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技术干货 I 如何在IC封装设计中告别锐角问题?


锐角,无论是在浇注的铺铜中产生尖锐棱角,还是在两块不同的金属之间形成锐角,都是一个棘手的问题。作为设计师,我们会不遗余力地尝试避免上述情况;但是尽管付出诸多努力,锐角还是会悄然出现在设计中。


那么,如何才能在对布线层进行最小改动的情况下,有效地摆脱设计中的这些问题呢?倒圆角泪滴是一种一阶的修复方法。您可能会发现,锐角不只是出现在焊盘和走线的交叉处。


本文通过Cadence Allegro® Package Designer Plus Silicon Layout Option 17.4 版本的演示,为大家讲解自动修复锐角的操作方法。


对于已浇注的平面铺铜,近似直角是可以接受的。从技术上讲,89.5 度小于 90 度,是锐角。布局中的所有顶点都必须紧扣数据库制造网格。正因如此,Allegro 产品默认为锐角提供了 1 度的容差范围(除非是在严格的正交环境中工作,即使 45 度的转弯也往往是不精确的)。这意味着,直角被认为是 89 至 91 度之间的任何角度。

对于有机基板,这个容差通常绰绰有余。然而,对于硅设计,则拥有更严格的规则,规定任何小于 90 度的角度都应该被修剪掉,无论差别多么细微。

曾经,Cadence Allegro layout 工具有一个环境变量,可以用来调整这个容差。如下图所示,shape_right_angle_tolerance 变量用于控制这类锐角的“误差范围”。



不过从 17.4 版本开始,这个变量被一个设计级别的属性所取代。通过在数据库层面进行控制,无论谁在编辑或它们的环境是如何配置的,都可以保证设计的铺铜行为保持一致(如果打开设计时已在环境中设置了环境变量,那么该变量的值将被用来在幕后设定该属性)。



对于硅基板来说,将该容差设置为零将确保设计符合正式签核规则。这并不是要求将动态挖铜参数从圆角切换到全圆角。全圆角会让直角变平滑,例如方形焊盘周围的空隙。然而,如果容差为零,将不会对真正的 90 度角进行圆角处理。



上图中的垂直线段向右微微弯曲,形成一个锐角。默认的 1 度容差不会导致 cline 弯曲内侧的形状变圆。但是,如果需要的话,0 度的容差会带来一个平滑的圆形过渡。是否需要严格避免锐角,还是与 cline 边缘的距离保持一致更为重要?对此可以咨询制造商,他们可以帮忙做出决定。


我们已经了解了正平面铺铜以及去除金属的尖锐区域,剩下的就是与之相反的情况:金属的急弯,导致边缘之间存在狭窄区域。我们在此讨论的是:



这的确是一个问题,因为我们从来没有打算制造急弯,但这种情况仍有可能在意料之外发生。在任何两块金属之间都有可能产生这样的情况——引脚和 cline 直线、过孔和铺铜,甚至如果两个焊盘靠得很近的话,这个问题也会在其之间出现。


虽然 Allegro Package Designer 工具中早已包含针对锐角的装配 DRC 检查,但 Silicon Layout Option增加了自动修复功能。在 DRC 错误标识工具的支持下,自动修复工具将在这些区域添加少量的金属,以实现平滑过渡。请看下面的界面:



在大多数情况下,我们可能需要在设计中的所有导体层上进行这种修复。但是,我们需要做出的最重要的决定是:想让修复工具添加多少金属(最小角距),以及系统是否可以使用弧线,还是必须为弯曲制造倒角。这一选择可能主要取决于制造输出格式。


最后在上图界面中,有一个重要的物件类型列表。这个列表用于控制数据库将平滑对象看作是什么类型的对象。在优先列表中,对于两个元素之间的每个锐角修正形状,列表中排名靠前的元素类型就是将该形状视为的类型。


为什么这很重要?例如,cline 和它所进入的铺铜之间的锐角。在 DRC 约束中,铺铜到铺铜的间距通常大于铺铜到线的间距。那么,通过将锐角修复工具作为 cline 来处理,动态空隙将减少对附近铺铜的影响,并允许过孔、引脚和其他走线更接近该铺铜。

当我们在倒角和弧形风格的角之间进行挑选时,可以看到以下区别:



弧形将提供一个渐进的过渡,让正片铺铜上的圆角或全圆角变得平滑。如果我们使用 GDSII 作为制造格式,这将导致产生许多非常小的片段(并因此要求弧形是矢量化的)。在这种情况下,我们可能会倾向于右边的倒角形状;它在流输出过程中不需要修改,即所见即所得。


上述解决办法可以帮您省去几个小时的繁琐工作,快来了解功能详情进行尝试吧!








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