Q3D_via20161018

天津大学材料科学与工程学院郝柏森2016208105ANSYSQ3DExtractor学习进度该模型由一个中心柱和三个薄圆柱铜片组成，其通过一个接地的大铜片通孔，整个结构是嵌入在一个FR-4电介质材料。使用Q3D软件提取该通路的寄生电感，电阻和电容。通孔半径和焊盘半径作为变量，以便对其影响进行参数研究。一、模型介绍二、建模1、设置绘图单位单击ModelerUnits，在Selectunits下拉列表中选择mm，点击确定。2、绘制圆柱体单击图标Cylinder，设置其参数为半径0.2mm，高度为0.8mm。将圆柱体名字改为Via。选择材料类型为copper。3、绘制ViaPad单击图标Cylinder，设置半径为0.7mm，高度为0.025mm，将圆片名字改为Pad1，选择材料类型为copper。点击Pad1，点击EditDuplicateAlongLine，点击原点，然后设置X，Y，Z分别为0,0,0.4。在出现的对话框中Totalnumber选择3，将其名字分别改为Pad2，Pad3。4、创建几何变量单击Q3DExtractorDesignProperties，点击Add，在Name栏中手打viarad，在Value栏中打0.2mm，点击OK。再点击Add，在Name栏中手打padrad，在Value栏中打0.7mm，点击OK。二、建模5、绘制TraceStubs单击图标Box，输入坐标(-0.25,0.4,0)回车，输入坐标(0.5,1.2,0.025)；再单击图标Box，输入坐标(-0.25,-0.4,0.8)回车，输入坐标(0.5,-1.2,0.025)；选择材料类型均为copper。6、合并Via以上所绘结构材质相同，所以进行合并。将所有图形选中，点击ModelerBooleanUnite，将其命名为Via，设置材料为copper。7、绘制GroundPlane单击图标Box，输入坐标(-5,-5,0.4)回车，输入坐标(10,10,0.025)回车；将其命名为Ground，在Properties中将其Transparency设置为0.5。8、创建Antipad（避免via与接地板短路）单击图标Cylinder，输入坐标(0,0,0.4)回车，输入坐标(1.25,0,0.025)回车；将其命名为Hole；选择Ground和Hole，点击3DModelerBooleanSubtract，点击OK。Antipad创建完毕。9、定义背景材料单击Q3DExtractorSetBackgroundMaterial，从材料列表中选择FR4_epoxy，点击OK。三、仿真设置1、定义电流输入端和输出端右键点击SelectFaces，点击上部TraceStub端面，右键Nets点击AssignExcitationSource，命名为Source1，点击OK。再点击下部TraceStub端面，右键Nets点击AssignExcitationSink，命名为Sink1，点击OK。2、自动创建网格右键点击Nets选择AutoIdentifyNets，即在Nets中出现Ground和Via，Via中包含Sink1和Source1。3、添加SolutionSetup开始模拟Via的电气寄生效应。右键Analysis，点击AddSolutionSetup，在General标签中，可以验证电容/电导，直流电阻/电感，直流电阻，交流电阻/电感，点击OK。Setup1出现在Analysis下面。三、仿真设置4、验证Setup单击Q3DExtractorValidationCheck.若出现一下对话框，即Setup没有问题.5、解决问题右击Setup1，点击Analyze，Q3D开始划分网格求解，可以右键Setup1，点击Convergence查看求解情况。该窗口显示了网格是如何从一个自适应解传递到下一个，以及每次pass之间解变化的多少（增量%）。单击Matrix标签查看实际的电容解数据。点击Profile标签，可以看到CPU运算时间以及解所占的内存。三、仿真设置6、生成电场分布图电场表征了表面或物体的电场基础以及派生量，现在建立一个Via的电场。选定Via，点击Q3DExtractorFieldsCFieldsSmoothQ，不改变参数，电场分布图如图所示7、导出电路模型右键Setup1，点击ExportCircuit，将其导出为via_gsg.cir格式，点击确定。四、建立参数分析1、加入ParametricSweep单击Q3DExtractorOptimetricsAnalysisAddParametric，出现对话框，在SweepDefinitions标签下，点击Add。单击下拉列表中的viarad，选择LinearStep，分别在Start，Stop和Step中输入0.2,0.5,0.05，点击Add，点击OK。点击Table标签显示viarad模拟值，点击确定。2、运行参数分析右键点击ParametricSetup1，再点击Analysis，出现进度条。右键ParametricSetup1，点击ViewAnalysisResult可以看到已经分析完毕的padrad值，点击Profile标签可以查看求解时间。五、结果比较1、将求解制成图表右键Results，点击CreateMatrixReportRectangularPlot，出现对话框点击NewReport，在PrimarySweep中选择viarad，在Quantity下选择C（via，via），点击AddTrace.该图显示，Via电容随着中心圆柱半径的变化略有波动，从584fF到594fF变化。2、padrad对电容的影响单击Q3DExtractorOptimetricsAnalysisAddParametric，出现对话框，在SweepDefinitions标签下，点击Add。单击下拉列表中的padrad，选择LinearStep，分别在Start，Stop和Step中输入0.5,1.1,0.1，点击Add，点击OK。点击Table标签显示padrad模拟值，点击确定。五、结果比较右键点击ParametricSetup2，再点击Analysis。右键Results，点击CreateMatrixReportRectangularPlot，出现对话框点击NewReport，在PrimarySweep中选择padrad，在Quantity下选择C（via，via），点击AddTrace。该图显示，Via电容随着pad半径的变化较大，从0.45pF到1.15pF变化。谢谢老师的耐心倾听！