Hermes3D进行倒装焊-金线（FC-BW）BGA封装的电磁场仿真流程简析

为解决SOC片上系统的设计瓶颈，SiP（system in Package）微系统技术已成为最普遍的应用手段。SiP能在同一个封装基板上布局多个裸die，实现了系统间快速互联互通。 SiP的实现有两种形式，一种是传统BGA形式，它利用封装基板互连，可以通过ubump或wirebond进行die和基板连通；另一种是2.5D、3DIC先进封装形式，利用interposer（硅中介层）及TSV（硅通孔）实现水平RDL布局及垂直方向通孔连接。 本文介绍的是利用芯和半导体Hermes 3D软件，实现“倒装焊-金线（FC-BW）BGA封装的电磁场仿真”的应用。通过Hermes 3D快速的版图导入、bump添加、版图切割、端口添加等功能，便利地完成仿真工程的建立以及模型抽取。    

Hermes 3D的FC-BW BGA仿真建模流程

1. 软件概述

Hermes 3D是一款针对各类封装和PCB的电磁场仿真平台。它支持主流版图文件导入，例如mcm、sip、brd、dxf、dwg、gds、ODB++、PADs等文件格式；支持版图在软件内自动或手动随意截取操作；采用3D FEM求解引擎，能对各类3D结构准确仿真建模；支持多种端口激励添加，例如lumped port、wave port、coax port、annular port等；支持HFSS工程脚本导出，方便用户横向对比仿真精度。

2. 导入FC-BW BGA版图文件

Hermes 3D能够快速导入.sip版图格式。其中，版图中的nets可以全部导入，也可以根据需求选择性导入。 当导入版图文件时，所有相关金属层、过孔、介质的材料信息也会一并导入，生成叠层文件，用于仿真求解。

本例中，有8个die通过金线和封装基板连接，其中两个die是flipchip形式，通过ubump和封装基板连接，因此结构属于FC-WB混合类型。

3. 仿真前设置

（1）添加FC结构的ubumpHermes 3D提供ubump自动添加功能，选中die结构，创建ubump模板，软件会在封装的finout位置添加对应的ubump结构。

首先找到FC连接的die名称：

点击Edit进入ubump创建窗口：

自定义ubump模板：

软件自动在finout位置布满ubump结构：

（2）按网络nets进行版图切割Hermes 3D支持信号网络选择，然后根据nets区域可自动进行版图切割，操作如下。 连续选择需要仿真的nets和参考地：

点击Clip Design，开始切割版图：

选择切割方式，开始切割：

最终根据选择nets，自动完成版图切割：

（3）激励端口添加

版图切割完成后，用户必须添加端口激励才能仿真。本文以差分nets添加激励端口为例，进行演示。

首先点击Generate Ports：

勾选nets相关的component，点击Generate生成激励ports：

此时在ubump和wirebond端点处自动添加了环形激励端口，如下图所示：

（4）提交电磁场仿真

首先添加仿真分析类型：

接着设置扫频范围：

最后提交仿真任务：

4.仿真结果分析

Hermes 3D完成BGA封装仿真后，用户可利用芯和半导体的s参数后处理工具SnpExpert进行结果查看和指标分析。 首先导入s参数，并完成差分端口配对：

接着查看差分回波损耗：  

查看差分插入损耗：

SnpExpert也支持Grid模式显示所有指标曲线结果：

总结本文通过实际案例介绍了Hermes 3D进行倒装焊-金线（FC-BW）BGA封装的电磁场仿真流程，并利用SnpExpert软件进行S参数分析。 Hermes 3D提供了向导式的建模流程，并简化了叠层建立与设置。这种方案不需要用户太过关注复杂的软件设置，不需要特别了解电磁场仿真原理，使得用户能够快速上手，并正确生成仿真模型。  
 

原文标题：【应用案例】如何快速实现倒装焊-金线混合的BGA封装建模仿真？

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审核编辑：刘清