silkscreen)：
- Assembly Top:
  - 使用绘图工具栏 2D Line 工具（有时在 Drawing Toolbar）。
  - 设置当前层为 Assembly Top。
  - 根据 Datasheet D/E 尺寸绘制实线矩形，表示芯片实体轮廓。建议画在芯片投影范围内，精确反映尺寸。
- Silkscreen Top:
  - 设置当前层为 Silkscreen Top。
  - 使用 2D Line 工具绘制虚线或较细实线矩形（位置可以稍微超出 Assembly Top 一点，表示占位区域）。
  - 添加关键标记：
    - 在 A1 角对应的封装角落外侧（不要盖住焊盘），画一个小实心圆 (Circle) 或倒角标记。
    - 在标记旁边或内部添加 ● 或 小横杠。明确指示 A1 位置。
  - 添加位号框：使用 Text 工具在封装轮廓外（通常右上角）放置 <REFDES> （代表元件位号如 U?）。
  - 添加极性标记（如果 Datasheet 有要求）。
添加阻焊层 (Solder Mask) 和钢网层 (Solder Paste)：
- Solder Mask Top (阻焊层):
  - PADS 通常会自动为每个焊盘生成大于焊盘的阻焊开窗。 这是正确的标准做法。
  - 通常不需要手动绘制阻焊层！ 默认行为是焊盘周围区域阻焊开窗（露出焊盘），其他地方覆盖阻焊漆 (LPI)。
  - 如果特殊需求（如局部需要覆盖阻焊），需手动绘制封闭图形 (Copper Pour) 在 Solder Mask Top 层。
- Paste Mask Top (钢网层):
  - PADS 通常会自动为每个焊盘生成与焊盘尺寸相同（或略小）的钢网开窗。 这也是标准做法。
  - 对于散热焊盘 (Thermal Pad / EPAD)，钢网层极其重要：
    - 需要手动修改钢网层！
    - 定位到散热焊盘的焊盘 (Terminal)。
    - 双击该焊盘，编辑其属性。
    - 找到 Paste Mask 相关的设置。将 Paste Mask 从 Use Pads Stack for Paste 改为其他选项（如 Same as in Pad Stack 但尺寸要定义）。
    - 或者在 Pad Stack 设置里单独为 Paste Mask 层指定形状，通常是网格状开口 (多个小方块或线条) 或 “+” / “#” 形开口。
    - 目的： 减少锡膏量，防止大焊盘导致芯片焊接后翘起（枕枕效应 Head-in-Pillow）。具体的开窗设计需参考 Datasheet 建议或 SMT 工厂能力。
  - 其他焊盘一般不需手动修改钢网。
处理散热焊盘 (Thermal Pad / EPAD / Ground Pad)：
- 通常位于 BGA 中心或较大区域。
- 在放置焊盘步骤，将其作为一个独立的、较大的方形（或多边形）焊盘放置。
- 关键设置：
  - 确保它被正确命名（如 Pad GND、EP、ExposedPad）。
  - 设置过孔连接规则： 这是关键！双击焊盘属性，找到 Pad Stacks 或 Plane Thermal 设置。确保 Thermal Relief 的连接方式设置为 Orthogonal (正交四向连接) 或 Diagonal (对角四向连接) 或自定义花焊盘，避免 Flood Over (全连接)！全连接会导致手工焊接极其困难且散热不均。
  - 手动添加散热过孔阵列：
    - 在 PCB 设计阶段（非封装阶段！），需要在散热焊盘的下方区域放置一组过孔 (VIAs)，通过内层或底层将热量散出去。
    - 封装设计本身只需定义好焊盘，过孔阵列通常在布局布线时设计者根据散热需求添加。
检查、验证与保存：
- 测量： 使用 Dimension 工具或 Query/Select 加测量功能 (Ctrl + M)，仔细测量所有方向的关键间距、焊盘尺寸、本体尺寸，务必与 Datasheet 严格匹配！
- Pin Number 分配：
  - 逐个双击焊盘（Terminal）。
  - 在属性框的 Pin 字段，输入正确的球号（如 A1, A2, ..., B1, ... M1, N1）。
  - 参考 Datasheet 的 Ball Assignment 表。确保编号、位置绝对正确！ 这是封装能否使用的关键。
  - A1 焊盘的位置是否正确标识？再次确认丝印标记。
- 规则检查 (DRC)： 在封装编辑器中运行设计规则检查（如果有此功能），检查短路、间距等。即使没有内置DRC，也要目视检查焊盘有无重叠、丝印是否压焊盘等。
- 保存： File -> Save。给封装起一个明确的名称，通常包含以下信息：
  - 封装类型：BGA
  - 球阵列维度：15X15 或球数 225
  - 间距：P0.8
  - 本体尺寸（可选）：C10.0X10.0
  - 例如：BGA225P0.8C10 或 BGA-15X15-0.8MM。

10. 高级考虑 & 扇出策略：

扇出 (Fanout)： 在 PADS 封装设计里通常不包含具体的扇出走线或过孔。扇出是在 PCB Layout 阶段进行的。但好的封装设计需要考虑扇出的可行性：
- 对于 e >= 0.8mm 的 BGA，通常可以在相邻两个焊盘之间走出一条线并放置一个过孔（微通孔）。
- 对于 e = 0.65mm/0.5mm 的高密度 BGA (e <= 0.65mm)，推荐使用 HDI (高密度互连) 技术：
  - 直接在焊盘上打 激光微孔 (uVia)（如直径 0.1mm/0.15mm）。
  - 通过 1+N+1 等叠层结构扇出。
反焊盘 (Anti-pad)： 对于散热焊盘或需要连接大平面的引脚，在中间层（电源/地层）应设置反焊盘以隔离不连接的网络（自动在PCB Layout中处理）。
仿真考虑： 高速 BGA 设计可能需要特殊的封装建模（如 SPICE/IBIS 模型），这超越了基本封装图形设计范围。