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La domanda di velocità di trasmissione dei dati e di dimensioni minori delle moderne apparecchiature elettroniche sta aumentando giorno dopo giorno e lo sviluppo di circuiti stampati flessibili è continuamente promosso. Un circuito stampato rigido-flessibile (PCB) è composto da una scheda madre rigida e un circuito flessibile. I circuiti flessibili su alcuni strati sono collegati direttamente alla scheda madre rigida (Figura 1). Il bordo rigido-flex ha volume più piccolo, peso più leggero e costo più basso ed è ampiamente usato nelle moderne apparecchiature elettroniche. Ottima curvatura, adatta a piccoli spazi e bassi costi di produzione, queste caratteristiche lo rendono una scelta ideale per i prodotti di comunicazione mobile.
L'analisi elettromagnetica (EM) dei PCB rigidi-flessibili è sempre stata difficile ed è necessario modellare il complesso processo di piegatura e montaggio del circuito in un piccolo spazio. Il flusso di lavoro basato sul risolutore di campo Cadence® Clarity⢠3D Solver fornisce l'interoperabilità degli strumenti necessaria per aiutare i progettisti a utilizzare l'analisi 3D degli elementi finiti (FEM) per verificare con precisione l'integrità del segnale dei cavi rigidi-flessibili. Rispetto al processo tradizionale che si basa sulla progettazione manuale, questo flusso di lavoro può configurare in modo efficiente l'ambiente di simulazione EM e ridurre gli errori.
Cadence Allegr® PCB Editor può aiutare i progettisti a creare e visualizzare facilmente i circuiti stampati ed è ampiamente utilizzato nella progettazione di PCB rigido-flessibile. Le funzioni specifiche di questo strumento includono deformazione rigida-flessibile (come la piegatura), compositi multipli flessibili che supportano la copertura flessibile del circuito, la gestione rigida-flessibile della divisione e l'ispezione della copertura e dello spazio (come l'ispezione degli intercalari). Dopo che la guida di riferimento del progettista PCB installa i componenti in uno spazio specifico e completa il layout del circuito stampato (ECAD), i dati ECAD verranno importati nel Solver 3D Clarity per una simulazione 3D FEM EM completa. Clarity 3D Solver viene utilizzato nella progettazione di interconnessione chiave di PCB, imballaggio IC e sistema-on-chip (SoIC). Adotta la tecnologia multi-elaborazione distribuita Cadence per fornire potenza di elaborazione quasi illimitata e velocità 10 volte più veloce per i progetti su larga scala.
Rispetto alla simulazione della configurazione della geometria del PCB piano, il PCB rigido-flessibile deve combinare il circuito rigido con la scheda flessibile 3D che può essere piegata e attorcigliata in qualsiasi direzione (Figura 2), e il flusso di lavoro è più complicato. Il metodo di progettazione tradizionale della scheda rigida-flex utilizza il processo meccanico di progettazione assistita da computer (MCAD). Il circuito stampato viene prima importato in strumenti MCAD 3D come AutoCAD per la piegatura 3D, quindi il circuito piegato è un .step/.iges/.sat Il formato del file viene esportato nello strumento EM 3D per l'estrazione dei parametri S. Questo processo causa spesso errori umani a causa della disallineazione del foro passante e dello strato e della disallineazione della lunghezza durante la piegatura. I problemi sono inevitabili quando lo strumento EM è definito nelle proprietà del materiale e nella creazione della porta. Anche se l'intero processo viene completato con successo, la simulazione EM potrebbe non essere possibile a causa della complessità del progetto e dei problemi di meshing. I progettisti saranno costretti a cadere in un circolo vizioso di impostazioni di simulazione dagli strumenti MCAD, al rimodellamento geometrico della configurazione e al motore EM. Questo processo iterativo richiede una comunicazione utente ingombrante e richiede molto tempo, a seconda della portata del progetto, da poche ore a pochi giorni, o anche poche settimane.
Flusso di lavoro automatizzato
Il flusso di lavoro Cadence adotta una soluzione completamente automatizzata e facile da usare, che ben risponde alla sfida dell'analisi di piegatura rigido-flessibile. Il progettista può facilmente completare l'installazione in pochi minuti. Il processo si articola in 5 fasi:
1. Definire i parametri nel software Allegro PCB Editor.
Importare i parametri definiti nell'ambiente Clarity 3D Solver e verificare l'accuratezza delle proprietà fisiche impilate, delle reti, dei componenti e delle aree diverse.
3. Utilizzare lo strumento porta automatica per definire la porta.
4. Importare il file .spd ottenuto nell'ambiente di lavoro Clarity 3D Solver.
5. Definire la frequenza e lo sweep di frequenza della soluzione e avviare la simulazione. Per descrivere ulteriormente i dettagli del flusso di lavoro automatizzato, abbiamo utilizzato il Solver 3D Clarity di 10 GHz e impostato lo sweep di frequenza da 10 MHz a 10 GHz per simulare un PCB rigido-flex con tre curve. La funzione di crittografia automatica adattiva della mesh ad elementi finiti di Clarity 3D Solver può mantenere l'accuratezza del PCB rigido-flex. La tecnologia di parallelizzazione assicura che la divisione della griglia e la scansione in frequenza possano essere partizionate e distribuite su più computer, riducendo il tempo complessivo per simulare strutture rigide e flessibili complesse. La figura 4 mostra la simulazione |S21| e |S11| della griglia selezionata della scheda rigida flex. La figura 5 descrive la meshing e la densità di corrente superficiale dello strato metallico e il metodo di modellazione della flessione flessibile del PCB. Il flusso di lavoro PCB rigido-flessibile mostra l'accelerazione del ciclo di progettazione del prodotto tramite soluzioni integrate di progettazione e analisi EM. Questo flusso di lavoro semplice ed efficiente per l'analisi EM PCB rigido-flex può risparmiare ai progettisti PCB ed EM molto tempo di progettazione e analisi. Gli ingegneri EM possono utilizzare il Solver 3D Clarity in questo flusso di lavoro per semplificare le fasi di progettazione, sviluppare rapidamente i prodotti e ridurre il time to market.
