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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( Z  Z. y: }5 c  A( }6 G: Q  s
; \2 n8 i2 ]0 _: 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。; F" {7 W. R' a; ?8 ]' W
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。4 x1 V) a7 ~8 z$ p. B! j
参考:
* `2 K: ?5 z+ U; Y$ Ohttps://www.eda365.com/thread-55226-1-1.html
% g+ D) N+ t7 o7 u! p% V, F" `2 bhttps://www.eda365.com/thread-48362-1-1.html# r( w! w  O+ ]2 e4 Q# h" G$ ^
https://www.eda365.com/thread-78287-1-1.html
; w: g% Y' z5 S/ p% q
7 [, O7 C' I9 R  [, }( P( r. _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。
0 }) p) t7 C8 ^1 {" @, M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。
: x  J  ]% `% N% |0 s0 e
8 J8 G8 f# Q/ W, s* k' ?
' f. I& U/ ~) r3 X: J- y优化的方向在哪里?我们从上图的结构上一个一个的来。# ]5 o' L7 }2 q
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。
8 ?" _! n- J. w==>>https://www.eda365.com/thread-96268-1-1.html
* f6 }+ s8 g8 _. H( M" O% R0 I( W/ z; V2 }
结构:
8 m, f! n0 ~# b! |  P) p芯片pad:
) B8 H' T% }* r, L1. 信号/地间距
; e7 G0 |1 {2 r: ~# A- w. k2. 信号地分配方式+ L" T4 K" 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。
; ]6 R- S4 l0 ?1 z/ x! ?4 D0 i/ _
* g1 ?( ?5 G* Q: D: W; |5 ~4 jBond wire:
" z8 P8 r2 P. a$ c/ b1. 打线长度5 m3 y. _- c) e4 m2 ?: U
2. 打线线型6 n+ F& z1 M; y! z9 ?7 }
3. 金线线径7 e. y* T- o3 ^- _
3. 打线数量7 m# v. ]1 p1 z- H# g4 \6 ?
4. 金线阻抗匹配) v( J' U9 X$ N" X& T1 m
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。8 Q& o, D$ O# s

# T2 k: s, M+ O0 x & @: y' n, s" v& x! R
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。6 H* ^; c! Z2 L

. Z! A, g+ D: u* V5 n 3 Z/ {) o+ I0 Y! x& A
2 G% E) K2 |2 F8 }
6 K+ G8 {" r) W( u3 v2 k0 G
过孔:( x& n# n" @7 r7 C. [
1. 孔大小
2 c3 J$ q; g3 j& f2. 孔壁厚度
4 f! o& j  D" Y0 t3. 孔pad大小7 v- w  ~4 z5 _8 f
4. 孔anti-pad大小
; F% q5 y# g' Z6 [5. 地孔的数量、距离等
" }; q) Q# p+ @1 x) B不多说了,有人做了PCB过孔的研究,基板上雷同。; l0 s" d/ Z, X, Z. C$ b
请参考:* A4 E# B7 U0 G8 [, l$ F6 t, W2 m8 h
8-WA2_Paper_Vias_structural_Details_and_their_.pdf (2.3 MB, 下载次数: 15542) , P/ m! A. j4 C- q! d& j
https://www.eda365.com/thread-90238-1-1.html
0 s" S- m+ g0 b) w! J! @https://www.eda365.com/thread-77031-1-1.html, f! L# G* j4 U
https://www.eda365.com/thread-77010-1-1.html
1 c( `$ C1 e# p& A% o
( n6 @* c( ]- j& e# F) k* {3 u$ G* A/ Y: g" r/ _9 s
Substrate+PCB界面:# j$ Q8 I$ Y3 }7 _
1. Solder ball大小% U- @7 R% ^4 E2 d
2. Solder ball高度/ b3 r0 {9 z) P7 M7 M) n
3. Solder ball间距
, r, Z$ K) Q& P" ^- P" Y( f4. Solder ball S/P/G配置
% y( y. X0 F7 j$ i& d0 a, }  `5 b* U4. Solder ball焊盘(Substrate + PCB)
8 i* i0 h/ h- v  t7 l! o9 j8 }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。
0 r0 H; X6 \, g
+ G/ |$ ?6 E4 ^ & r9 G+ ^' E% r6 p! e
0 e$ E7 z1 ~2 z8 ?* ^; L
工艺:
, v8 d4 ]9 {# P' f/ L0 k表面处理工艺,蚀刻工艺,影响比较复杂。
& V9 i7 Z9 r& u; j3 t5 |简单参考:7 Y5 K  b' W2 O# @* F% U- O
https://www.eda365.com/thread-83331-1-1.html) u" d- l/ {( i' u2 ~
http://bbs.rfeda.cn/read-htm-tid-84397.html. S( F7 C7 G: J  J7 {: Z' B( a
6-WA4_Paper_EM_Modeling_of_Board_Surface_.pdf (942.48 KB, 下载次数: 85) 5 K, j& x/ N  v+ s- D( ~

' r* r- v" v1 F& b材料:
) H0 T0 H9 ]& b1.  Substrate + PCB;) g9 K4 Q, y/ s- W
2.  Mold compound;( v( I2 }% y- y+ J0 z7 Y
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。
% g; k2 \0 z7 ]1 K( B5 d; N1 ~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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IC封装设计

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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& g$ q7 z6 m+ z9 a# n9 a$ c: s1 b
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 ...
$ W& d) w# f& _* j. P
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。0 E! T* w; Z' V; I

: z: E) Q/ j6 [7 \8 y; t2 P; {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。
9 W0 u! Q2 F. ?" {7 X+ h

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 09:59! U0 b% ?% q5 _9 a, n  F8 W
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!

  }: ^! @2 U! f) X  |  q你好:
% f: \. K+ `/ s% a+ 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?
) ^( U( E0 @, ^. {% l

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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! r, @- ~& Y0 ~4 g8 `- Q
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。 ...

* P& |9 b& J8 F& 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!

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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发表于 2014-3-9 10:52 来自手机 | 只看该作者
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发表于 2014-4-18 16:22 | 只看该作者
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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?
3 y3 R, j4 E, Z( x  [8 w

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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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这个太给力了

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楼主太给力了,点赞

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发表于 2015-2-13 11:03 | 只看该作者
给力~

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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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发表于 2015-3-13 08:57 | 只看该作者
不是一般给力

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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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