集成电路系统级封装
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3.2.1 设计流程

系统级封装新产品导入时,需要先进行设计评估,初步确定封装尺寸,以满足后端应用对空间的要求;然后根据内部芯片及元器件的数量、大小等情况确定内部空间结构,保证封装制程的可实施性。

随着产品不断向小型化的方向发展,散热性能、电性能的影响也越来越明显,在产品评估及设计阶段难免需要综合考虑封装形式、封装结构方案、材料、基板信号线路等是否符合相关目标要求。

系统级封装产品的设计流程与PCB板级系统的设计流程大致相同,如图3-1所示。

图3-1 系统级封装产品的设计流程示意图

(1)设计要求输入:明确系统级封装产品的设计目标与需求,确定系统级封装产品的应用类型、性能要求等基本信息。

(2)设计评估:综合考虑设计要求、基板内部走线空间及封装制程可行性,评估系统级封装产品的封装形式、尺寸,初步确认封装工艺流程、封装方案、潜在风险等。

(3)进入软件设计:封装方案确定后,即可进入软件,进行基板设计、具体排布及连接设计。

(4)叠层设置:根据定义的封装方案,在软件中设置相应的基板叠层。

(5)约束规则设置:主要包括线间距约束、差分线约束、信号线分类、高速信号约束等。

(6)导入芯片、封装及元器件:将需要封装的芯片及元器件分别导入,建立产品框架,并根据设计规则合理布局。

(7)导入连接关系:根据产品原理图,将对应的连接关系导入软件。

(8)键合、贴装、布线、覆铜:此步骤为具体的设计环节,根据芯片及元器件复杂程度,选择一圈或多圈设计键合模式后,通过布线将芯片与基板背面引脚连通,最后进行电源平面的分割覆铜。

(9)设计检查:通过约束规则检查(Design Rule Check,DRC)对DRC错误进行修正,保证板图设计的正确,同时结合设计规则及基板加工规范,检查设计合理性,确保基板加工可行性。

(10)封装可行性确认:给出具体设计方案,同时进行具体封装制程的潜在失效风险评估,制定风险控制措施,确认材料、设备、治具的投入状况等,确保封装可行性与基本的可靠性设计无问题。

(11)电/热仿真:通过对信号完整性(Signal Integrity,SI)、电源完整性(Power Integrity,PI)、电磁干扰(Electro Magnetic Interference,EMI)的仿真及分析,可以优化系统级封装产品设计,以达到最佳电性能。通过热分析可以优化系统级封装产品的散热问题,提高产品的可靠性和稳定性。

(12)设计修改:根据仿真分析的结果,对设计进行修改或优化,直至满足产品设计的目标与要求。

(13)输出生产文件。

(14)设计结束。