典型封装电磁兼容特性建模的研究硕士论文

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1、华北电力大学硕士学位论文摘要随着电子技术的迅猛发展，集成电路中芯片的无源元件如电容、电感和电阻等占有的比例越来越大，元件数目也越来越多，芯片的尺寸日益减小，导致电子产品的电磁兼容问题日益突出，如何提高电路组装密度，对芯片源器件合理布局，降低电磁干扰，成为当前一大难题。与此同时，随着电子产品芯片的时钟频率、复杂度不断提高，噪声容限、功耗和特征尺寸不断降低，封装已成为高频集成电路设计的瓶颈，它在信号完整性、损耗等多方面影响电路的特性。因此，电子封装外壳的电磁兼容特性预测仿真及封装引线的信号完整性分析成为IC封装中极为关键的工艺步骤，尤其是

2、在高速电子产品和射频(RF)产品上。本文以四方扁平形式的四方扁平封装(QuadFlatPackQFP)及球栅阵列(BaUGridmTy，BGA)两种典型电子封装为研究对象，对上述两种封装形式进行了有限元三维物理建模和高频电磁仿真，得到了两种电子封装的电场磁场表面分布图。其次，利用AnsoRQ3DEx倾ctor软件进行封装模型参数矩阵计算，提取了电容、电感和电阻分布矩阵，并利用该电磁模拟软件导出了两种封装的Hspice模型。然后通过结合Multisim软件，对两种典型封装结构建立了高频Ⅱ端口集总等效电路模型，并在传统集总等效电路模型的基

3、础上增加了引线耦合电容，为高频电路仿真提供了可靠的仿真电路模型。最后依据该等效电路模型，分别对两种封装进行了信号完整性分析，包括瞬态分析、噪声分析、交流分析、敏感度分析和近场分析。通过对两种封装进行电磁模拟及信号完整性分析对比，从中认识到，BGA封装的高频电磁特性明显优于QFP封装。本文所搭建的电子封装三维物理模型及等效电路模型具有高效的计算速度和精度，可为IC电路设计工程师提供良好的参数依据，这对探讨电子封装电气特性对高速数字电路的影响具有重要意义。关键词：电子封装；电磁兼容；信号完整性；等效电路；集总模型华北电力大学硕士学位论文A

4、bstractWimnlerapiddevelopmentoft11eelec仃ollictecllnology，mepassiVecomponemsoftheICchips，suchasc叩acitors，inductorsandresistorsoccupyanincreasingproportion．Atthes锄etime，themmlberofcomponentsisiIlcreasingandthesizeofchipisdreasiIlg，whichleadsto廿1eelec仃omagIleticcomp撕bili够(

5、EMC)problemsbecomemoreandmorecomplexity．So，ithasbecomeaseriousproblemofhowtoiInprovemecirCuitpackagedensi劬todistribme也ecomponentsoft11echiprationallyandtoreducetheelec勺∞magIleticinterference(EMI)．Meanwhile，ICchipbecomesmoreandmorecomplex时becausethesemiconductorreVol而on曲

6、Vesthechipclock抒equencygettingf．asterandmenoisemarginfor也edeVicebecomesna盯owermanbefore．Theref-ore，packagehasbecome虹lebottleneckinthehigh-f诧quencyinte铲atedciI℃uitdesign，whichmakesagreatinfluenceont11esystemreliabili够i11measpectsofsi萨al血egri够and10ss．So，itiseX仃emelyimport

7、antformeICpackagedesignEn西neertosimulatetheEMCoftheICpackageandanalysisof也esigIlalinte酊够oft11epackage，expeciallyfottheradio疔equence(I江)products．ThepackagefomsofQuadF1atPack(QFP)andBaUGridArray(BGA)haVebeenin廿oducedinthjspaper．皿eelec仃011icfieldandmagIleticfieldsu血cedistr

8、ibutionsofthesetwok：iIldspackagehaVebeenobtailledby也ephysicalmodelingofme3DfiIliteelementandthesimul撕onoftheEM