QFN封裝bondwire有限元電磁場仿真

2016-11-29 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

Bondwire應(yīng)用簡介

在芯片設(shè)計及微波多芯片組件(MMCM)中,一般采用鍵合線來實現(xiàn)傳輸線(微帶線、共面波導(dǎo)等)之間的互連。隨著頻率的升高,鍵合線對微波電路的影響越來越明顯,有時甚至成為主要因數(shù)。決定鍵合線微波特性的參數(shù)主要有鍵合線長度、弧高、間距和根數(shù),這些參數(shù)差異也會影響鍵合線微波特性的一致性。

在微波多芯片組件(MCM)中,鍵合線互連是實現(xiàn)微波多芯片組件電氣互連的關(guān)鍵技術(shù)。目前許多新技術(shù)可以代替鍵合線來實現(xiàn)信號的傳輸,例如倒樁焊、刻蝕通孔等,但鍵合線仍因工藝鍵盤和價格低廉在實際生產(chǎn)中普遍采用。隨著頻率的升高,鍵合線的長度、弧高、間距和根數(shù)對微波傳輸特性有很大的影響。

通常情況下微帶線之間的鍵合線互連結(jié)構(gòu)如圖所示,其等效電路模型可以簡單地用并聯(lián)電容C1、串聯(lián)電阻R和串聯(lián)電感L、并聯(lián)電容C2組成的低通濾波器網(wǎng)絡(luò)表示,如圖19-2所示。該模型中起主要作用的是鍵合線的串聯(lián)電感L,而并聯(lián)電容C1、C2很小,可以用開路短截線近似求得。

下面將通過一個實際的案例,展示是德ADS軟件Bondwire仿真方法。

導(dǎo)入圖形

AutoCAD邦定圖導(dǎo)入ADS Momentum。

QFN封裝bondwire有限元電磁場仿真ADS電磁應(yīng)用技術(shù)圖片3

Mom建模

為提高仿真效率,提取需要仿真的部分進行建模,添加邦定線。

QFN封裝bondwire有限元電磁場仿真ADS電磁應(yīng)用技術(shù)圖片4

設(shè)置層

QFN封裝bondwire有限元電磁場仿真ADS電磁應(yīng)用技術(shù)圖片5

設(shè)置仿真器,選擇有限元法,定義Port,頻率范圍,邊界條件等。

QFN封裝bondwire有限元電磁場仿真ADS電磁應(yīng)用技術(shù)圖片6

模型檢查

FEM 3D模型,檢查模型及層疊設(shè)置的正確性

有限元收斂情況分析

(1) Mesh方法是一個軟件仿真精準度很重要的一個參量,本例采用自適應(yīng)網(wǎng)格剖分.
FEM算法會把IC的整個結(jié)構(gòu)分成上千個小的區(qū)域,并且基于這些立體網(wǎng)格來運算每個小區(qū)域的場值,立體的網(wǎng)格是由大量的三角錐體構(gòu)成,三角錐的頂端正切與三個邊的場量和每邊的中心點的場量都被存儲下來,每個三角錐內(nèi)部的場型可以通過內(nèi)插方法運算,通過這種把大結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換成小結(jié)構(gòu)的方法,麥克斯韋方程就可以轉(zhuǎn)換為矩陣問題,并且通過數(shù)學(xué)運算萃取出任意形狀的S參數(shù)。

(2) FEM判斷收斂的方法是通過兩次運算的結(jié)果對比,如果誤差值小于一定范圍可以判斷為趨近收斂,如果誤差較大,則會重新定義網(wǎng)格,讓網(wǎng)格密度提高以增強收斂性,但在立體結(jié)構(gòu)中,有些區(qū)域,比如結(jié)構(gòu)表面,角落,介質(zhì)交匯界面會有收斂不佳的情況,導(dǎo)致FEM算法消耗大量內(nèi)存和運算時間。所以近今年都在開發(fā)基于多核的運算方法,改進結(jié)構(gòu)的收斂性與矩陣求解效率。