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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   r1 c) v# S7 E5 L3 Y: I; n
7 P# A# R* ~5 r3 |" P& 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。
$ w  i9 W% [2 B; B* u0 E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。
; |( a( s  T! q8 [. E7 R- s" u参考:
' U9 @& U0 F+ U' q: Y2 ^9 Uhttps://www.eda365.com/thread-55226-1-1.html( Q" }( X2 Z. K! N0 V8 y
https://www.eda365.com/thread-48362-1-1.html6 U# [- n5 d2 j/ r
https://www.eda365.com/thread-78287-1-1.html
4 d5 G! C  a+ j9 x9 p+ n4 n* b4 i+ M1 c) t4 g$ x- F
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 i! A8 M  u% S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。
4 k2 N. M7 `; N5 y1 ~$ B0 `
5 y) u5 i' c4 V0 R+ @" `$ m* v  ~. V5 L/ X. B
优化的方向在哪里?我们从上图的结构上一个一个的来。7 t! d( e  ^; n
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。7 Z$ P2 y8 s7 f2 j3 z
==>>https://www.eda365.com/thread-96268-1-1.html5 F+ l9 f6 B1 ~* }4 k% _0 J; g

# h! v/ d: x0 o/ @/ n结构:  q  u* X6 C' r: J
芯片pad:
4 k6 A9 Y. i; j7 G* u3 a! [1. 信号/地间距
3 g* B6 J- ^. t+ l3 o. t2 Y, `2. 信号地分配方式$ W0 {: P7 F( l! @! f0 r
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。
1 T" I6 r6 Q4 r; [$ j5 E* e# _# q. ?+ d2 ?
Bond wire:
. A. I1 `# `& ~, K& L, l# L1. 打线长度
  Q# s* |5 b4 z. U- S3 q- f2. 打线线型3 t& f/ m- l+ }/ T3 E
3. 金线线径
6 Z# r( s( N- J7 Q0 I$ R3. 打线数量9 H! Q7 R" ~& j* ]: l
4. 金线阻抗匹配
* G- n) Y1 I" N/ n% _& 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。
6 M( O; N% z- K2 R 7 q& k7 t+ n; b" o# R! r. i* {7 m
; k5 d3 |0 C; v  i& I4 l* y
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。
4 G7 ]. |9 b* c' ^( a0 }( [7 [: t 3 I4 F8 Y" M: N& \' R! A' c9 e

4 Y6 Y9 \, O4 O: G' U" T. {. d) m* ]/ O' m. T( f/ m
" d8 G% x* U& m" s% u  @" l. e; [
过孔:
- Y5 P; U2 m' Q" c. K. j0 q1. 孔大小
/ `8 n; s# O6 |3 l# H2. 孔壁厚度
; j% |# D" P$ W/ P5 B4 Q3. 孔pad大小
5 m: q- `1 ^8 J6 w# u3 }4. 孔anti-pad大小+ B7 G0 f9 W% F) T) _! F* I% G* P# b
5. 地孔的数量、距离等. ?! k1 N) D& u0 u6 O* |
不多说了,有人做了PCB过孔的研究,基板上雷同。
) `7 l( p* K( k0 E; J9 r1 `请参考:
/ j% e3 Z$ N% {) v; c+ w+ p 8-WA2_Paper_Vias_structural_Details_and_their_.pdf (2.3 MB, 下载次数: 15583) 3 E, w9 H" q2 R
https://www.eda365.com/thread-90238-1-1.html
1 u* V4 F8 O9 x) j6 T, M( D3 v( |( Lhttps://www.eda365.com/thread-77031-1-1.html. B( q* f( E  F
https://www.eda365.com/thread-77010-1-1.html
& m5 t* ?$ Q6 \: P" q. _/ N# y: B( c) x! s6 A3 A

3 M0 H6 G' \: R, kSubstrate+PCB界面:
( A- O  ?0 X, }9 }% R" N4 F1. Solder ball大小
' m1 i# N- R$ U! V$ C; ~. ?' X2. Solder ball高度( F3 d5 S- D  |" U6 ~
3. Solder ball间距3 i% s5 J% P  y  F6 |2 t+ Y& ?
4. Solder ball S/P/G配置
7 t) l' T3 H. i! |4. Solder ball焊盘(Substrate + PCB)* ^1 o9 r9 P; D0 v' b5 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。& }, I3 |3 j( Y  Z  C
1 z9 Q6 S! n6 T" P' H9 k1 q( R0 u

4 `; @2 D. n% l7 M. G8 C$ _$ |3 ~- A$ B" d. P
工艺:
, ?" A" C! `* Y& q8 x7 g表面处理工艺,蚀刻工艺,影响比较复杂。
8 l  r4 n! Z  M: e: J0 B+ e( a简单参考:
& C0 g7 _5 @+ k1 g1 Xhttps://www.eda365.com/thread-83331-1-1.html5 f0 |0 p: E1 B  k  Z0 K+ e
http://bbs.rfeda.cn/read-htm-tid-84397.html
4 N5 K* u, |' X8 \9 X1 @ 6-WA4_Paper_EM_Modeling_of_Board_Surface_.pdf (942.48 KB, 下载次数: 99)
4 P! \* p5 k; t4 `' q9 e8 g" M, `
材料:) U; J9 @' S: t% {
1.  Substrate + PCB;
3 d; c3 O+ d, l" O: o3 D% W2.  Mold compound;
  w9 e( a: y6 }+ n$ \' z& r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。
# i' R) ^$ k1 ?, v7 F% Imolding 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
# h$ E) D# c4 U! D/ 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 ...

* g% c  X) l! z' q4 M( H# Z, e% R, _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 K* o( X5 S6 R) i
  Y& W) q0 h, \6 ^7 |( v
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。, F7 l# \. q# l% l, q

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发表于 2015-6-3 11:18 | 只看该作者
bufengsui 发表于 2015-5-22 09:590 g: m4 Q% ~  H. m* l" W+ 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!
- D' P' q* e2 t1 J% B7 a
你好:3 Q) x# C  X8 d2 U
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?
* `: W! a! \! j- |

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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# p+ n6 b' W. Z% E. e9 r! n* O
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! u6 H2 Z  P- W1 {7 y+ P
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?
1 P( W% [  |& L, L- l

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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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