基于QFP封装级电源分配网络的建模及阻抗计算

发布时间：2020-10-22 21:04

　　 在现代化电子封装结构中,方形扁平封装(Quad Flat Package,QFP)是最常见的封装类型之一,被广泛应用于当代高速高频电路中。由于QFP封装结构的复杂性,其设计存在电磁仿真时间长、迭代周期多、设计成本高等问题。为解决这些问题,需要对QFP封装进行前仿真,即在封装结构还没有设计出来之前,就可以对封装的关键寄生参数有初步的预测,并在一定误差范围内给出较合理的设计方案。本文以QFP封装类型为研究对象,对其进行电源分配网络的建模与分析,从而实现QFP封装的前仿真,其主要研究内容如下:1.本文针对QFP封装实际模型排布和形状不规则等问题,提出了一种简化模型的方法,在此基础上搭建了QFP封装总体等效电路模型。该简化方法具体如下:首先将QFP封装切割成键合线和引脚(Pin)两部分,然后分别进行等效建模。其中,针对键合线部分,通过确定键合线的带宽、长度、排布结构、数量和半径等信息,对其进行均匀化等效排布,将其等效成平行的金属圆杆共面线结构;针对Pin部分,通过确定Pin部分的长度、间距、高度、数量和横截面等信息,均匀化处理后将其等效成平行的微带线结构。其次,两部分都采用多节RLC串并联结构建立等效电路模型。最后将两部分的二端口等效电路模型进行级联,进而搭建QFP封装级总体等效电路模型。2.在QFP封装电源分配网络建模的过程中,由于耦合效应的存在,使得提取键合线(共面线)和Pin(微带线)两部分各自的寄生参数成为重难点。本文从工程角度出发设计出相应的算法,可以用来快速提取单根或者多根共面线以及微带线的寄生参数。首先,针对共面线电感参数而言,需要用经验公式计算每根共面线的自感以及每两根共面线之间的互感,组成电感矩阵,经过本文推导的电感矩阵计算公式进行共面线总电感的提取;其次,针对共面线电容参数而言,以提取的单位长度SPICE电容矩阵为基础,根据共面线的数量以及长度等信息计算其共面线总的寄生电容;最后,针对微带线电感电容参数而言,核心思想都是通过确定最小单元、拟合公式的方法,继而根据其拓扑结构计算出总的寄生参数。本文提出的算法经过验证,在误差预期的范围内可以快速得到键合线和Pin两部分的寄生参数。3.本文最后基于MATLAB软件GUI平台设计了一款QFP封装快速建模工具,该工具可以快速计算QFP封装的寄生参数与阻抗曲线,获得直观清晰的结果,使得QFP封装的前仿真更加简单快捷。本文中的建模方法以及设计的建模工具可以有效地缩短产品的设计周期、为企业提高成品率和利润,以降低产品的设计成本。因此,本文具有广泛的工程应用价值。
【学位单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN705
【部分图文】：

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本文编号：2852092