IC 封装设计中的锐角问题怎么解决？Allegro X Advanced Package Designer 自动修复锐角实操指南

摘要锐角无论是出现在浇注铺铜的尖锐棱角还是出现在两块不同金属之间都是一个棘手的设计问题。设计师会尽力避免但锐角仍会悄然出现。本文基于Cadence Allegro Package Designer Plus Silicon Layout Option 17.4讲解如何判定锐角、设置容差以及如何用自动修复工具在对布线层最小改动的前提下消除锐角并说明弧形与倒角两种修复样式在 GDSII 输出时的取舍。一、封装设计中的锐角问题是什么锐角有两种典型形态浇注铺铜Shape中产生的尖锐棱角两块不同金属之间形成的锐角。很多设计师会不遗余力地避免锐角但它仍可能悄然出现在设计中。那么如何才能在对布线层进行最小改动的前提下有效摆脱这些问题倒圆角泪滴是一种一阶的修复方法但锐角不只出现在焊盘和走线的交叉处因此需要更系统的检查与修复手段。二、锐角如何判定容差与基板类型1. 铺铜边缘与 1 度默认容差对于已浇注的平面铺铜近似直角是可以接受的。从技术上讲89.5 度小于 90 度属于锐角。布局中的所有顶点都必须紧扣数据库制造网格因此 Allegro 产品默认为锐角提供1 度的容差范围除非在严格的正交环境中工作即使 45 度的转弯也往往是不精确的。这意味着89 至 91 度之间的任何角度都被视为直角。2. 有机基板与硅设计的差异基板类型对锐角的要求容差建议有机基板默认 1 度容差通常绰绰有余保持默认即可硅设计规则更严格任何小于 90 度的角度都应被修剪无论差别多么细微将容差设置为0确保设计符合正式签核规则3. 容差设置方式从环境变量到设计级别属性该变量被设计级别的属性取代。通过在数据库层面控制无论谁在编辑、环境如何配置都能保证铺铜行为一致如果打开设计时环境中已设置该环境变量其值将被用来在后台设定该属性。4. 零容差的实际效果将容差设为零并不是要求把动态挖铜参数从圆角切换到全圆角。全圆角会让直角变平滑例如方形焊盘周围的空隙而零容差下真正的 90 度角不会被圆角处理。上图中的垂直线段向右微微弯曲形成一个锐角默认 1 度容差cline 弯曲内侧的形状不会变圆0 度容差会得到平滑的圆形过渡。至于是严格避免锐角还是与 cline 边缘的距离保持一致更重要可以咨询制造商由制造商协助决策。三、去除锐角金属急弯造成的狭窄区域除了铺铜的尖锐棱角还有一种相反的情况金属的急弯导致边缘之间存在狭窄区域。这类问题的特点是设计本无意制造急弯却可能在意料之外发生而且可能出现在任意两块金属之间例如引脚和 cline 直线过孔和铺铜两个靠得很近的焊盘之间。Allegro X Advanced Package Designer 中早已包含针对锐角的装配 DRC 检查而Silicon Layout Option 增加了自动修复功能在 DRC 错误标识工具的支持下自动修复工具会在这些区域添加少量金属实现平滑过渡。大多数情况下需要在设计中的所有导体层上执行这种修复。四、自动修复的三项关键决策在自动修复界面中最重要的是以下三项设置决策项含义选择依据最小角距想让修复工具添加多少金属结合设计与制造要求确定弧线或倒角系统是否可以使用弧线还是必须为弯曲制造倒角主要取决于制造输出格式重要物件类型优先级列表控制数据库将平滑对象看作什么类型的对象对于两个元素之间的每个锐角修正形状列表中排名靠前的元素类型即为该形状被视为的类型物件类型优先级为什么重要以 cline 与它所进入的铺铜之间的锐角为例在 DRC 约束中铺铜到铺铜的间距通常大于铺铜到线的间距。如果将锐角修复形状按cline处理动态空隙对附近铺铜的影响就会减小过孔、引脚和其他走线可以更接近该铺铜。五、倒角还是圆弧GDSII 输出下如何选择选择倒角和弧形两种风格的角时差异如下样式特点适用场景弧形提供渐进的过渡让正片铺铜上的圆角或全圆角变得平滑制造格式支持弧形时倒角流输出过程中不需要修改所见即所得使用GDSII作为制造格式时更值得考虑原因在于若使用 GDSII 作为制造格式弧形会产生许多非常小的片段并因此要求弧形被矢量化此时倒角形状通常更合适。六、建议操作流程结合以上要点可按下面的顺序处理封装中的锐角问题确认基板类型与制造商要求有机基板通常沿用默认 1 度容差硅设计将容差设为 0。设置容差17.4 及之后版本通过设计级别属性设置。运行锐角 DRC 检查定位狭窄区域和锐角。设置自动修复参数确定最小角距、弧线或倒角、物件类型优先级。在所有导体层执行自动修复。修复后再次运行 DRC确认锐角已消除。七、常见问题FAQQ1什么是封装设计中的锐角问题指铺铜中出现的尖锐棱角或两块不同金属之间形成的锐角。从技术上讲89.5 度小于 90 度也属于锐角Allegro 默认以 1 度容差将 89 至 91 度视为直角。Q2为什么硅设计对锐角的要求更严格有机基板使用 1 度默认容差通常足够而硅设计的规则规定任何小于 90 度的角度都应被修剪无论差别多么细微。因此硅基板建议将容差设置为 0以符合正式签核规则。Q3Silicon Layout Option 的自动修复是怎么工作的在 DRC 错误标识工具的支持下自动修复工具会在存在锐角或狭窄区域的位置添加少量金属形成平滑过渡。Q4自动修复时应选弧形还是倒角主要取决于制造输出格式。使用 GDSII 时弧形会产生许多很小的片段并要求矢量化倒角则在流输出过程中无需修改、所见即所得因此通常更值得考虑。Q5物件类型优先级列表有什么作用它控制数据库把修复形状视为哪种类型的对象进而影响 DRC 间距。例如把 cline 与铺铜之间的修复形状按 cline 处理可减小动态空隙对附近铺铜的影响。八、总结锐角问题可能出现在铺铜边缘也可能出现在任意两块金属之间。处理时抓住三个要点按基板类型设置容差硅设计设为 0、用自动修复在所有导体层添加少量金属实现平滑过渡、按制造输出格式选择弧形或倒角。这些方法可以帮助设计师省去大量繁琐的手工修改。