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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
. @/ I+ L) ^' q9 ^  U4 }! v/ }$ }8 @5 y4 |0 J6 c0 D: M9 t
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。
! `7 n4 k! |9 k" B. {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。. f, S' }+ N) r, ~: j4 t0 U# S
参考:
, F1 g% H1 r  h" C# w* Shttps://www.eda365.com/thread-55226-1-1.html% Q: l# h, H! u! e' v( E" `
https://www.eda365.com/thread-48362-1-1.html# p9 \7 C; l- t4 d- D$ M- _+ w
https://www.eda365.com/thread-78287-1-1.html
# Z$ {8 G6 a/ f7 Z; m9 F; I) k. \: ?  q8 v. P
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。
7 M$ O3 y( @% ?9 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。
5 @' U, A) X8 s$ {( B7 y% F7 A+ c+ O
- J' [: P+ ^! J8 K" O/ ?3 e( w5 m
, U& J8 k# u( a: z) K" m  K优化的方向在哪里?我们从上图的结构上一个一个的来。
9 Y9 M2 G' ?& y! m% x" ^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。. L# w( i+ O1 L# N9 A4 D4 s
==>>https://www.eda365.com/thread-96268-1-1.html% _* `* f! z0 {1 E

1 [6 N! o8 A* W  D. y. I8 ?8 T结构:
! E8 @. [+ ]- [, |. F( B芯片pad:
, o, p$ L4 g, @1. 信号/地间距4 N# `& O  @. h8 n# B3 C
2. 信号地分配方式
& k9 g* D* t/ f% |: K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。5 Q9 w6 Z3 ~0 P; ~. Y

5 T9 i" N: S1 s& K2 T: K' Y. OBond wire:
& {, J; i  Z. n. C' ]2 T4 A1. 打线长度
8 G! v3 T- C; i# o- e  Y2. 打线线型
2 E+ O+ n/ W8 f7 B# ?3 d. ^3. 金线线径
. [; H8 f: x/ L  ?3. 打线数量
, @4 b  Q% m" I2 J% J* @+ q* t! t4. 金线阻抗匹配
' Q) o9 G# W8 B  D4 b' }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。- g2 X  m* ~! K' n, t( ]5 w/ p% }( S" h

% q! G4 W* W$ I& D7 _. E1 c ! m4 j3 g# X+ M$ h) D4 i5 N
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。- {) ]9 @4 {% z' b

; J7 e4 V) D/ W% z7 q, D ) Z; A+ h* i* b, k% {8 t3 w! W
4 F9 B: z* l6 n7 H* D% b. k" I6 S
* F- \5 Z) f4 G- n# K1 b# J$ r
过孔:6 t( s. y+ M) ^2 I% ~. o
1. 孔大小
/ X' R3 q1 P6 y5 a: K( m! A2. 孔壁厚度
$ @6 L: G. j; K3. 孔pad大小! @6 y' B2 b; d
4. 孔anti-pad大小! J4 u0 K1 |4 A
5. 地孔的数量、距离等+ E% A, A4 J- M" T" V$ T, {# b, H
不多说了,有人做了PCB过孔的研究,基板上雷同。
9 [: g( J7 a: X: D- S& |: f! w1 ?( T请参考:
4 t4 J3 x# N5 p3 t2 u 8-WA2_Paper_Vias_structural_Details_and_their_.pdf (2.3 MB, 下载次数: 15583)
  }6 @9 W2 a- o; l+ d$ U- Ghttps://www.eda365.com/thread-90238-1-1.html
5 J" h; w# k, E- ^6 @https://www.eda365.com/thread-77031-1-1.html
8 a% A: n7 F  S4 x  d5 X" J( jhttps://www.eda365.com/thread-77010-1-1.html
% |" _& z! F) {) J1 j8 k( u
6 ~3 a# r( ^- Z/ l+ r# Q* \1 n
6 \5 l) j7 P# b( l; N1 n) E' ZSubstrate+PCB界面:: T) J5 [" Y5 w/ M( p
1. Solder ball大小
* N, o- y* O$ r6 ^2. Solder ball高度. o& _2 o) [  u4 o. W
3. Solder ball间距
& b) \9 u$ `8 _: C# h- ^. f4. Solder ball S/P/G配置) N* L, P4 n! f* u+ h
4. Solder ball焊盘(Substrate + PCB)- ^" t5 b+ v1 ?
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。; d7 y4 Y+ G% d' V/ M' k

& U/ U0 g. v8 H8 R. g, Y# y- T; w
; O1 \7 ^  L6 v0 y: a* x8 Q+ w* T* u
工艺:( V, h' f$ X1 a
表面处理工艺,蚀刻工艺,影响比较复杂。
' P, u/ h. R/ u% d简单参考:2 _" R1 d7 F6 {; }" Q" A
https://www.eda365.com/thread-83331-1-1.html
8 L9 z) g4 e2 `' }- l5 x  h( @http://bbs.rfeda.cn/read-htm-tid-84397.html: w: m0 B1 c8 S* P9 t' m& M
6-WA4_Paper_EM_Modeling_of_Board_Surface_.pdf (942.48 KB, 下载次数: 99) " y* s0 t5 l  ~2 K& @0 l

! O" U" E0 ^7 z: A1 j材料:
, m% u' r4 S! A7 z, l; X1.  Substrate + PCB;
0 ^( I% K! N8 f: S7 A  i2.  Mold compound;- e, G; N, J/ Y' m
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。
* C, E- G. t3 |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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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+ \0 c# T8 B3 b* P9 }
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 ...

5 X) W& Q# T! N/ a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。
, |( M6 n* _* ?6 e1 P: R3 A7 `3 l4 F2 y
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。
4 h0 ]2 ^2 s6 k7 D$ I

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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 w6 l' q, B# p. t; C6 ^- n2 L
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!
. Z7 O( c! y$ x( ?6 k
你好:
+ K6 s. f$ [6 E# r" K# G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?
( e5 r% Z2 X3 c( P

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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
) f- p. \+ X/ l# `$ 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。 ...

+ F6 e8 Q* Q# D1 j+ w8 V& a3 v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!

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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 m/ R# ?2 P8 P2 d+ U' w5 r! r7 M

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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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