有几个朋友看了封装热阻仿真教程后,让我发教程中的封装模型给他们练习。因为我们都是做工程出身,深知最好的学习方法就是以一个项目为例手把手带着做一遍。本着授人以鱼不如授人以渔的原则,单独写一篇建模的教程。
Ansys Electronics Destop平台下集成了HFSS、Q3D、Circuit、Icepak、Maxwell等模块,其中HFSS、Q3D、Icpeak均可对三维模型进行相应参数提取。而该平台创建模型的方式主要有两种,一是直接在软件的"Draw"菜单下直接绘制模型,这款软件的模型绘制功能很强大,李明洋老师的"两周学会HFSS"中有对该软件的三维建模方式进行详细的介绍,大家有兴趣可自行搜索学习。
本文主要介绍第二种建模方式:导入外部模型。HFSS、Q3D、Icpeak均可导入第三方建立的模型,且极其强大,几乎兼容了所有类型的文件。可导入".step"等三维格式模型,也可将".dwg"等二维模型进行拉伸导入。而身边想学习仿真的朋友之前都是从事封装工艺或者NPI等工作,工作中的图纸主要使用AutoCAD完成二维图形(如封装打线图、POD等),因此我们将以"IC封装热阻仿真"一文中的QFN封装模型进行介绍。
注:由于该版本软件(AEDT 2020R1)Icepak模块导入CAD模型存在问题,本文以Q3D软件为例介绍,在Q3D中建立好模型后复制粘贴至Icepak中即可。
CAD中的二维闭合图形导入至Q3D中会变为一个平面,我们在导入前将这个模型进行纵向拉伸,则可转换为三维模型,因此我们需先将QFN封装结构进行拆解,共分为DIE、DIE Pad、Epad、Lead、Copound五部分。
然后将其俯视图的各封闭线条按不同图层绘制在CAD中,如下图所示。注意,需将图纸的几何中心放置在图纸x,y轴的零位,以便后续添加JDEDC热仿真模型时芯片在测试板的正中心。
绘制好图纸后将其保存备用,注意尽量命名中不要存在中文字符,否则导入时可能会出现错误。
接下来我们需建立一个TEXT文本文档,然后将其后缀改为".TECH"
文档内容如下图设置。注意:整个模型绘制时Z轴的起始位置在Z轴的0点,否则添加JEDEC热仿真模型后封装模型会和JEDEC发生嵌入而报错。
设置完成后保存该文档,然后打开Ansys Electronics Destop,点击Q3D创建工程。
创建好后点击"Modeler-->Import"
在弹出的对话框中选择前面绘制的CAD图形".dwg"格式,然后点击打开
随后会弹出图层选择对话框,点击"Open",在弹出的对话框中选择前面建立好的".tech"文档,然后点击确定。
随后软件会自动绘制三维图形,如下图所示:
红框区域则为建立好的各零部件,由于零部件太多,这里做一个简化的处理,以便后续操作方便。因Lead、Die_pad、E_pad在QFN封装中均是引线框架的一部分,材质都一样,因此可将其用布尔运算进行合并处理,以便后续操作。选中所有Lead、Die_pad、E_pad零部件,然后参照下图点击布尔运算合并按钮。
操作完成后则只剩下三个零部件,然后将合并后的零部件更名为"Lead_Frame"以便区分。
到这一步建模还并没有完成,因为Compound模型完全包裹着Lead Frame 和 DIE 模型,三维模型仿真时不同零部件之间是不允许有嵌入的,因此需继续通过布尔运算将compound进行裁剪。
首先将DIE和Lead Frame选中,然后Control+C-->Control+V将其复制、粘贴,下图DIE_3与Lead_Frame1则是复制出的零部件。
接下来依次选中Compound、DIE_3、Lead_Frame1,然后点击布尔运算中的裁剪按钮,在弹出的Subtrack对话框中,将Compound放在左侧,DIE_3和Lead_Frame1放在右侧,然后点击OK,裁剪完成。
此时模型建立完成,将其全部选中,Control+C-->Control+V至新建的Icepak模型中,封装模型导入成功。即"IC封装热阻Rja仿真教程"一文中第二步,导入封装模型完成,接着下图步骤继续操作即可。