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2016-11-29 by:CAE仿真在線 來源:互聯網
在芯片設計及微波多芯片組件(MMCM)中,一般采用鍵合線來實現傳輸線(微帶線、共面波導等)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。決定鍵合線微波特性的參數主要有鍵合線長度、弧高、間距和根數,這些參數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,鍵合線互連是實現微波多芯片組件電氣互連的關鍵技術。目前許多新技術可以代替鍵合線來實現信號的傳輸,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構如圖所示,其等效電路模型可以簡單地用并聯電容C1、串聯電阻R和串聯電感L、并聯電容C2組成的低通濾波器網絡表示,如圖19-2所示。該模型中起主要作用的是鍵合線的串聯電感L,而并聯電容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。
AutoCAD邦定圖導入ADS Momentum。
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。
設置層
設置仿真器,選擇有限元法,定義Port,頻率范圍,邊界條件等。
FEM 3D模型,檢查模型及層疊設置的正確性
(1) Mesh方法是一個軟件仿真精準度很重要的一個參量,本例采用自適應網格剖分.
FEM算法會把IC的整個結構分成上千個小的區域,并且基于這些立體網格來運算每個小區域的場值,立體的網格是由大量的三角錐體構成,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,每個三角錐內部的場型可以通過內插方法運算,通過這種把大結構轉換成小結構的方法,麥克斯韋方程就可以轉換為矩陣問題,并且通過數學運算萃取出任意形狀的S參數。
(2) FEM判斷收斂的方法是通過兩次運算的結果對比,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,則會重新定義網格,讓網格密度提高以增強收斂性,但在立體結構中,有些區域,比如結構表面,角落,介質交匯界面會有收斂不佳的情況,導致FEM算法消耗大量內存和運算時間。所以近今年都在開發基于多核的運算方法,改進結構的收斂性與矩陣求解效率。
不收斂:
a.模型有些部件沒有連接好,導致縫隙處的網格劃分很細
b.模型很細小
c.最大迭代次數太小(怎么樣也要10次以上吧?)
d.最大迭代誤差太小(0.01以下應該就比較小吧)
仿真bondwire S參數,線損,隔離度:線與線之間的耦合。
在頻率較低時為50歐,隨著頻率升高Bondwire逐漸呈感性,這個特性會對射頻電路帶來災難性的后果。
如何降低這種感性呢?大家很容易想到減短Bondwire的長度,認為越短越好,越短阻抗越容易控制。但是在封裝過程中,lead-frame會造成容性效應,所以Bondwire不是選擇最短就可以,而是要找到適合的長度和lead-frame的容性相互抵消,將阻抗控制在要求之內。
芯片近場電磁場分布,可以觀察線路耦合情況
IC遠場輻射圖
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