第6回 LPB ForumLPB Formatを用いた
Package+PCB EMI解析

2015.03.19
Mentor Graphics Japan Co.,LtdKazuhiro Kadota

解析内容と目的

LPB-Formatを用いて、JEITA 半導体EMC サブコミッティーで実施したシミュレーションvs 実測比較Modelの解析を実施

Nimbic製品のLPB-Formatサポート（2015年3月現在）— G-Format— M-Format（ver.2.0）



本解析においては、G-Format以外にPython Scriptを用いて C および N-Formatを活用

Scriptによる Package Model と PCB Model のMergeを実施



煩雑なPackage/PCB ModelのMerge Model作成作業を効率化



作成したPackage+PCB ModelでEMI解析を実施

半導体EMCサブコミッティーより© 2012 Mentor Graphics Corp.

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nWave

解析に用いるデータLPB Format

 G-Format （Geometry Format）– Package– PCB：step15_forum_IC1_G.xfl：MICON1_new.xfl– PCB：step14_drule_IC1_C.xml– PCB：step20_Forum_N.v

 C-Format （Component Format）
 N-Format （Netlist Format）
Excitation— CPM File

：PowerModel.sp/PowerModel.sp.inc© 2012 Mentor Graphics Corp.

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G-Formatを用いてModel作成（Package）
 Package Model G-FormatをImport Bond Wire はG-Formatに含まれている Lead FrameをnWaveの機能で自動生成© 2012 Mentor Graphics Corp.

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G-Formatを用いてModel作成（PCB） PCB Model G-FormatをImport© 2012 Mentor Graphics Corp.

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PackageとPCBのMerge

通常の手順（ Nimbicの場合）— それぞれのModelを作成したのち、接続する2か所のPinを目視で確認してnWaveのMerge機能を使ってMerge

通常の手順での問題点— それぞれのModelでPinを確認しなければMergeすることができない— 目視によって接続Pinを確認するため、人的ミスが発生しやすい

Merge Script
Model 作成
PCB Pin確認
Package Pin確認

PCB Modelで接続するPinを決めたら、あとはすべてScriptによってMerge作業を行う

LPB Format + Script で対応

Merge© 2012 Mentor Graphics Corp.

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Nimbic nScripnScript は、Python script によるNimbicツールコントロール機能— Nimbic 製品のほとんどのUI をScriptで制御可能— 各種制御コマンドについてはHTMLドキュメントを用意© 2012 Mentor Graphics Corp.

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Merge Script Merge Script Flow
PCB
Layout

1．PCBの接続Pin名とNet名を確認
Pin :IC1.50 > Net :SIGN143
Pin :IC1.76 > Net :SIGN116

Package
N-Format

2．PCB N-Formatで、PCBのNet名から接続するPackageのNet名を検索
SIGN116 > net27
SIGN143 > net26

Package
C-Format

3. Package C-Formatで、Package Net名からPackageの接続するPort名を検索し、Module名と組み合わせてPackage Pin名を指定
net27 > 25 > PKG_1008_A.25
Module名：PKG_1008_A
net26 > 51 > PKG_1008_A.51
4. 確認できた2か所の接続するPin名を用いてMerge機能でPackage+PCB
モデルを作成Merge

Net接続からPinを指定するのでミスが無い© 2012 Mentor Graphics Corp.

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Merge Script Python Script— 今回のScriptは、100行足らずの記述で構成


その他Scriptで対応可能な機能— G-FormatのImport— Lead Frameの自動生成— CPMのPinへのアサイン— Mesh設定— 解析設定— GUIの作成— etc…

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Scriptで作成されたPackage+PCB Model Package+PCB Model— 実装されるRC チップ部品を設定— CPMで励振源を設定– CPMデータが理想GNDをReferenceとしたデータであったため、今回は各端子のPWLデータに分割してそれぞれ設定– 励振源を設定した時点で解析Portは自動生成される© 2012 Mentor Graphics Corp.

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Merge Script Demo

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EMI解析
Mesh Frequency=2GHz でMeshを作成

解析周波数

電磁場表示のために、解析設定でPackage上面から5㎜の高さのPlaneを設定：1MHｚ～1GHｚ 30point

Package+PCB ModelのMesh

励振条件の設定© 2012 Mentor Graphics Corp.

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解析結果(1) 電流分布— Frequency = 1GHz

Package + PCB

Package

PCB Top

PCB Bottom© 2012 Mentor Graphics Corp.

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解析結果(2) 電界および磁界— Package上面から5㎜の位置— Frequency = 1GHz

E-Field

H-Field© 2012 Mentor Graphics Corp.

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解析結果(3) 電界強度— 1MHｚ～1GHｚ 30point© 2012 Mentor Graphics Corp.

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Conclusion
ScriptでLPB-Format を用い、PackageとPCBモデルのMergeを実施

C-FormatおよびN-Formatを用いることでPackage/PCBのNet名から接続するPinを参照してMerge



LPB-Format を活用することで、Package + PCBモデル作成作業は2/3程度に削減

通常の手順で発生しやすい人的ミスによるやり直し作業を回避



今回はG-FormatのImport、CPMの設定については手作業で行ったが、これらの作業もScriptで対応が可能



これらすべてのModel作成作業にLPB-Format と Scriptを活用すれば、Model作成時間は1/3程度には短縮出来ると考える

今回は時間の関係上、実測比較等の精度検証は行えなかったが、引き続き精度検証、およびLPBを活用した更なる効率化を進めていきたい© 2012 Mentor Graphics Corp.

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