Глава 4. Методология анализа планарных структур на электродинамическом уровне с помощью программы Momentum

Тема 2. Установка параметров подложки

Содержание

  1. Выбор предварительно определенной подложки
  2. Определение слоев подложки
  3. Определение открытой границы
  4. Определение промежуточных (интерфейсных) слоев
  5. Определение слоя закрытой границы
  6. Получение модели подложки на основании функций Грина
  7. Примеры формирования подложек

При определении подложки параметризуются слои подложки и металлизированные слои. Слои подложки включают в себя диэлектрические структуры, заземленные плоскости, покрытия, воздух и другие материалы. Металлизированные слои - это проводящие поверхности, расположенные между диэлектрическими слоями. Параметры подложки могут быть сохранены и использованы другими схемами. В системе ADS есть ряд предварительно определенных типов подложек.

При параметризации подложки нужно выполнить следующие шаги:


1. Выбор предварительно определенной подложки

  1. В окне редактора выбрать опцию Momentum>Substrate>Open.
  2. Если необходимо открыть дополнительную подложку - кликнуть Yes, если нужно открыть подложку, которая была сохранена как часть проекта, то - No. При этом появляется листинг соответствующих файлов для выбора.
  3. Выбрать файл с параметрами подложки и кликнуть "OK".
Чтение параметров подложки из схемного представления производиться выбором опции Momentum>Substrate>Update from Schematic.

Чтобы сохранить параметры подложки в файле необходимо:

  1. Выбрать опцию Momentum>Substrate>Save as.
  2. Указать имя файла (.slm) и кликнуть "OK". Файл будет записан в директорию /Momentum/Lib/Substrates.

Содержание


2. Определение слоев подложки

  1. Выбрать опцию Momentum>Substrate>Create/Modify.
  2. Если это новое определение, то в поле Substrate Layers будут три имени по умолчанию, соответствующие базисной структуре:
    • Free_space (Верхний слой воздух).
    • Alumina (диэлектрик).
    • GND (основание).
    Все другие типы подложек могут включать большее количество слоев, но они по характеру должны состоять из вышеперечисленных 3-х типов, причем обязательно иметь верхнюю и нижнюю плоскости, определенные как открытые и закрытые границы.
  3. Выбрать интересующий слой.
  4. Чтобы создать подложку, нужно редактировать слои, переименовывать их и добавлять в проект.

Содержание


3. Определение открытой границы

Открытая граница представляет собой слой с бесконечной толщиной, например, воздух (можно использовать и другие газы). Для ее определения необходимо:

  1. Выбрать слой Free_Space или открыть его для редактирования.
  2. Выбрать опцию Open для получения листинга списка границ.
  3. Из списка Permittivity (Er) выбрать формат относительной проницаемости границы, которая может задаваться в виде действительной и мнимой части, действительного значения и тангенса угла диэлектрических потерь, действительной части и проводимости в Сим/м. Действительная часть соответствует известной константе r.
  4. С помощью списка Permeability (Mu) выбрать формат представления относительной магнитной проницаемости. Действительная часть соответствует известной константе .
  5. Кликнуть "Apply", чтобы добавить определение открытой границы.

Содержание


4. Определение промежуточных (интерфейсных) слоев

Промежуточные слои характеризуются диэлектрической и магнитной проницаемостью и конечной толщиной, которая может быть выбрана произвольно со следующими замечаниями:

Для редактирования диэлектрического слоя необходимо:

  1. Выбрать слой Alumina (или другой).
  2. Ввести значение толщины в поле Thickness и выбрать соответствующие единицы в специальном окне.
  3. В окне листинга Permittivity (Er) выбрать формат представления диэлектрической проницаемости и ввести значения в соответствующее поле:
    • Real and imaginary.
    • Real and loss tangent.
    • Real and conductivity.
  4. В окне листинга Permeability (Mu) выбрать формат представления магнитной проницаемости.
  5. Кликнуть "Apply" чтобы запомнить параметры, определяющие слой.

Содержание


5. Определение слоя закрытой границы

Для редактирования заземленного основания необходимо:

  1. Выбрать слой ///GND///, к примеру.
  2. Выбрать опцию Closed для листинга границ Boundary.
  3. Из листинга Plane выбрать формат представления исходя из параметров:
    • Perfect conductor (идеальный проводник).
    • Bulk conductivity (продольная проводимость, Сим/м).
    • Sheet impedance (поверхностное сопротивление, Ом/квадрат ).
    Проводимость вводится в виде действительного, а сопротивление - комплексного числа.
  4. Кликнуть "Apply".
Для переименования слоя необходимо:
  1. Выбрать подложку в листинге Substrate Layers.
  2. После появления имени изменить его.
  3. "Apply".
Формирование структуры подложки исходя из сформированного, как было показано выше, перечня будет заключаться в выполнении команд удаления (Cut), добавления (Add) и перемещения (Paste).

Содержание

5.1. Определение слоев металлизации

Эти слои позволяют определить трассировку на подложке, установить, какие слои являются проводящими, определить проводимость трасс. Основные шаги по определению этих слоев следующие:

  1. Присоединение слоя подложки к металлизированному слою.
  2. Определение проводимости слоя.
  3. Установка порядка следования металлов на одном слое.
Для присоединения металлизированного слоя к подложке необходимо:
  1. Выбрать опцию Momentum>Substrate>Create/Modify
  2. Кликнуть пункт Metallization Layers, открывающий листинг слоев.
  3. Выбрать требуемый слой в листинге. Следует заметить, что слой с установками по умолчанию (default) не может присоединяться к металлизированному слою, первый образуемый слой должен быть проводящим (cond).
  4. Подключить слой, как щелевую или полосковую линию:
    1. В листинге Substrate Layers выбрать пунктирную линию, чтобы обозначить позицию щели или полосковой линии между двумя слоями подложки.
    2. Кликнуть Strip или Slot. Если произошла ошибка, то кликнуть Unmap.
      • Опция Strip определяет объекты на слое как проводники. Область за их пределами отсутствует (непроводящая).
      • Опция Slot является инверсной опции Strip, она устанавливает объекты на слое как непроводящие, а область в окрестности объектов - проводящие (например, щелевые линии).
  5. Чтобы определить металлический слой как мост между другими слоями, выполнить следующее:
    1. Выбрать слой, через который необходимо установить контакт.
    2. Кликнуть пункт Via. Эта опция определяет объекты слоя как проводящие и они будут вертикально разрезать слой диэлектрической подложки.
  6. Определить параметры проводимости этого слоя.
  7. Кликнуть "Apply".

Содержание

5.2. Отключение слоя

  1. Выбрать опцию Momentum>Substrate>Create/Modify.
  2. Выбрать пункт Metallization Layers.
  3. В листинге слоев подложки Substrate Layers выбрать слой или интерфейс, где трассировочный слой подключен.
  4. Кликнуть Unmap. Эта команда удалит все трассы, обозначенные в данном режиме.
  5. Сделать переустановку для нового проводящего слоя, пользуясь предыдущим подразделом.

Содержание

5.3. Определение параметров проводимости

  1. Выбрать опцию Momentum>Substrate>Create/Modify.
  2. Выбрать пункт Metallization Layers.
  3. Выбрать нужный слой из листинга Substrate Layers.
  4. Выбрать определение проводимости из листинга Definition.
    • Perfect conductor - определяет полосковую линию, соединительные межслойные элементы, окружение щелевых структур.
    • Sigma (Re, thickness) - позволяет определить проводимость через удельное значение (Сим/м, Сим/см), заносимое в поле Conductivity и толщину металла - поле Thickness.
    • Sigma (Re, Im) - определяет удельную проводимость как комплексную величену.
    • Impedance (Re,Im) - определяет проводимость через удельное поверхностное сопротивление (Ом/ ).
  5. По окончании установок кликнуть "Apply".
  6. Повторить шаги 1-5 для других слоев металлизации.
  7. Кликнуть "OK".

Содержание

5.4. Установки иерархии слоев в одном слое металлизации

Рис. 1 Иерархия слоев металлизации

Рис. 1 Иерархия слоев металлизации

  1. Выбрать опцию Momentum>Substrate>Create/Modify.
  2. Выбрать опцию Metallization Layers.
  3. Выбрать один из перекрывающихся слоев в листинге Substrate Layers.
  4. Установить порядок его следования в поле Overlap Precedence.
  5. Кликнуть Apply.
  6. Повторить шаги 1-5 для оставшихся перекрывающихся слоев.
  7. По окончании установок кликнуть "OK".

Содержание


6. Получение модели подложки на основании функций Грина

  1. Выбрать опцию . Momentum>Substrate>Precompute Substrate Funсtion
  2. Чтобы установить частотный диапазон, ввести стартовую частоту в поле Minimum и выбрать единицы измерения частоты. Ввести конечную частоту в поле Maximum и выбрать единицы ее измерения. Этот диапазон обязательно должен включать частоты, на которых будет проводиться анализ.
  3. Кликнуть "OK', запустив тем самым процедуру расчета.
  4. Для остановки вычислений нужно использовать опцию Simulation/Synthesis>Stop Simulation.
  5. Для просмотра результатов моделирования выбрать опцию Momentum>Substrate>View Substrate Summary.

Содержание


7. Примеры формирования подложек

7.1. Моделирование подложек с воздушными мостами

Для решения этой задачи необходимо, во-первых, идентифицировать компоненты воздушного моста и их местоположения на слоях подложки. Типовой воздушный мост между двумя компонентами состоит из следующих частей:

  1. Переход, присоединяющий мост к первой компоненте.
  2. Собственно мост.
  3. Второй переход для завершения пути ко второй компоненте.
  4. Слой воздуха внизу моста.
Трассировочные элементы должны быть нарисованы по крайней мере на трех независимых слоях:
  1. Переходы должны присутствовать по крайней мере на одном слое.
  2. Мост должен находиться на другом слое.
  3. Соединяемые компоненты должны быть на дополнительном другом слое.
Структура подложки будет состоять из следующих частей:
  1. Открытая граница (воздух).
  2. Интерфейсный слой воздуха конечной толщины. Он будет представлять воздушный слой под мостом
  3. Интерфейсный слой из диэлектрика.
Подключение слоев трассировки (дорожек) к подложке осуществляется таким образом:
  1. Мост подключается к металлизированному слою, который находится между открытым воздушным слоем и слоем воздуха конечной толщины.
  2. Вертикальные плоскости (vias) проходят через воздушный слой подложки.
  3. Компоненты подключаются к металлизированному слою между слоем воздуха конечной толщины и диэлектрическим слоем.

Для компонент, которые соединяются с мостом, не требуется, чтобы они находились на одном и том же слое или же подключались к одинаковому металлизированному слою. Также нет необходимости использовать перемычки на одном и том же слое подложки.Нужно точно быть уверенным в том, что структура подложки после определения имеет корректное количество слоев и что компоненты, перемычки и мост соответствующим образом подключены к металлизированным слоям.

Рис. 2 Определение подложки при создании воздушного моста

Рис. 2 Определение подложки при создании воздушного моста

Содержание

7.2. Использование межслойных перемычек

Перемычки используются для организации соединений между различными слоями подложки. В качестве них могут применяться плоскости (изображаются на поверхности слоя линией), цилиндры (окружности) (рис. 3).

Рис. 3 Примеры перемычек

Рис. 3 Примеры перемычек

Перемычки должны находиться на краю либо внутри объекта. Если же они выходят за пределы границ объекта, то они будут проигнорированны в процессе моделирования. Варианты корректного и некорректного задания перемычек приведены на рис. 4

Рис. 4 Варианты формирования перемычек между слоями

Рис. 4 Варианты формирования перемычек между слоями

Содержание


Назад     Оглавление     Вперед