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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 |正序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 pjh02032121 于 2014-5-7 16:45 编辑 4 A# x) t. |3 [, _) h/ f
5 c2 P4 W2 q% q, \$ T8 {, A
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。
& ]% a! e& ^- Y" ?8 b0 Z) Y9 I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。
+ ]) y3 e* n! L. S参考:
7 ^0 e, l9 M- Y* U$ z1 ohttps://www.eda365.com/thread-55226-1-1.html# Q! C  k% O- n- U4 H+ C
https://www.eda365.com/thread-48362-1-1.html0 B7 g% g* @( T/ P6 x% H0 t0 @
https://www.eda365.com/thread-78287-1-1.html
% Q  u$ a% B& ?& g! w" k: |' e; k! }7 M8 C6 w3 Y- z1 H+ {8 W
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。+ r1 N- k# Z1 R1 Z, E
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。( \1 ^4 c" `1 w" {+ `1 Y  P/ U
4 G$ A) D/ o% M! ~+ J) N

# ?7 W8 o( ~: }/ P: Y优化的方向在哪里?我们从上图的结构上一个一个的来。- C& u7 d0 w  p' p
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。
5 i6 c9 I- u0 O" |3 g==>>https://www.eda365.com/thread-96268-1-1.html
2 [# ]4 ?; t% Z; P4 D, [
  ?. T9 _( i6 |7 a, ~' Y' ]1 m. o结构:
9 n( |" m- t- ]" l: _1 s芯片pad:
! Q* g1 S- G5 j! \# U9 W9 |  G- ], T1. 信号/地间距/ f: ~6 ?+ r. N$ v! r2 c# b+ n
2. 信号地分配方式
& X3 _  M0 e9 ~0 Y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。
8 \* A; a2 h2 y
/ j; V/ t! B& }7 t  _% |Bond wire:0 E8 u  }' I9 f: {
1. 打线长度
! [& a* I4 O/ s# o2 N' d* X2. 打线线型9 i+ U! Q) r& Q. J
3. 金线线径: T+ O! b, U% u$ `9 X) h2 o6 q
3. 打线数量1 `5 c" G5 D. x6 c+ V8 n8 z
4. 金线阻抗匹配  |' B3 g4 R9 N2 X' L" F. ~9 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。5 ?2 i6 c+ f3 v) V/ {! G+ ~
/ B+ d7 w7 N0 e: k9 S

6 Z' S- R5 k5 v5 _9 |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' U3 D4 n 9 I& d4 x! Z4 m  X+ S* o* P+ ~- x
7 p5 X- E% K) y# `: j) b; \( [

( B9 I) U0 j5 f7 r2 Y0 y/ r1 z  k
  e5 {; X2 l5 K0 s9 m过孔:% r5 I# [, q7 {. W
1. 孔大小
1 N+ k# M& ?3 g/ q& ]2. 孔壁厚度* R* b- H" Z7 H3 b& O
3. 孔pad大小  b4 N4 p1 Z5 i3 v. k
4. 孔anti-pad大小$ @  H7 n1 ~/ y# B' j  A# f
5. 地孔的数量、距离等' K0 p, _7 Z8 t
不多说了,有人做了PCB过孔的研究,基板上雷同。/ W- k3 m& N- `- b: B: x
请参考:
: r$ z* r9 k+ u3 R 8-WA2_Paper_Vias_structural_Details_and_their_.pdf (2.3 MB, 下载次数: 15583) ! t8 y$ P' b) |
https://www.eda365.com/thread-90238-1-1.html
# H; r. @, t# h; v+ }https://www.eda365.com/thread-77031-1-1.html! ~' b  v/ u$ x% e- D, x$ }! }1 A
https://www.eda365.com/thread-77010-1-1.html
6 d) ?9 V2 t8 Z8 o, L; R- P5 x3 l5 _5 o! R$ D( b' R. ?

$ _0 q. H% q. O% N. a# pSubstrate+PCB界面:
( |3 t, B; M! e8 K: w% n% p" _1. Solder ball大小0 |1 q/ B( [, r7 \2 e7 w6 A" M
2. Solder ball高度  t( K% w( r0 f( l; W
3. Solder ball间距0 Y, _$ q8 O% f4 R2 t
4. Solder ball S/P/G配置1 m. L7 A0 x/ Q8 q8 x. ?5 a& ^+ x5 T% Z
4. Solder ball焊盘(Substrate + PCB)
2 T$ I9 p- Q/ g- ?  ~. F4 L" |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。; j: I: l, K$ q7 t

, R% X, D  ^! t. u9 Y1 Y4 U9 f 4 C3 l. d7 D2 E4 b  ^0 F9 C6 Y4 B
% N( p6 C: \; @3 z, u
工艺:: P9 w/ i6 |  M' U2 u
表面处理工艺,蚀刻工艺,影响比较复杂。  Y0 m" \0 N5 V7 w2 b
简单参考:, [8 c1 K2 z4 K4 {
https://www.eda365.com/thread-83331-1-1.html( A. G: B3 u  O) Y$ b3 y$ d
http://bbs.rfeda.cn/read-htm-tid-84397.html$ f/ M/ F. A1 X$ Y! y1 z
6-WA4_Paper_EM_Modeling_of_Board_Surface_.pdf (942.48 KB, 下载次数: 99) % e3 K7 V' A3 u7 A! E

& q+ O- Y1 L& \- c/ `2 F/ m材料:# K/ E, U6 b' _+ {9 w
1.  Substrate + PCB;
+ N% {/ }0 ?. A' X) h8 d2.  Mold compound;
* y! l8 Z$ B  |2 t; w) |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。' p- G* b, w! d1 J/ a
molding 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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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: u7 R0 ^4 i4 [7 ]- \% l5 z3 @# o" ^: R
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 ...
3 y8 X9 M& A% r" G1 p7 v6 V! g' e
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。
; x5 R# W( v# K: b- ]% F7 e
  S) p* w$ z+ {0 s+ TS/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。& ^3 Q" ]: n" v% _

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 09:595 X8 d  w: l# O: W, ^5 O
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!
+ B+ w0 h0 g' N, B
你好:- f. l, D) \' o  M4 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?: o& Y) ~: q8 Q0 t: h

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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
7 x  c2 e" u* b& |* J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。 ...
" `! J5 ^1 S* \2 ]3 F+ j8 a
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
  • TA的每日心情

    2022-6-24 15:10
  • 签到天数: 2 天

    [LV.1]初来乍到

    27#
    发表于 2022-6-16 08:29 | 只看该作者
    回复学习学习

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    26#
    发表于 2020-11-25 14:19 | 只看该作者
    楼主很给力啊!2 d4 _/ S7 t: a
  • TA的每日心情
    开心
    2020-8-30 15:30
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]初来乍到

    25#
    发表于 2020-8-15 21:14 | 只看该作者
    赞啦  真的好牛皮哟

    该用户从未签到

    24#
    发表于 2020-7-9 01:04 | 只看该作者
    资料很好,看看,哈哈

    该用户从未签到

    16#
    发表于 2015-5-21 10:47 | 只看该作者
    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、金线阻抗匹配相关的理论支持 2、封装S/P/G引脚配置相关理论

    点评

    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。 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  详情 回复 发表于 2015-5-21 20:42
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