基于HFSS的高速不连续性微带线串扰分析

建立了高速不连续性微带线HFSS(High Frequency Simulator Structure)串扰仿真分析模型,基于该模型对不连续性微带线在高频条件下的串扰问题进行了研究,得到了其近端串扰(S13)和远端串扰(S14),分析了信号频率、微带线厚度、微带线宽度、微带线宽度微带线拐角类型、微带线间距对串扰强度的影响。结果表明：不连续性微带线串扰强度随着信号频率的变化而呈现先增大后趋于平缓的趋势;近端串扰S13随微带线厚度的增大呈现递增的趋势;近端串扰S13随微带线宽度增大而增大;微带线拐角类型为圆弧时串扰最为明显;串扰强度随微带线间距增大而减小。基于研究结果提出了抑制不连续性串扰的方法。     

基于HFSS的内存芯片BGA焊点串扰仿真分析

建立了内存芯片球栅阵列(ball grid array,BGA)焊点串扰HFSS(high frequency simulator structure)电磁仿真模型,基于该模型对两个BGA焊点在高频条件下的串扰问题进行了分析,得到了其近端串扰和远端串扰仿真结果,以及信号频率、BGA焊点最大径向尺寸及BGA焊点高度对串扰强度的影响.利用正交试验设计方法,对16组不同参数水平组合的两个BGA焊点远端串扰进行方差分析.结果表明,近端串扰和远端串扰随信号频率增大、焊点最大径向尺寸增大及焊点高度增大而增大;在置信度为90%情况下,焊点最大径向尺寸对BGA焊点远端串扰有显著的影响,而焊点高度、信号频率对远端串扰影响不显著.     

埋入式BGA焊点可靠性和信号完整性优化

建立了埋入式微尺度球栅阵列(ball grid array, BGA)焊点有限元分析模型和三维电磁仿真模型，分别进行热循环加载分析和信号完整性分析. 选取焊点最大径向尺寸、焊点高度和焊盘直径作为设计变量，以焊点的热疲劳寿命和回波损耗最小为目标，利用正交试验和灰色关联分析相结合的方法对BGA焊点进行多目标优化设计，并通过试验对信号完整性优化结果进行了验证. 结果表明，优化后焊点最大等效应力下降了8.2%，在热疲劳寿命提高了2.15倍的同时回波损耗降低了11.8%，信号完整性试验验证了优化结果的有效性.     

面向完整传输路径的BGA焊点信号完整性分析及优化

建立了基于BGA(ball grid array)焊点的完整传输路径的HFSS(high frequency simulator structure)电磁仿真模型,基于该模型对完整传输路径在高频条件下的信号完整性问题进行了分析,得到了其回波损耗仿真结果,以及焊点最大径向尺寸、焊点高度尺寸、焊盘直径尺寸对回波损耗的影响. 并以焊点最大径向尺寸、焊点高度尺寸、焊盘直径尺寸为设计参数,以完整传输路径6 GHz下的回波损耗作为目标值,设计17组试验仿真计算,采用响应曲面法对仿真计算所得的17组完整传输路径回波损耗与BGA焊点形态参数间关系进行拟合,结合遗传算法对拟合函数进行优化,得到完整传输路径回波损耗最小的BGA焊点组合参数为焊点最大径向尺寸1.05 mm,焊点高度0.75 mm,焊盘直径0.65 mm,并对最优组合参数仿真验证,最优组合仿真结果优于17组试验仿真结果,实现了完整传输路径中BGA焊点的结构优化.     

微尺度CSP焊点温振耦合应力应变有限元分析

建立了微尺度芯片尺寸封装(CSP)焊点三维有限元分析模型,对模型进行了热结构耦合分析和温振耦合分析,获得了微尺度CSP焊点应力应变分布结果;对比分析了微尺度CSP焊点与常规尺寸CSP焊点的应力应变分布;分析了不同焊料、焊盘直径和焊点体积对微尺度CSP焊点应力应变的影响。结果表明:温振耦合条件下,微尺度CSP焊点内应力应大于常规尺寸CSP焊点应力应变;在SAC305、SAC387、63Sn37Pb、62Sn36Pb2Ag四种焊点材料中采用SAC387的焊点最大应力最大;焊点最大直径由105μm减小至80μm时,微尺度CSP焊点内应力应变呈现出减小的趋势;焊盘直径由80μm减小至60μm时,微尺度焊点内应力应变呈现出增大的趋势。     

3D封装微尺度CSP焊点随机振动应力应变分析

基于ANSYS软件建立了3D芯片尺寸封装有限元模型,对模型中微尺度CSP焊点在随机振动载荷条件下进行有限元分析,获得了CSP焊点应力应变分布情况;分析了不同焊点材料、焊盘直径和焊点体积对应力应变的影响;并以焊点体积、焊点高度、焊盘直径为设计参数,以随机振动条件下CSP焊点应力值作为目标值,设计17组试验仿真计算,采用响应曲面法对17组应力值与微尺度CSP焊点形态参数间关系进行拟合,结合遗传算法对拟合函数进行优化.结果表明,随机振动环境下应力值最小的CSP焊点组合参数为焊点最大径向尺寸0.093 mm、焊点高度0.077 mm、焊盘半径0.068 mm,并对最优组合参数仿真验证,最优组合仿真结果优于17组试验仿真结果,实现了随机振动环境下微尺度CSP焊点的结构优化.     

埋入式基板微尺度球栅阵列焊点三点弯曲应力应变分析

建立了埋入式基板微尺度球栅阵列焊点三点弯曲应力应变有限元分析模型,分析了焊点材料、焊点间距、PCB支撑跨度及焊点阵列对焊点弯曲应力应变的影响,结果表明,三点弯曲加载条件下,埋入式基板微尺度BGA焊点阵列的最大弯曲应力应变均出现在最外围拐角处焊点上.当三点弯曲加载到相同位移载荷下,SAC387材料焊点的弯曲应力最大,62Sn36Pb2Ag材料焊点的弯曲应力最小;随着支撑跨度的增大,焊点内最大弯曲应力应变均随之减小;随着BGA焊点间距的增大,焊点内部最大弯曲应力应变值均增大;随着BGA焊点阵列数的增大,焊点内部最大应力应变值均增大.