qfn(quad flat no-leads package,方形扁平无引脚封装)是一种表面贴装型封装,具有成本低、电热性能优良等优势。本案例展示如何高效地对bond wire铜线建模,以及精确快速地仿真qfn封装。
模型大致分为三个部分,上层是die和铜线:
中层是12x12的qfn封装和引脚,总尺寸7x7mm。
下层是cpw类型pcb,有过孔接地:
z-方向电边界:
如何画三维的 bond wire?
选两个点:
选择bondwire:
定义尺寸,可参数化:
完成:
f-solver频域求解器:
仿真使用模板:
因为有一个场监视器,自动自适应频点会使用该频率和最大频率:
网格过渡比可适当调高,结果一样,提高效率:
该模型四面体网格185k,40ghz宽频,工作站跑不到十分钟,最大内存消耗10gb。
t-solver时域域求解器:
我们先对信号传输区域周围进行本地加密,也就是bond wire和pcb信号线周围:
全局网格也可以适当增加:
第一次我们先用默认设置,就是-40db收敛,全端口,无自适应。
t和f第一次对比:
第一次的对比结果基本一致,用时都不到十分钟,一般这样的结果就够用了。
如果继续深挖,可以看到0-5ghz还有一点差别,不过考虑到以及是-20db以下,很多时候这个差异是可以忽略。另外30-40ghz t-solver出现少量波动,可将收敛从-40db提高到-60db,仿真时间增加,结果对比更好。
为了提高t-solver速度,比如前期为了快速看结果,可考虑只激励一个端口,虽然s参数不完整,但是快。
如果想把0-5ghz精确度继续调高,可考虑加密网格,这里我们用全局和自适应的组合方式加密网格:
t和f一致性就更好了:
这里t-solver快速单端口计算时,2.89m网格,gpu加速只需要5分钟。在提高精度后,需要38分钟。
由于该模型比较简单,f-solver四面体并不吃力,虽然频带宽,但扫频效率还是很高的,所以该案例推荐f-solver,当然本案例t-solver也有优势,就是使用的内存非常少。如果封装复杂,尺寸较大,则更需要t-solver。
再展示一下t和f的精确对比:
另外,可能有ic工程师习惯性把过孔做成空心,电磁仿真其实是没必要的,只会降低效率:
小结:
1) qfn封装t和f仿真均可,用户可选用不同的精确度和仿真时间。t和f结果可以对比的非常好,这样就增加我们对结果的信心。
2) t-solver适合宽频仿真,六面体能够处理更复杂的模型细节,内存需求小。
3) f-solver 可以提高速度,比如不用空心过孔,调整网格过渡比,或者是自适应的网格增加比例(本文没有展示,是可以提高效率的)。
4) qfn封装仿真就是几分钟的事情。
(内容、图片来源:达索系统论坛,侵删)
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