flip-chip封装互连结构电磁特性分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：河北工业大学硕士学位论文Flip-Chip封装互连结构电磁特性分析论文作者：李宏斌学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：电子与通信工程指导教师：赵全明职称：教授资助基金项目：河北省教育厅高层次人才项目（编号GCC2014011）ThesisSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyForTheMasterDegreeofElectronicandCommunicationEngineeringELECTRICALCHARACTERISTICSOFFLIP-CHIPPACKAGEIN

2、TERCONNECTIONbyLiHongbinSupervisor:Prof.ZhaoQuanmingMay2017ThisworksupportedbytheHigh-levelpersonalResarchprojectsofHigherEducationSchoolsinHebeiprovince.No.GCC2014011.摘要随着经济发展与科技进步，信息安全需求日益紧张，作为处理各类信息核心部件的芯片制造产业受到了前所未有的关注，并提升至国家战略高度。随着芯片封装尺寸的不断缩小，频率、复杂度不断提高，封装集成技术中芯片的互连结构影响已不容忽

3、视。因此，芯片封装的信号完整性分析与电磁特性分析成为IC封装设计的重要一环，特别是在射频与高速电子产品上。本文以倒装芯片(Flip-Chip,FC)典型封装结构作为研究对象，对互连结构的电磁特性进行分析研究。首先，建立了封装中GS、GSG互连结构的高频可扩展等效电路模型，针对其结构特性提出该模型的解析公式，并提取了电路解析模型中各寄生参数值，分别通过CST三维全波电磁场仿真软件与ADS先进设计系统软件验证了等效电路模型的可扩展性及参数解析式的准确性。其次，介绍了全波仿真软件建模原理及流程，从几何尺寸与位置布局等方面对倒装芯片信号传输过程中引起不连续的B

4、ump做了信号完整性的分析，然后对几种优化设计的方案进行了对比，实验结果表明局部匹配技术优化效果最为明显。同时，分析研究倒装芯片中出现的串扰问题，并对多层倒装芯片的结构做了优化设计。最后，从共面波导传输线的场分布特点及传输特性入手，对倒装芯片封装内的电磁辐射进行仿真，以电场辐射强度作为分析依据，研究物理尺寸对电磁辐射大小的影响。完善的模型结构与等效电路分析，是研究倒装芯片封装结构电磁特性的根本所在，是解决高频条件下封装集成技术的关键环节，可为芯片的封装设计者提供设计思路与参数依据，具有广阔的市场前景与研究价值。关键字：倒装芯片，互连结构，Bump，等效

5、电路，传输特性，信号完整性，电磁干扰IABSTRACTWiththerisingofthenationaleconomy,theinformationsecurityrequirementsincreasinglytense,andthechipindustrywhichiscloselyrelatedtotheinformationsecurityhasbeenanunprecedentedconcern.Chipindustrylocalizationtrendhasbeenirreversible.Withthechipproductsizebe

6、comingsmaller,frequencygettinghigher,andintegrationcomplexitybecomingmorecomplex,theimpactofchipinterconnectstructureshavenotbeenneglectedinthepackagingintegrationtechnology.Therefore,theanalysisofchippackagesignalintegrityandelectromagneticcharacteristicsbecameanimportantpartof

7、ICpackagingdesign,especiallyintheradiofrequencyandhigh-speedelectronicproducts.Theresearchobjectofthispaperwasthetypicalflipchippackagestructure.Firstly,ahigh-frequencyscalableequivalentcircuitmodelofGSandGSGinterconnectionstructureswasestablished.Theanalyticformulaofthemodelwas

8、proposedforitsstructuralcharacteristics,andthep