系統(tǒng)級封裝BGA焊點及埋入式電容信號完整性研究.pdf

1、本文采用三維電磁仿真軟件HFSS(High Frequency Simulator Structure)對高頻條件下系統(tǒng)級封裝內(nèi)BGA焊點和埋入式電容的信號完整性進行了分析研究,并建立了BGA焊點回波損耗參數(shù)BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。
　　首先,建立了BGA焊點的三維電磁仿真模型,基于HFSS軟件對模型進行仿真分析,得到了不同頻率下BGA焊點表面的電場強度分布以及BGA焊點的回波損耗,分析了信號頻率對BGA焊點電場強度分布的影響以及信

2、號頻率、焊點最大徑向尺寸、焊盤直徑和焊點高度對焊點回波損耗的影響;以信號頻率、焊點最大徑向尺寸、焊盤直徑和焊點高度為四個關(guān)鍵因素,采用正交表L9(34)設(shè)計了9種不同參數(shù)水平組合的BGA焊點,通過仿真得到這9種不同焊點形態(tài)的BGA焊點的回波損耗,基于所得回波損耗結(jié)果進行了極差分析。結(jié)果表明:信號頻率的改變對BGA焊點內(nèi)電場強度會產(chǎn)生影響,電場強度隨著頻率的增加而減小;高頻條件下BGA焊點回波損耗隨著信號頻率的升高和焊點最大徑向尺寸的增大

3、而增大、隨著焊盤直徑的增大和焊點高度的增高而減少;四個因素對BGA焊點信號完整性的影響由大到小依次為:焊點高度、焊盤直徑、頻率和焊點最大徑向尺寸。
　　然后,建立了埋入式電容串擾HFSS仿真分析模型,基于該模型對埋入式電容在高頻條件下的串擾進行了研究,得到了其近端串擾(S13)和遠端串擾(S14),分析了信號頻率、埋入式電容間距、埋入式電容距參考層的高度及基板介電常數(shù)變化對串擾強度的影響。結(jié)果表明:埋入式電容串擾強度隨著信號頻率的

4、變化而呈現(xiàn)出震蕩特性;隨著埋入式電容距參考層高度、基板介電常數(shù)的增大而增加;隨著埋入式電容間距的增大而減小。基于研究結(jié)果提出了抑制串擾的埋入式電容設(shè)計方法。
　　最后,建立了BGA焊點回波損耗參數(shù)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型,并進行訓(xùn)練驗證,通過數(shù)據(jù)驗證可知,BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型的預(yù)測結(jié)果與仿真結(jié)果一致性較好,該模型可以很好的對BGA焊點的回波損耗參數(shù)進行預(yù)測,從而減少了仿真建模的過程,節(jié)約了時間。
　　論文的研究成果將為系統(tǒng)級封