HYDE  HF-Layout Software

Gegenwärtige Problemstellung beim HF-Design

Gegenwärtig sind weltweit viele Unternehmen gezwungen für die Entwicklung von anspruchsvollen HF-Schaltungen mehrere EDA/CAD-Werkzeuge einzusetzen. Typischerweise werden dabei folgende Tools verwendet:

-    HF-Simulations-Tools (ADS, Ansoft-Designer, Microwave Office) für die Generierung der HF-Strukturen

-    PCB-Layout-Software unterschiedlicher Hersteller für die Erstellung von komplexen Layouts

-    EM-Simulations-Tools (HFSS, CST, Sonnet) für die elektromagnetische Simulation von HF-Schaltungen

-   Grafische CAD-Werkzeuge (Autocad, u.a.) für die Nachbearbeitung von HF-Strukturen. Diese sind oft deshalb notwendig, weil PCB-Layout-Software die entsprechenden grafischen Funktionen nicht aufweisten, um HF-Strukturen grafisch verändern zu können.

-    CAM-Software für die Erstellung von Fertigungsdaten

Durch die gleichzeitige Verwendung vieler Software-Tools wird die Entwicklung anspruchsvoller HF-Schaltungen ganz erheblich erschwert.

Elegante EDA-Lösung für ein anspruchsvolles HF-Design mit HYDE

Die HF-Layout-Software HYDE soll dazu beitragen, dass den Entwicklungsingenieuren ein Werkzeug in die Hand gegeben wird, mit dem

-    komplexe Schaltungen mit modernen Routing-Tools und Design-Rule-Check schnell und fehlerfrei entwickelt werden können.

-    simulierte HF-Strukturen elegant im Kontext des Gesamtlayouts grafisch nachbearbeitet oder auch HF-Strukturen neu erstellt werden können.

-    Fertigungsdaten nach den üblichen CAM-Standards bequem hergestellt werden können.

HYDE ergänzt in bester Weise HF/EM-Simulationswerkzeuge für ein effektives HF-Design.

Die besonderen Stärken von HYDE für HF-Design

Komfortable Schaltplanerstellung

Mit dem Schaltplan-Modul von HYDE lassen sich sehr schnell komplexe Schaltpläne in kürzester Zeit erstellen. Dabei ist natürlich eine logische Verbindung zwischen Schaltplan und dem physikalischen Layout gegeben. Mit der Footprint-Zuordnung wird jedem Schaltplansymbol ein physikalisches Bauteil zugeordnet.

Unerlässlich für HF-Design können selbstver­ständlich auch im Substrat eingebettete Bauteile wie Kondensatoren, Induktivitäten oder beliebig simulierte und importierte HF-Strukturen über beliebig viele Lagen verteilt, oder auch nur einfache Microstrip-Leitungen einem Schaltplansymbol zugeordnet werden.

Andererseits ist es jedoch mit HYDE nicht zwingend notwendig bei der Entwicklung von HF-Schaltungen mit der Schaltplanerstellung zu beginnen. Alternativ kann auch zuerst das Layout oder nur Teile eines Layouts erstellt werden. Daraus kann wiederum eine entsprechende Netzliste erstellt werden.

Zuordnung eines eingebetteten Kondensators zu dem Schaltplansymbol

Individuelle Lagenstruktur mit bis zu 50 Leiterbahnebenen

HYDE zeichnet sich durch seine sehr hohe Flexibilität aus. So unterstützt HYDE die verschiedensten Technologien, die für HF-Schaltungen relevant sind, wie z.B.:

-    Teflon Single- und Multilayer-PWBs

-    LTCC mit bis zu 50 Greentapes

-    HTCC

-    Hybrid-Dünnfilm

-    Hybrid-Dickschicht mit bis zu 20 verschiedenen Pasten

-    PCB

Dabei kann mit bis zu 50 Leiterbahnebenen gearbeitet werden. Im Vorfeld kann die individuelle Lagenstruktur festgelegt werden, so dass dann wegen der Übersichtlichkeit nur die wirklich genutzte Lagenanzahl eingesetzt wird.

 Unterstützung von im Substrat liegenden und gedruckten HF-Komponenten

Wie schon erwähnt, können mit HYDE beliebige simulierte und auf mehrere Lagen verteilte HF-Strukturen (z.B. Filter, Baluns, Diplexer u.v.m.) in HYDE über das DXF- oder GDSII-Format importiert werden und auf beliebigen Innenlagen des Schaltungssubstrats platziert werden. Dabei können eingebettete HF-Strukturen innerhalb des Substrates von oben nach unten beliebig versetzt und platziert werden. Zusätzlich lassen sich DIEs in Innenlagen platzieren, da sich mit HYDE auch entsprechende formunabhängige Cavities im Leitungsträger erstellen lassen.

„Hairpin“-Filter

Außergewöhnliche grafische Funktionen für die Bearbeitung von HF-Komponenten

Die meisten PCB-Layout-Systeme sind in der Regel sehr begrenzt bezüglich der grafischen Funktionalität. Deshalb greifen viele HF-Schaltungsdesigner zusätzlich auf ein rein grafisches CAD-Werkzeug zurück, um die anspruchsvollen grafischen Aufgaben zu lösen. HYDE bietet einen mächtigen grafischen Kern an, mit dem sich auch schwierigste grafische Anforderungen realisieren lassen. Typischerweise haben HF-Designer komplizierte Leiterbahnstrukturen zu realisieren, um z.B. Striplines, Filter und Wellenleiter miteinander zu verbinden.

HYDE verfügt über diese außergewöhnlichen grafischen Eigenschaften, mit denen sich alle HF-spezifischen Anforderungen realisieren lassen. Mit ausgezeichneten

-    Editierbefehlen (Rotieren, Spiegeln, Kopieren, Dehnen, Gruppieren, Sammeln, Zerlegen, Verschmelzen von Zeichnungskomponenten, Glätten und Äquidistanten),

-    grafischen Grundelementen (Linie, Rechteck, Polygon, Kreis, Bogen, Ellipse, Schraffur, Bemaßung, Markierung, Schriftarten) und

-    Fangmodi (Gitterpunkt, Scheitelpunkt, Schnittpunkt, Grundkomponente, Mittelpunkt, Systempunkt, Kontur)

können sämtliche Bauteile, HF-Komponenten und Leiterbahnen im Kontext der Layoutzeichnung problemlos grafisch bearbeitet werden.

Sollen z.B. nach einer durchgeführten EM-Simulation die evtl. veränderten geometrischen Daten der HF-Komponenten übernommen werden, so können diese entweder in HYDE importiert (DXF, GDSII) und in das vorhandene Layout eingefügt werden oder die Veränderungen werden manuell über die grafischen Funktionen von HYDE nachbearbeitet.

HF-Layout-Beispiel (Keithley Instruments)

Auch können durch die komfortable Makrosprache von HYDE entsprechende Microstrip-Komponenten als so genannte Makrobauteile angelegt werden. Dadurch können diese Komponenten durch die Eingabe der entsprechenden geometrischen Parameter ohne aufwendiges Zeichnen blitzschnell maßgenau erstellt werden und dann in dem HF-Layout eingefügt werden.

Beispiele von Mikrostrip-Komponenten

Modernes Routing-Werkzeug für eine schnelle Entflechtung

Trotz der hohen Flexibilität und den grafischen Stärken verfügt HYDE über einen leistungsstarken 2-Punkt-Autorouter. Sollen HF-Schaltungen kombiniert mit mehreren pinreichen DIEs entwickelt werden, dann können mit diesem Entflechtungswerkzeug komplexe Schaltungen in kurzer Zeit fehlerfrei entflochten werden. Der 2-Punkt-Router ist ein Autorouter, der einen Weg zwischen 2 Punkten selbständig entflechtet, z.B. durch Anklicken einer Airline oder von 2 beliebigen Anschlusspunkten. Dabei kann mit dem Cursor die Richtung des Verlaufs der Leiterbahn nach dem "Follow-Me"-Prinzip direkt beeinflusst werden. Sperrflächen sowie die im DRC definierten Abstände werden automatisch eingehalten. Eine akribisch genaue Cursorführung beim Layouten ist nicht mehr notwendig, wodurch komplexe Designs wesentlich schneller entflochten werden. Der 2-Punkt-Router erlaubt ebenfalls das mehrlagige Entflechten durch Unterstützung eines designabhängigen Via-Menüs.

Schnelles und flexibles Entflechten mit dem 2-Punkt-Router

Wiederverwendung von Schaltungsteilen

Eine weitere besondere Stärke von HYDE besteht in der Fähigkeit bestimmte Funktionsblöcke wie z.B. VCOs oder Verstärker aus einer größeren Schaltung auszuschneiden und in einer neuen Schaltung wieder einzufügen. Auch so lassen sich Entwicklungszeiten ganz beträchtlich verringern

Elegante Erzeugung von Abschirmungen

Für ein zuverlässiges HF-Design ist die Erstellung von Abschirmungen und Masseflächen sehr wichtig. Mit dem auf Universalität ausgelegten Schraffurbefehl können sehr einfach und in Sekunden komplexe gefüllte oder schraffierte Masseflächen erzeugt werden. Für die LTCC-Technologie werden kreuzschraffierte Flächen für eine gute Haftung der Greentapes untereinander benötigt. Mit HYDE kann die Linienbreite mit Abstand und Winkel der Schraffur vollkommen frei definiert werden. Selbstverständlich lässt sich diese Abschirmung über VIAs an das Massepotential anbinden. Zusätzlich lassen sich auch auf einfachste Weise Abschirmzäune mit zahlreichen  VIAs erzeugen.

Bandpass-Filter mit Abschirmzaun

Kreuzschraffierte Massefläche mit Cavity und Durchkontaktierungen

Zuverlässiges HF-Design durch DRC

Mit Hilfe des Design Rule Check (DRC) wird die elektrische Übereinstimmung zwischen Schaltplan und Layout überprüft. Aber auch für eine fertigungsgerechte Entwicklung einer HF-Schaltung ist der Design-Rule-Check unabkömmlich. So können die verschiedensten geometrischen Abstände definiert werden, die bei der Entflechtung des Layouts automatisch eingehalten werden sollen. Selbstverständlich überprüft der DRC auch den korrekten elektrischen Anschluss und die entsprechenden geometrischen Abstände sowohl bei eingebetteten HF-Komponenten im Substrat als auch bei vergrabenen DIEs in Cavities. Dabei werden auch Designs unterstützt, bei denen von einem DIE auf verschiedene Kontaktlagen gebondet wird.

LTCC-spezifische DRC-Prüfungen

Integriertes CAM-Modul für eine reibungslose Fertigung von HF-Schaltungen

Um HF-Schaltkreise wirtschaftlich herstellen zu können, bietet HYDE entsprechende Funktionalitäten für die Fertigung an.

HYDE verfügt über einen leistungsstarken, vielseitig einsetzbaren Stücklistengenerator. Sowohl vom Schaltplan als auch vom Layout lässt sich damit eine formatierbare Stückliste generieren.

Weiter kann eine Nutzenbildung für die Filmerstellung im Gerber- oder auch GDSII-Format durchgeführt werden. In den Nutzen lassen sich zusätzlich Passermarken und ein Textfeld für die Datenbestimmung eines jeden Nutzenfeldes einfügen. Auch können Gerberdaten importiert werden und diese durch den geometrischen Design-Rule-Check auf Fertigungstauglichkeit überprüft werden.

Nutzenbildung für die Filmerstellung

Des Weiteren werden entsprechende Postprozessoren für das Bohren, Stanzen und Fräsen des Substrats angeboten. Auch die Ansteuerung von SMD-Pick&Place-Maschinen für die Bestückung von HF-Schaltungen wird durch HYDE geboten.

Für eine übersichtliche und fertigungsgerechte Dokumentation können im Showmanager mit vorkonfigurierten Showfiltern alle relevanten Informationslagen mit einem Mausklick eingestellt werden. Zusätzlich kann das physikalische HF-Design für eine bessere Veranschaulichung als 3D- Zeichnung dargestellt werden. Dabei wird auch die komplette elektrische Verdrahtung im Substrat sichtbar angezeigt.

3D-Ansicht eines aufgeklappten LTCC-Entwurfs