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一文知道封裝基板微帶阻抗計(jì)算

h1654155282.3538 ? 來(lái)源:電巢 ? 作者:電巢 ? 2020-10-26 11:54 ? 次閱讀
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搞SI和RF的都知道“阻抗”這個(gè)詞,其在電路設(shè)計(jì)中的重要性,尤其高速高頻,PCB工程師常用PolarSi9000計(jì)算阻抗,很方便。IC封裝設(shè)計(jì)同行的也用其來(lái)計(jì)算封裝基板的走線(xiàn)阻抗。封裝基板也是PCB,這樣做肯定也行,但個(gè)別地方需要注意。

1.Stripline的阻抗計(jì)算,用PolarSi9000完全沒(méi)有問(wèn)題,因?yàn)?a target="_blank">信號(hào)走線(xiàn)完全埋在Substrate里,結(jié)構(gòu)跟PCB相同;

2.Micronstripline的阻抗計(jì)算則務(wù)必留意,塑封封裝后基板的上表面會(huì)覆蓋塑封料(見(jiàn)下圖),計(jì)算時(shí)必須考慮到。

塑封料是一種混合物,一般由樹(shù)脂(環(huán)氧、酚醛)、填充劑(二氧化硅粉)、硬化劑、脫模劑等混合而成。作為絕緣介質(zhì),會(huì)對(duì)阻抗產(chǎn)生影響。

下面我們看封裝基板上90Ohm的差分微帶,不考慮塑封料的影響,按一般的結(jié)構(gòu)PolarSi9000計(jì)算結(jié)果如下,差分阻抗90.75Ohm:

由于封裝基板表面會(huì)有阻焊覆蓋,實(shí)際的截面如下,一般阻焊是平整的,而不是上圖想當(dāng)然的階梯形。我們按實(shí)際結(jié)構(gòu)計(jì)算,差分阻抗87.49Ohm,相比90.75Ohm,差了3.6%,還好。

下面我們考慮塑封料(厚度700um,Dk/Df=4/0.01),為了直觀的看出塑封的影響,我們?cè)赒2D中建模如下圖。

按上面PolarSi9000中的結(jié)構(gòu)建模、仿真、后處理。我們從電場(chǎng)分布中,可以直觀的看到部分電場(chǎng)已超出綠油的范圍,滲透到塑封料內(nèi)部。如果計(jì)算不考慮塑封,而默認(rèn)為自由空間的話(huà),最終封裝后實(shí)際的阻抗會(huì)偏離預(yù)定目標(biāo)。

下圖紅色曲線(xiàn)是實(shí)際的阻抗曲線(xiàn),2Ghz處約為83Ohm,與上面不考慮塑封料的87.49Ohm比較,相差了5%。(藍(lán)色曲線(xiàn)是作為驗(yàn)證對(duì)比,按照PolarSi9000中的模型不考慮塑封料計(jì)算,得出2Ghz處差分阻抗87.5Ohm,與PolarSi9000中的計(jì)算結(jié)果87.49Ohm基本相同,說(shuō)明兩種軟件計(jì)算結(jié)果相同。)

若不考慮阻焊和塑封料的實(shí)際結(jié)構(gòu),我們實(shí)際得到的阻抗是83Ohm,與90.75Ohm相比差了8.5%,跟加工誤差一個(gè)級(jí)別了,這會(huì)對(duì)高頻高速信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

由于PolarSi9000中還沒(méi)有上面對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu),所以各位需要計(jì)算類(lèi)似結(jié)構(gòu)的,就采用其他工具吧,推薦Q2D。

另外,下面附上部分塑封料的材料參數(shù),僅供參考。
責(zé)任編輯人:CC

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