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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
1 n) P# t4 q0 w9 e* ]2 a$ ^+ [1 _6 |- B: l6 x
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。
9 Y6 ^' G; A$ j7 Q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。
2 a. X, W% B) D. R% w. A参考:* i) W9 w$ ?# R1 a2 n
https://www.eda365.com/thread-55226-1-1.html
; x! t) G( M+ K: G. jhttps://www.eda365.com/thread-48362-1-1.html5 R6 V5 w! m+ r' z
https://www.eda365.com/thread-78287-1-1.html
+ G9 C' j" c5 g* s& w* V6 _& L/ R( P; ]( X# S/ _
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。" S; I* z* g8 y8 F: G6 {) q" `7 `
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。+ r$ U1 K& G2 v8 Z: P2 t; L
/ w- o7 C; n8 P! \# t3 D) x
( }  C; S  t- S+ c6 _' ~, L# R* ~
优化的方向在哪里?我们从上图的结构上一个一个的来。
  }& S  z0 x$ r/ s* n2 d+ ]) e7 V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。
* ^, m0 [9 z3 N- t9 D/ c& `9 `, A# g. K==>>https://www.eda365.com/thread-96268-1-1.html, f+ ^$ G+ D$ q% s
2 c" n; Z% E  w" T8 _
结构:( k$ Q5 q. Y# U3 r9 ~& m
芯片pad:
7 t3 G0 S0 ^  W1. 信号/地间距
: m4 R" x7 S, K2. 信号地分配方式$ u! ~& _" F, r3 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 t  a0 A  |6 C  W7 m! Y

5 k( _: m9 L/ @Bond wire:8 M2 ~/ r$ A; n8 \7 a' Y
1. 打线长度
0 |# S% k6 O  S* q7 s. B4 z% ?& _2. 打线线型" l9 y- ^8 z* o( |& M
3. 金线线径# w. [+ z& u5 A) a0 l% A
3. 打线数量
: X$ Q3 d: W; D+ ]$ m5 U8 b4. 金线阻抗匹配
' W- W! X0 o' s! f8 h5 S. p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。+ W+ U9 `+ {& \+ V8 W/ O. N

  d8 H/ O, U- m4 P 9 X1 J* i) S8 }  O8 K2 H5 ]- K
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。
3 g* {) @4 ?/ H. N 0 _$ T$ E* t+ w, u

( o7 b* K, u7 E" I7 X3 g, c
; ~, {2 M) h' f" ~1 p. L" Y
  V$ `: {, Q. v  {( E. ?7 q过孔:# H8 q0 E/ X: c
1. 孔大小
" I9 P2 i8 R: H% O2. 孔壁厚度
) Q$ X) U  v, m/ A0 G5 G3. 孔pad大小
  P1 P0 P9 R% N6 S8 _4. 孔anti-pad大小
9 n+ W) W" Q* i: R6 T5. 地孔的数量、距离等
4 j" P' ?/ m- m8 i5 d. z不多说了,有人做了PCB过孔的研究,基板上雷同。
  g; p* g( j: n( ]6 {' l请参考:
( @9 ]4 Z: ?8 u7 b) n5 D  @' P 8-WA2_Paper_Vias_structural_Details_and_their_.pdf (2.3 MB, 下载次数: 15583) ( v0 M$ n* Y: I0 H. P
https://www.eda365.com/thread-90238-1-1.html" ?; ~8 t& t) V, A' l, l
https://www.eda365.com/thread-77031-1-1.html7 }' _' N& V- o4 ?% u0 Y& w3 |
https://www.eda365.com/thread-77010-1-1.html' x) y! H3 T0 b: ]$ C
6 a8 Q* q! z6 ~, h6 A
: M* t/ |9 X, f- _; h
Substrate+PCB界面:( t9 }5 I0 Z: _- G/ P
1. Solder ball大小1 x% p0 C5 N5 s  |
2. Solder ball高度3 R8 U% c. D! H1 k+ u. P4 n
3. Solder ball间距
  B& L* T* T3 \6 u$ a8 b5 y4. Solder ball S/P/G配置2 k- w; m+ a! c8 I* J
4. Solder ball焊盘(Substrate + PCB)& a: W! C0 y/ z! B$ E* b3 U! ?
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。" P8 g! X/ i9 E+ w: _4 Q
0 j/ Z7 z* Z5 E  i* J9 j) D$ L

- s, C4 T4 C" D2 [7 K4 s" A+ b
  u3 _# O$ A0 B工艺:
  S! }% _5 e, U- F表面处理工艺,蚀刻工艺,影响比较复杂。5 ^! {4 y7 x5 ?* D- g! X( D
简单参考:
8 L9 ]: W( j1 ihttps://www.eda365.com/thread-83331-1-1.html
  {4 G# w& L: V4 U+ Ohttp://bbs.rfeda.cn/read-htm-tid-84397.html! h6 P% x2 P0 p3 o: \. `5 x  }
6-WA4_Paper_EM_Modeling_of_Board_Surface_.pdf (942.48 KB, 下载次数: 99) " @) {0 F8 D( O
/ i# D4 Q  |; [. R
材料:
; b+ A$ n: [! k1.  Substrate + PCB;
5 v  \; A0 _4 Y9 q2.  Mold compound;% w! y( u6 H& X; c, O0 _
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。
2 R. k. q6 X( E& `0 I0 Vmolding 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
7 Z( h7 s, u4 w- p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 ...
: Z' |- R5 H/ k8 G3 l" z# a1 y: X
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 A7 W3 q6 s& X

+ o" M% Z/ H7 \9 S1 E2 A$ nS/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。! M- w8 |* t' O1 w4 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 09:598 p4 o9 l! S7 Y4 }; m& V9 E1 f
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!

! R' S2 l6 e' B- H+ c你好:
* w$ y0 I% \- b& ~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?+ @& G1 ^9 y  c, u- g6 `

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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
5 j0 ]( R4 a9 p9 u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。 ...

& U3 f; `; j/ D  B2 E- Q4 ^' X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?
9 c% k5 T7 A, p1 z: Y- F9 J. E/ D

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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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