HFSS应用案例：材料参数拟合与走线损耗优化
材料参数拟合与走线损耗优化
各大PCB板厂在制板的过程生产工艺中，存在设计数值与测试数值不相符的情况，设计的插损值往往与生产后的样品的实测数据相违背，从而影响产品的交付进度。
此次仿真的目的，是通过仿真仿真PCB上的插损条切片，得到不同参数（线宽和基板厚度）下的PCB插损值得最优方案。
2.1 仿真思路
此次仿真分为三个部分：
通过实测的阻抗数据Z0反推PCB的Dk值，达到材料参数拟合的目的；
以拟合得到的Dk、Df值为最终材料参数，对插损条的线宽和基板厚度进行参数扫描，得到最优方案，以满足Loss<0.96/dB的要求
固定其中一组参数（基板厚度），对Loss进行优化
2.2 材料拟合仿真流程
a) 材料参数拟合
根据切片数值和实测损耗，反推DK/DF/SR（粗糙度）材料参数，用于后面的优化仿真。由于只提供了阻抗和单位长度损耗数值，所以采用以下方法进行DK,DF,SR的反推：
使用切片数据和阻抗Z0反推DK值。
DF/SR都表现为损耗，DF采用手册参考值0.006，使用Loss反推SR（铜箔粗糙度）。
由于L5/L10为同样结构，相当于有2个输入样本，取平均值作为最终材料参数。
1) Dk材料参数拟合
用ANSYS Q2D对界面建模：
L5层反推DK：2.85：
2) SR材料参数拟合
ANSYS HFSS de-embed建模走线：
DF采用手册值0.006，SR取平均值0.152:
3) 拟合数据汇总
仿真反推数值：
DK | DK_avg | DF | SR | SR_avg | ||
3515 | L5 | 2.85 | 3.15 | 0.006 | 0.148 | 0.152 |
L10 | 3.15 | 3.15 | 0.006 | 0.156 | 0.152 | |
3545 | L5 | 3.27 | 3.23 | 0.006 | 0.197 | 0.1925 |
L10 | 3.19 | 3.23 | 0.006 | 0.188 | 0.1925 |
最终采用数值：
DK@16Ghz | DF@16Ghz | SR | |
3515 | 3.15 | 0.006 | 0.152 |
3545 | 3.23 | 0.006 | 0.1925 |
优化目标：
采用第一部分获取到的材料参数，通过调整基板(Core)厚度,PP厚度，布线宽度（Width），获取布线的最小损耗值，目标值<0.96dB/in
图10优化后最大衰减配置下的全通道S参数
优化结果：
优化目标：
采用第一部分获取到的材料参数，固定基板厚度為3.1mil，调整其他條件達到loss<0.96dB/in，阻抗85歐
布线优化：
基板厚度固定为3.1mil时,以下PP厚度和线宽组合符合优化目标<0.96dB/in:
此次运算运用4核计算（没有使用HPC模块），用时00:10:14
ANSYS Electronics Desktop可以实现从建模到仿真以及多目标优化的全过程设计，大大提高了设计效率，缩短研发周期；
ANSYS Electronics Desktop解决方案可考虑到PCB板厂制板流程中可能遇到的工艺误差，并根据实测数据进行材料数据拟合，进行reverse-engineering的工作。
利用ANSYS HFSS可以进行参数化仿真，从而对设计进行优化选型，达到客户的交付要求。
END
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