封装设计与仿真流程

典型的封装设计与仿真流程如图所示。

（1） 系统功能分析：明确产品的功能与应用场景，据此制定技术指标，并评估系统实现的可行性；对封装系统的功能进行划分，评估各功能区城的实现及互连方式，初步确定集成方案。

（2）器件选型：按照封装产品的功能与指标要求，确定封装模型中的器件型号，如根据系统的工作频率（速率)、带宽、工作电压、线性度、功耗等要求，选择合适的器件；针对不同的使用环境，确定对器件的要求。结合器件模型和连接关系，完成功能验证和链路级仿真，环估方案的可行性，验证设计。‍‍‍‍‍‍‍‍

(3）选择封装类型：基于不同的产品功能、成本及裸芯片引脚的引出;方式，选择不同的封装类型，如 BGA、QFN、LGA、PoP 等。封装的子1脚分布主要遵循如下5个原则：便于封装基板和 PCIB 布线;信号的参考回路尽可能短，并确保阳抗的连续性；降低电源分配系统的阻抗和噪声；不同电源等级之问用地进行隔离；关键信号线之间用电源或地进行隔离。

（4）结构设计：结构设计直接影响产品最终的成本、性能和可靠性。应针对应用环境和指标进行封装结构设计，选择合适的基板和封装类型，并完成无源元件建模和互连模型评估。对于多芯片封装，要选择合适的堆香结构或三维结构。结构设计还需要综合考虑电磁屏蔽、散热能力、可靠性等因素。

为了优化和评估所设计的封裝结构，需进行电性能仿真、熱管理分析和热机城仿真，并进行必要的多物理场耩合仿真。通过份真试验确定最佳的封装结构和材料，如需实验验证，可进行相应的可 靠性试验和失效分析。

（5）布局布线：基于系统级封装电学设计规则，如布线设计规则、键合丝设计规则，以及微带线、基板过孔及引脚排布优化原则，根据设计结构和实际需求，完成基板叠层设计和布局布线设计，使热点均匀分布，各链路满足传输和隔离要求。在此基础上，进行电性能分析、热机械仿真及热管理分析等多物理场赮合分析，提取无源网络的电学模型，结合有源芯片模型，进行链路功能验证和性能优化，实现信号完整性（如S 参数、TDR 等）与电源完整性（如IRdrop、输人阻抗等）的仿真，验证布局布线后的指标和可靠性情况。在布局布线过程中，要综合考虑 DFM/DFR/DFT 协同设计，以及芯片-封装-PCB 之间的协同设计和仿真。

(6)关键工艺验证：当封装结构较复杂，或者应特殊需求对封装结构/材料和工艺进行优化时，需要进行关键工艺的验证。例如，圆片级或板级扇出工艺，对翘曲控制要求严格，除了仿真优化，在塑封、解键合 等关键工艺上还应制作样品进行实验验证。针对低k介质芯片的 CPI 设计，也应制备相应的样品针对关键工艺进行可靠性试验验证。

（7）产品制作和系统测试：完成封装的设计、仿真和优化后，进行基板加工与微组装，完成封装样品的制造。根据测试内容、测试接口和测试方案，进行测试板的设计和加工。搭建测试环境，对测试结果进行分析，如果能够满足考核指标，则完成封装设计，否则应对设计方案进行优化。

　　审核编辑：汤梓红