還在為過(guò)孔建模頭疼嗎？人家都在這么做

2016-12-11 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

如今,SI工程師越來(lái)越多地使用EDA軟件來(lái)幫助評(píng)估PCB過(guò)孔。EDA仿真流程一般分為Pre-Layout(前仿)和Post-Layout(后仿)兩個(gè)階段。前仿即在未進(jìn)行布板之前,使用EDA工具自帶的一些模型(如傳輸線,過(guò)孔,連接器等)來(lái)進(jìn)行前期的評(píng)估,有助于指導(dǎo)后續(xù)的布線。后仿則是指將完成的版圖導(dǎo)入進(jìn)EDA工具中,利用電磁場(chǎng)的方法去求解S參數(shù),TDR等指標(biāo)來(lái)更精確地評(píng)估已經(jīng)完成布線的設(shè)計(jì),從而可以及早地在投版之前發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題并且更正,前仿和后仿的流程極大地提高了SI工程師的效率。

目前市場(chǎng)上主流的一些仿真工具都可以進(jìn)行前仿和后仿,但是在這些軟件中進(jìn)行過(guò)孔的建模成為了SI工程師比較頭疼的問(wèn)題。這些仿真工具自帶了一些過(guò)孔的模型,單都過(guò)于簡(jiǎn)單。如果要進(jìn)行復(fù)雜過(guò)孔模型的建模,就必須要自己畫圖建模,但是這個(gè)過(guò)程是比較痛苦的,沒(méi)有豐富CAD經(jīng)驗(yàn)的工程師可能需要花上很久的時(shí)間。目前,大公司SI工程師評(píng)估PCB過(guò)孔的首選是一款來(lái)自國(guó)產(chǎn)EDA公司芯禾科技的ViaExpert工具。今天小編來(lái)帶領(lǐng)你全面了解一下:

在前仿階段,ViaExpert提供了很多經(jīng)典的建模模板。通過(guò)這些模板,我們可以很方便地將過(guò)孔模型建立起來(lái),如圖1所示,ViaExpert提供了差分過(guò)孔,表貼器件,AC電容,BGA球,過(guò)孔陣列等模板,我們選擇其中的“Model With SMA”作為范例。這個(gè)模板支持過(guò)孔上面連接SMA連接器的情形。

還在為過(guò)孔建模頭疼嗎？人家都在這么做CST電磁學(xué)習(xí)資料圖片1

圖1

隨后就會(huì)出現(xiàn)參數(shù)設(shè)置的界面,如圖2所示。我們?cè)诖诉x擇加入兩個(gè)SMA Package。在這個(gè)設(shè)定界面中我們可以設(shè)定PCB層數(shù),編輯PCB版的Stackup,信號(hào)過(guò)孔的坐標(biāo)等參數(shù)。

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圖2

對(duì)于每個(gè)SMA Package參數(shù)的定義,在選擇所要編輯的SMA Package以后點(diǎn)擊“Edit”,就可以喚出編輯菜單,如圖3。在編輯菜單中,可以很方便地定義過(guò)孔所連接走線的所在層,線寬,線長(zhǎng),信號(hào)孔焊盤,接地過(guò)孔的圈數(shù),個(gè)數(shù),相對(duì)信號(hào)過(guò)孔中心的半徑,角度,接地孔焊盤等諸多參數(shù)。并且這些參數(shù)都可以設(shè)置為變量,便于進(jìn)行參數(shù)掃描和優(yōu)化。

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圖3

在本例中,我們對(duì)于信號(hào)孔焊盤和接地過(guò)孔焊盤都使用了默認(rèn)的設(shè)定,如果用戶需要自定義,點(diǎn)擊信號(hào)/接地孔旁邊的“Edit”就可以對(duì)焊盤進(jìn)行定義,如圖4所示。在焊盤編輯菜單中,可以對(duì)焊盤的大小進(jìn)行定義,并且支持對(duì)焊盤和反焊盤進(jìn)行分層定義。右側(cè)的剖面圖會(huì)實(shí)時(shí)地顯示設(shè)定后的效果。

圖4

設(shè)置完成以后,在Footprint界面將會(huì)顯示二維平面圖,此時(shí)點(diǎn)擊菜單欄中的3D View圖標(biāo)就可以查看三維模型了,我們建立的SMA過(guò)孔模型如圖5所示。

圖5

3D View檢查無(wú)誤后,就可以到Analysis下面選擇仿真的solver,設(shè)置掃頻范圍,同時(shí)也可以設(shè)置邊界條件,本例使用了默認(rèn)的邊界設(shè)定。如圖6所示,在Solver的選擇上,ViaExpert提供了傳統(tǒng)的FEM求解器和Hybrid求解器。Hybrid求解器采用的是一種新型的FastVia求解方式,即對(duì)于過(guò)孔在連接有信號(hào)走線的金屬層使用FEM,而對(duì)于和過(guò)孔沒(méi)有走線連接的層則使用2D Sheet來(lái)進(jìn)行等效。這樣一來(lái),對(duì)于過(guò)孔數(shù)量較大,層數(shù)較多的模型,Hybrid求解器有著明顯的優(yōu)勢(shì)。

圖6

ViaExpert同時(shí)也支持導(dǎo)出到HFSS和CST,在前仿階段,ViaExpert的過(guò)孔建模是非?？焖俦憬莸?。在后仿階段,ViaExpert支持對(duì)Cadence Allegro版圖文件的直接導(dǎo)入,并且允許對(duì)導(dǎo)入的過(guò)孔進(jìn)行編輯,因此對(duì)于HFSS和CST的用戶來(lái)講,使用ViaExpert來(lái)進(jìn)行建模和導(dǎo)入brd文件的處理是很方便的。如圖7所示,ViaExpert由于具有和HFSS,CST良好的接口,在導(dǎo)出到HFSS以后,用戶只需要在HFSS點(diǎn)擊仿真即可,至于端口,邊界等設(shè)定,ViaExpert已經(jīng)為你設(shè)置好了。

圖7

最后我們來(lái)看一下分別使用ViaExpert的Hybrid求解器和HFSS仿真后的結(jié)果對(duì)比吧,如圖8所示,紅色曲線為ViaExpert的傳統(tǒng)FEM求解器結(jié)果,綠色為Hybrid求解器結(jié)果,藍(lán)色為HFSS結(jié)果,可以看到Hybrid和HFSS的結(jié)果是很接近的,但是在求解速度上,Hybrid的優(yōu)勢(shì)很明顯,大約有3.5倍速度的提升!