小型化设计的实现与应用-3

来源:一博科技 时间:2012-10-19 类别:PCB设计文章

 

    5.HDI设计在高速中的应用以及仿真方法

    高速串行总线技术的发展,信号传输速率继续提升,过孔寄生参数带来的影响也越来越被重视。高速仿真工程师关注过孔优化,通过各种手段来减小过孔寄生参数带来的影响。HDI由于采用盘中孔的设计要求,可以减少表层器件的寄生参数。同时,微孔的电感和电容大约只是一个标准过孔的十分之一左右。图九是能在很多资料上找到的过孔电感和电容,这是根据以下两个计算公式得到的。

 

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 小型化设计的实现与应用-3

 

图九 镭射孔和机械孔的寄生参数

 

    但是图七还是存在很多问题,寄生电容是对地的电容,机械孔不会6层都连接地平面,计算会远远比公式来得复杂;现在的过孔生产的时候,基本都采用无盘工艺,即去除非连接层的过孔焊盘,这可以有效减小过孔的寄生电容。这种情况下,只用小型化设计的实现与应用-3来简单考虑过孔特征阻抗的影响是远远不够的。


    图十是从S参数分析微孔和普通机械孔的插入损耗与回波损耗

 

小型化设计的实现与应用-3  

图十 S参数分析微孔和普通机械孔的插入损耗

 

    然后通过TDR的公式可以看到过孔的阻抗和回损曲线是密切相关的,S11在全频段的仿真精度,也决定了通过软件仿真看TDR曲线来研究阻抗的准确性,如图十一所示:

 

    TDRZ(t) = Zref*(1+IFFT(S11*input)) / (1-IFFT(S11*input))
 
   

小型化设计的实现与应用-3

 

能看到背钻对过孔阻抗还是影响很大的

 

小型化设计的实现与应用-3
 

差分HDI微孔的阻抗,和100欧姆比较接近


图十一 差分过孔的优化策略以及TDR仿真结果

 

    微孔的阻抗可以比较容易优化到差分线的100欧姆阻抗值,这样就减少了过孔引起的阻抗不连续带来的高速问题。

    从以上分析可以看出,微孔的高速性能远远优于普通机械孔,并且没有Stub的问题,机械孔就算是采用背钻工艺,也不可避免的要出现一定长度的Stub。而这个Stub,往往是影响高速电路性能的致命杀手。

    有如果关心微孔的过电流能力,需要的时候可采用微孔填铜来提高载流能力。

 

    6.结 论

    Cadence的SPB16.X平台提供了出色的小型化设计能力,在HDI多阶过孔设计,任意阶过孔设计,埋入式器件设计以及基于PDN的埋容仿真分析等领域都提供了出色的支持。全面基于HDI进行优化更新的约束管理器,帮助工程师实现在小型化设计领域的约束驱动布局布线,提升设计效率和保证设计成功率。

    基于Cadence强大的平台和自身HDI设计上丰富的经验,同时结合自有板厂以及合作伙伴在国内领先的HDI加工能力,一博科技可以提供全方位的小型化设计、仿真、生产、贴片、组装等一站式服务,全面实现客户在小型化领域的各类需求,更多资讯请参见:www.edadoc.com。

    一博科技和Cadence合作,强强联手,推出《Cadence印刷电路板设计 – Allegro PCB Editor设计指南》一书,书中也专题介绍了小型化设计的技术,欢迎大家参考交流。


    参考文献

    [1] 《Cadence印刷电路板设计 – Allegro PCB Editor设计指南》
    [2] 《High-Speed Digital Design – A Handbook of Black Magic》

 

    致 谢

    本文引用了《Cadence印刷电路板设计 – Allegro PCB Editor设计指南》王辉负责的小型化章节,同时仿真部分和Cadence 钟章明做了很多交流,在此表示感谢!

 

    作者所在公司简介

    深圳市一博科技有限公司成立于2003年3月,拥有PCB设计工程师320余人,专注于向客户提供高速PCB设计、制板、焊接加工、器件代购等服务。在深圳、北京、上海、成都、杭州、美国硅谷、日本大阪、横滨常驻分支机构。凭借高品质的服务以及良好的商业信誉,一博科技正迅速成为全球研发机构/公司的重要伙伴。产品涵及IT通讯、计算机/笔记本/服务器、工业控制、医疗器械、航空航天等领域。



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