前言
高速设计需要考虑很多因素,比如板材、叠层、传输线、串扰控制等等,在高带宽场景中铜箔粗糙度是影响SI性能的关键因素之一。
铜箔介绍及粗糙度
铜箔介绍
铜箔是PCB主要金属导电材料,铜箔表面并不理想光滑而是具有粗糙的结构,实际加工中有意粗糙化铜箔表面,以使铜箔在高温和压力下粘附到相邻介质上,高速信号就好像沿着铜箔表面高低起伏的连绵山丘传输一样。铜箔光滑的一面称为光面(Drum Side),另一面是粗糙面,称为毛面(Matte Side)。
铜箔类型按照制作工艺可以分为电解铜箔和压延铜箔,电解铜箔主要应用硬线路板上。压延铜箔主要用在对弯曲、拉伸强度有较高要求的挠性板上。
铜箔按性能大致有以下常见类型:
标准铜箔STD、高温延伸性铜箔HTE、反转铜箔RTF、低轮廓铜箔VLP、超低轮廓铜箔HVLP、超薄铜箔ULP。
趋肤效应及粗糙度
趋肤效应使高速信号电流呈现出向传输线表面集中的趋势,如果趋肤深度比铜箔粗糙度小,则大部分电流将在铜箔的粗糙结构中传播,会导致串联电阻和导体损耗增加,铜箔粗糙度如果没有良好控制则会严重影响传输线阻抗和损耗,降低高速信号SI性能。
粗糙度量化指标有多种形式,常见的有:
Ra:在取样长度L内轮廓偏距绝对值的算术平均值,适用于铜箔光面
Rz:在取样长度内5个最大的轮廓峰高的平均值与5个最大的轮廓谷深的平均值之和,适用于铜箔毛面
Rq:均方根值RMS
粗糙度模型
常见粗糙度模型有Hammerstad模型、Hemisphere模型以及Huray模型。
1、Hammerstad模型简单,该模型是基于锯齿形式同时假设信号沿着表面传播,但是对高粗糙度铜箔拟合较差,在低频段拟合较好。
2、Hemisphere模型在高频段拟合较好,但是低频段拟合较差。模型有三种建模方法(L1L2L3),区别在于模型精细化程度,以获得不同的建模精度。
3、Huray模型使用雪球堆叠成金字塔型更接近实际情况,在整个频段拟合较好。
huray模型有两种建模方法:
a) Huray Snowball Surface Roughness Model:特点是雪球非均匀分布,需要获取粗糙度因子the roughness factor 和雪球半径ball radius详细参数才能精确建模,这些参数不易从厂家获取。
b)Cannonball-Huray Surface Roughness Model:可以看作简化的hury模型,它的基本结构是由14个雪球堆叠成一个三层金字塔,从bottom到top层依次有9、4和1个雪球均匀分布堆叠而成,根据厂家datasheet中的参数可以很容易完成建模。
使用SIDesigner进行
粗糙度建模及仿真分析
使用SIDesigner中的transmissionline控件,用户可以为传输线建立粗糙度模型。如图所示,有四种粗糙度模型可供选择,即Hammerstad&Jensen、Multilevel Hemispherical、Hury Snowball和Simplified Hury Snowball。
基本操作步骤如下:
1、原理图上放TML控件
2、打开TML编辑对话框,勾选粗糙度,打开粗糙度设置对话框
3、选择粗糙度模型,进行相应参数设置
4、点击Analyze进行快速电气特性分析,查看阻抗
5、点击Calculation进行S参数扫描分析,输出损耗波形
综上可知,巨霖SIDesigner可以提供高速信号完整性解决方案,支撑客户当下和未来高速设计仿真需求。通过简单易用的操作界面,用户可以方便地进行铜箔粗糙度建模,快速评估铜箔粗糙度对传输线和系统SI的影响,提早发现设计隐患,可靠评估系统SI设计方案,为未来产品化落地打下坚实基础。
欢迎从官网申请试用我们的软件,过程中的任何疑问可联系support技术人员,期待与您的交流!
-
仿真
+关注
关注
50文章
4070浏览量
133552 -
铜箔
+关注
关注
5文章
220浏览量
16298 -
高速设计
+关注
关注
0文章
23浏览量
11421 -
高速信号
+关注
关注
1文章
226浏览量
17694
原文标题:铜箔粗糙度及仿真应用
文章出处:【微信号:巨霖,微信公众号:巨霖】欢迎添加关注!文章转载请注明出处。
发布评论请先 登录
相关推荐
评论