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2016-11-29 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
在芯片設(shè)計(jì)及微波多芯片組件(MMCM)中,一般采用鍵合線來實(shí)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(shí)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(huì)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(shí)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(shí)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(jià)格低廉在實(shí)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(gè)實(shí)際的案例,展示是德ADS軟件Bondwire仿真方法。
AutoCAD邦定圖導(dǎo)入ADS Momentum。
為提高仿真效率,提取需要仿真的部分進(jìn)行建模,添加邦定線。
設(shè)置層
設(shè)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(shè)置的正確性
(1) Mesh方法是一個(gè)軟件仿真精準(zhǔn)度很重要的一個(gè)參量,本例采用自適應(yīng)網(wǎng)格剖分.
FEM算法會(huì)把IC的整個(gè)結(jié)構(gòu)分成上千個(gè)小的區(qū)域,并且基于這些立體網(wǎng)格來運(yùn)算每個(gè)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(gè)邊的場量和每邊的中心點(diǎn)的場量都被存儲(chǔ)下來,每個(gè)三角錐內(nèi)部的場型可以通過內(nèi)插方法運(yùn)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(yùn)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(yùn)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(huì)重新定義網(wǎng)格,讓網(wǎng)格密度提高以增強(qiáng)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(huì)有收斂不佳的情況,導(dǎo)致FEM算法消耗大量內(nèi)存和運(yùn)算時(shí)間。所以近今年都在開發(fā)基于多核的運(yùn)算方法,改進(jìn)結(jié)構(gòu)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(dǎo)致縫隙處的網(wǎng)格劃分很細(xì)
b.模型很細(xì)小
c.最大迭代次數(shù)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(yīng)該就比較小吧)
仿真bondwire S參數(shù),線損,隔離度:線與線之間的耦合。
在頻率較低時(shí)為50歐,隨著頻率升高Bondwire逐漸呈感性,這個(gè)特性會(huì)對射頻電路帶來災(zāi)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(rèn)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(huì)造成容性效應(yīng),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(nèi)。
芯片近場電磁場分布,可以觀察線路耦合情況
IC遠(yuǎn)場輻射圖
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