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IC封装电性仿真优化的方向

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发表于 2014-3-6 21:54 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 pjh02032121 于 2014-5-7 16:45 编辑
/ r5 B1 ^. Z( e
- w8 t8 C6 ?7 B市场的需求,推动技术进步,数据传输的速率越来越高,尤其是光传输技术的发展,光模块也做的越来越小,使得光通信技术慢慢从网络产品过度到桌面产品上来。
. t' ~2 z, A$ Y8 ]动辄十几~几十Gbps的传输速率,给SI设计带来挑战。以前不需要关注的芯片封装,现在也必须考虑进来。
: Q$ |; a; Q; h) H参考:
/ m; ^( S1 \  U1 jhttps://www.eda365.com/thread-55226-1-1.html
" F; C/ N( C3 x9 M, Qhttps://www.eda365.com/thread-48362-1-1.html' A6 t- a/ E+ K
https://www.eda365.com/thread-78287-1-1.html
* E- j: z$ ~( v% |
2 b" S3 ]6 A. p- M3 d电性优化的目的,本质上来说就是最大提升传输效率,减少传输损耗。
% O) P. k) m0 C# q( R封装是芯片到PCB的过渡,这里的信号传输路径处处存在着不连续(如下图),优化这些不连续点使其保持电性上的连续性,就是封装SI优化的目的。( p: t9 @3 x/ `' e" \
0 j7 Z/ p! E0 r# H# |* M: V5 \+ y

# b! ^4 U% C0 P7 o: W9 x4 L5 M优化的方向在哪里?我们从上图的结构上一个一个的来。, {, ^. ^8 w; X' D) [, W
先阅读一下这个帖子,不知哪为大牛所写,非常经典。帖子中提到的,本帖不在赘述。& W. @" B$ X! U; \
==>>https://www.eda365.com/thread-96268-1-1.html7 {! A" W7 V; }0 N. b; B2 i
( r# N3 x- _# u& b) W
结构:+ f  u0 b! a- I3 N! K+ [
芯片pad:# g. ^5 F! n0 R0 H& f. X
1. 信号/地间距/ U- K6 h9 S, k. ]. v+ x$ e
2. 信号地分配方式: W3 [$ f, T' N6 a
芯片pad与bonding wire的位置一一对应,pad的位置、信号分配方式决定了bonding wire的位置、分配,这对信号的传输影响。
3 O) Z' p# c1 f, L: T, o. D' ]6 g" F+ Z  ?0 I6 O
Bond wire:
! x; }7 r* B$ Z) }" X! ?1. 打线长度
8 o; u" A2 b4 u, g( j2. 打线线型
& A( t: f1 p/ F; p% R0 q+ A( |) _3. 金线线径
2 @, e- h; j+ B' ?: J: F% _; s! m3. 打线数量
! S) c8 ]9 @/ h$ R1 m6 n( d4. 金线阻抗匹配
, l9 k8 j( ~) @$ g$ U% D下图是从芯片上的50ohm的cpw打金线到基板50ohm微带,对比bonding wire的线型、打线数量对传输特性的影响,结论自己去总结。
9 b6 _" V! Q+ l2 g8 l6 J4 k0 g6 w
; z; h% Q- G' M3 z$ L. V / C; r7 Y: e' j1 u; {
接下来对比,对金线进行阻抗匹配前后,传输特性的对比,这个影响有点大。; Q& i( k0 [* j
8 @8 I  {' t; \# d% ]7 r5 b

9 P: p: j+ [+ }
  G! j) z, I# R3 g
. v; r! w$ M2 K  y, O1 x' b6 J过孔:
" ]+ |' r% W9 q. U1. 孔大小' |* M1 u3 n/ W6 r8 p
2. 孔壁厚度7 P; N: J5 u& {: t% F; }
3. 孔pad大小
* G3 k$ m* v  O' w' w% v4. 孔anti-pad大小
% ]0 N, a9 V; N# ^4 o( S  a0 f7 B( R5. 地孔的数量、距离等7 }) D$ [' K, D* _
不多说了,有人做了PCB过孔的研究,基板上雷同。
8 B9 Z8 k  A- ^+ H/ ]请参考:
- v8 u; T5 Q) r% x 8-WA2_Paper_Vias_structural_Details_and_their_.pdf (2.3 MB, 下载次数: 15583) % T$ d+ y3 I9 [6 j! f
https://www.eda365.com/thread-90238-1-1.html
; b* l  v1 _; }% {% O0 ?https://www.eda365.com/thread-77031-1-1.html
/ ~' o7 Q  h7 J. p9 a+ bhttps://www.eda365.com/thread-77010-1-1.html
, {4 f3 b0 u. J* c
7 j0 h9 B) Q) ~" P5 x' ~3 T
. q2 x3 {- `" _8 {4 w- a( i1 XSubstrate+PCB界面:
, S9 K2 s* d5 `# t2 {1. Solder ball大小# Q0 G9 P2 m0 m" V! i2 @" c; D1 v9 I
2. Solder ball高度. }' L) W: U' W' n/ k" A. M
3. Solder ball间距6 e9 x5 q1 o2 ]. r. ?! ?
4. Solder ball S/P/G配置
) I5 Z8 J% f0 n' s6 o9 w4. Solder ball焊盘(Substrate + PCB)
4 ~5 w5 O$ K) R  `下图,4+2+4的BGA基板,互连到PCB。对基板和PCB的焊盘阻抗金线优化(2)和降低Solder Ball的高度(3)对传输特性影响,结论自己总结。
" r7 W: N5 _. m: A3 M2 F
" ]; R  C/ D* E& ]2 i 8 d- d5 M) g3 F' Z9 e

; k& {+ d. v" a9 d" N, B工艺:; z$ W# \9 P; `- h& L0 w# e8 h# ]+ ]
表面处理工艺,蚀刻工艺,影响比较复杂。
3 ], I* |7 R! n/ @简单参考:4 h; Z: t3 }3 i1 F, ^) Z8 ^; E
https://www.eda365.com/thread-83331-1-1.html& i, y9 `7 n' {) Z! M. x
http://bbs.rfeda.cn/read-htm-tid-84397.html
* z& u2 ~9 l& Z 6-WA4_Paper_EM_Modeling_of_Board_Surface_.pdf (942.48 KB, 下载次数: 99) ; I6 |; R0 a) c9 [# @2 A* X* M, i
8 F. C9 \. c5 `1 i% c
材料:. u3 B  h. ^2 x8 G1 @
1.  Substrate + PCB;
% G5 y( V! i* A4 ^" J  u+ m/ z2.  Mold compound;
+ g; o" _0 C: v/ D) H基板板材,PCB板材,有机材料都有很多低损耗的材料可供选择,高端的可用陶瓷材料LTCC、HTCC等。
$ U# M( E# E- Omolding compound低损耗的不多,高频的一般不用,多为真空封装或充惰性气体保护。

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参与人数 1贡献 +5 收起 理由
honejing + 5 很给力!

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 楼主| 发表于 2015-5-21 20:42 | 只看该作者
bufengsui 发表于 2015-5-21 10:47
* F# R! B1 K- T8 R9 q/ @: k很好的一个帖子,学习了很受益,对高速封装有了一个全面的认识。想请教一下版主两个问题:1、金线阻抗匹配 ...

1 }; N  A2 g, }2 \' @3 h射频微波阻抗匹配原理,具体理论叙述和仿真操作,在徐老师的新书《HFSS射频设计仿真实例大全》中有详述。
% j& l( m  B- z; F- n& A& R& m- W1 y' D; Q: @% G5 x$ c$ ^
S/P/G的配置比例与位置(与信号速度相关),主要是考虑SI和PI,DesignCon2013有paper专门讨论这个问题的,你可以找找看。; t1 d2 _' B% Z4 }' c2 B- w

点评

你好,能麻烦发我一下DesignCon 2013关于S/P/G配置的文章吗?邮箱,谢谢啦!  详情 回复 发表于 2015-5-22 09:59

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发表于 2015-6-3 11:18 | 只看该作者
bufengsui 发表于 2015-5-22 09:596 X/ B. l: h& C8 \, K: ?
你好,能麻烦发我一下DesignCon 2013关于S/P/G配置的文章吗?邮箱,谢谢啦!
& _: e7 }& I+ u" X1 S
你好:! o" P. n2 b$ ^7 D( T$ c
徐兴福老师一书中键合线匹配电路的理论是写的二项式匹配,二项式匹配基于小反射理论,匹配电路的阻抗是依次变大或者变小的。而很明显图中的阻抗不是依次变化的。还请版主指点一下,怎样确定匹配电路的阻抗和长度?: V4 B) _: [0 I4 A6 F# G5 K

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发表于 2015-5-22 09:59 | 只看该作者
pjh02032121 发表于 2015-5-21 20:42  W, Z; i/ p0 {3 d. f8 K
射频微波阻抗匹配原理,具体理论叙述和仿真操作,在徐老师的新书《HFSS射频设计仿真实例大全》中有详述。 ...
4 S1 J0 p# q. B; k+ u6 G5 g% [
你好,能麻烦发我一下DesignCon 2013关于S/P/G配置的文章吗?邮箱872780754@qq.com,谢谢啦!

点评

你好: 徐兴福老师一书中键合线匹配电路的理论是写的二项式匹配,二项式匹配基于小反射理论,匹配电路的阻抗是依次变大或者变小的。而很明显图中的阻抗不是依次变化的。还请版主指点一下,怎样确定匹配电路的阻抗和  详情 回复 发表于 2015-6-3 11:18

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3#
发表于 2014-4-18 16:22 | 只看该作者
楼主 好贴 顶

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5#
发表于 2014-7-18 13:16 | 只看该作者
您好,能请教下bondwire部分这个阻抗优化的机理吗?
2 x: w# a, j( @

捕获.JPG (55.18 KB, 下载次数: 14)

捕获.JPG

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6#
发表于 2014-7-28 10:31 | 只看该作者
有没有封装的EMC/EMI 这方面仿真的?

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7#
发表于 2014-8-19 11:07 | 只看该作者
这个太给力了

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8#
发表于 2014-11-12 00:07 | 只看该作者
楼主太给力了,点赞

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10#
发表于 2015-2-13 11:04 | 只看该作者
我也想知道对金线进行阻抗匹配的原理~哪位大师指点下?

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11#
发表于 2015-3-13 08:57 | 只看该作者
不是一般给力

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12#
发表于 2015-3-19 14:15 | 只看该作者
专业的给出封装研究方向
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