一种封装管壳快速建模方法.pdf

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1、学术探讨·集戚电璐旋矛一种封装管壳快速建模方法侯建平张家训何凯(深圳市国微电子有限公司，广东深圳518057)[摘要]随着芯片工作频率越来越高，越来越多的封装被应用于高速电子系统。Ic封装的电性能在整个系统性能上起着越来越重要的作用。工程师经常会遇到基板层数减少或者电源地管脚数量有限，但以wirebond形式封装的Ic仍要工作在超高的频率。在封装电性能未知的情况下要确认整个芯片是否能正常工作将非常困难，这将会影响产品推向市场的时间。为了提高设计效率及成功率，有必要从cllip—Package—Board的系统仿真中找出设计的盈余。

2、基于此原因，需要评估出封装管壳的寄生参数并用于系统的仿真。本文介绍了一种管壳建模的快速方法。[关键词]封装；高速系统；信号完整性；寄生参数；建模中图分类号：TN405文献标识码：A文章编号：1008．6609(2017)06．0034．03l引言集成电路的封装管壳通常包含有引线键合丝、基板与焊接管脚。其中引线键合丝用于连接dies与基板；基板则包含有绑定焊盘、金属走线、过孔等连接通路。常见的管脚有BGA锡球、Lead觚me等形式。图1为一个BGA封装设计的立体图。图lBGA封装设计立体图高频信号在管壳内传输时，不能把管壳内的传输通

3、路看作简单的导线。管壳中的引线键合线、绑定焊盘、金属走线、过孔、锡焊球都存在着寄生参数。寄生的电感、电容将使信号产生畸变并造成电源的扰动。在芯片设计阶段，工程师通过仿真来确认设计是否满足要求，而仿真环境是否贴近真实环境将影响仿真结果。因此，仿真时需将封装管壳的寄生参数添加进去，所以需要找到一种方法能够快速地评估出管壳的寄生参数。2建模方法采用仿真建模法。仿真时需用到Si鲥tyxtrac血l软件。3建模步骤3．1文件准备提取模型需先准备管壳文件一·．mcm类型管壳设计文件。采用si鲥锣x讹ctim提取管壳模型。但是x‰tim软件不能

4、识别+．mcm类型文件，需先用si鲥够sp起en软件打开·．mcm文件并另存为·．spd文件。3．2参数设置提取管壳模型前，需进行一系列参数设置。参数设置涉及两个方面，分别是仿真软件与管壳相关设置。软件需要设置运行模式和仿真时的运行频率。采用提取模式能够直接生成管壳的SPICE模型，运行频率则设置为管壳芯片的最高工作频率。管壳相关的设置主要有封装整体设置、基板参数、键合丝、封装管壳管脚参数。(1)封装整体设置封装整体设置主要有三项，分别是：Die安置模式、封装类型、绑定与倒装选择。图2为封装设置选择。作者简介：侯建平(1979一)

5、，男。江西兴国人，学士，工程师，研究方向为集成电路的系统验证。．34．学术探讨·察成鬯J咎旋矿

6、@s}咖№o‰dfedoie()Ⅲ晰Ⅻe№l——

7、9甜咖Bo^。脚∞^c}L。晰女。l————————————————二—二———————————————————————一l@V惭曲∞do咱嘶。嘶}婶L—csP)睦塞巨塞～。一一蒸殛蠖燮蠼剃幽幽嫂燮墼登壁羹憋型璧堂堂燮§囊塑图2封装设置选项图(2)基板参数设置基板需要设置的参数主要有：叠层厚度(包括导电层和介质层)、导电率、介电常数、损耗正切角。图3为基板叠层参数设置。璧塑。尘：L鬻I目

8、蒂鼯辣嚣蕈鳇碧础剐S№47§攀2麓霸靛鐾藿g§M鼎目搿睁弱墓霆爨鳍■秘疆5b07o目昏2睦蠹鬻器静§舅霹爨50}m目静嚣嚣鹱嚣嚣嚣曩强*·0，j目静糍赣蘸饕释黧聪黼糍、-图3基本叠层设置图焉隔瓣焉蒜疆辩霹瓤=＆瓣■岫■■■E薹曲■■瞄■圄——l一目■—瞳—啊———嚏j圄—嘲—啊—■—嚏j■■_■田———匕。J———■●■———I量。雹——日■雕■■■■E鞠蔓■豳(3)引线键合丝设置引线键合丝需要设置的参数主要有：键合丝直径、电导率、绑定模型(涉及绑定角度、高度、长度)。图4为引线键合丝参数设置。l≮葶；”～．”【八图4键合丝参数设

9、置图(4)BGA锡焊球设置BGA锡焊球需要设置的参数主要有：最大直径(Dma】【)、管壳接触面直径(D2)、PCB板接触面直径(D1)、焊接后高度(HT)、材料电导率。图5为BGA锡焊球参数设置。≥＆登墼!：：i墼型罡皇!==!=要要皇==!!===要=!==曼!囊’-o叫R_饰日“-_啉㈣∞㈣∞㈣排忡}州c岫娜删¨哺*n蝴I一～I⋯⋯一～⋯哟⋯．I”⋯⋯世：：生2=：：J船々}#自*#E图5BGA锡焊球参数设置3．3执行仿真生成管壳模型完成所有设置后，在x仃actim文件中执行仿真，软件将根据管壳设计文件提取出管壳的模型。模型类

10、型有sPIcE模型和IBIs模型，其中sPICE模型有T型和Pi型两种，自动生成的模型名称后缀为·．ckt。3．4查看结果(1)生成模型检查仿真完成后，软件可自动生成管壳模型，类型有：sPIcE模型(有T型和Pi型两种)和IBIS模型，图6为模型概