本文介紹了眾多5G基站、移動(dòng)終端公司正在采用的QFN封裝仿真流程，涉及到芯和半導(dǎo)體的Hermes 3D工具。Hermes 3D非常擅長對芯片封裝和PCB進(jìn)行信號完整性分析，評估信號通路中阻抗不連續(xù)性結(jié)構(gòu)對通道中信號完整性帶來的影響，它支持市面上所有封裝和PCB設(shè)計(jì)文件格式的導(dǎo)入，并利用接近業(yè)界黃金標(biāo)準(zhǔn)的FEM3D求解器實(shí)現(xiàn)S參數(shù)的快速提取和分析，其高效的建模流程和精準(zhǔn)的仿真引擎能極大地提高工程師評估封裝性能指標(biāo)優(yōu)化的效率。

 

QFN封裝三維建模和仿真流程

 

1 模型導(dǎo)入

 

打開Hermes 3D，在Modeling>Design中選擇Lead Frame。導(dǎo)入dxf的設(shè)計(jì)格式文件后進(jìn)入到Lead Frame配置界面，如圖1所示。

 

圖1 Lead Frame 配置界面

 

2 Cross Section設(shè)置

 

在Lead Frame界面中點(diǎn)擊Cross section圖標(biāo)，可以進(jìn)入到Cross section設(shè)置界面。在此設(shè)置頁面中可以依次對Mold、Die、Lead Frame以及Wirebond結(jié)構(gòu)設(shè)定厚度材料等信息，如圖2所示。

 

圖2 Cross Section 設(shè)置

 

3 建立各層對應(yīng)關(guān)系

 

在Cross Section Name欄完成和DXF設(shè)計(jì)文件中Layer Name的對應(yīng)層關(guān)系，選擇對應(yīng)的Lead Frame結(jié)構(gòu)名稱，就可以完成DXF中各個(gè)元素的建模。在圖3中，從右下角生成的3D結(jié)構(gòu)示意圖可以檢查生成的模型是否準(zhǔn)確無誤。

 

圖3 完成QFN封裝3維建模

 

4 添加 Port

 

Hermes3D支持用戶添加多種類型的port，例如在芯片端添加Annular port；在引線框架上添加lumped port。在右側(cè)nets列表中選擇要仿真的網(wǎng)絡(luò)，右鍵選擇Add Port，彈出Generate Ports窗口，可以在芯片端選擇添加Annular port類型，如圖4所示。用edge選擇模式，在引線框架上選擇要?jiǎng)?chuàng)建的信號和參考地的邊，點(diǎn)擊右鍵，選擇Port->Add Edge Lumped Port；添加好的lumped port如圖5中綠色的平面所示。

 

圖4 添加Annular port

 

圖5 添加Lumped port

 

5 添加 FEM3D 仿真設(shè)置

 

在工程樹形菜單Analysis中右鍵選擇Add FEM3D Analysis，點(diǎn)擊Solver Option，可按照如下方式進(jìn)行求解掃頻設(shè)置，如圖6所示。

 

圖6 仿真設(shè)置

 

6 查看仿真結(jié)果

 

待仿真結(jié)束之后，結(jié)果以樹型結(jié)構(gòu)的形式呈現(xiàn)在工程樹Results菜單下方，并且可以使用SnpExpert工具打開仿真結(jié)果，進(jìn)行查看，如圖7所示。

 

圖7 查看仿真結(jié)果

 

總結(jié)

 

由于產(chǎn)品小型化的要求，后摩爾時(shí)代，越來越多的芯片企業(yè)開始重視封裝形式的研發(fā)。本文介紹眾多5G基站、移動(dòng)終端企業(yè)所采用的QFN封裝仿真流程，涉及到芯和半導(dǎo)體的Hermes3D軟件。Hermes3D專注于評估在IC和封裝以及PCB的互連中的寄生帶來的相互作用，其高效的建模流程和精準(zhǔn)的仿真引擎能極大地提高工程師評估封裝性能指標(biāo)優(yōu)化的效率。

 

 

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