一文知道封装基板微带阻抗计算

搞SI和RF的都知道“阻抗”这个词，其在电路设计中的重要性，尤其高速高频，PCB工程师常用PolarSi9000计算阻抗，很方便。IC封装设计同行的也用其来计算封装基板的走线阻抗。封装基板也是PCB，这样做肯定也行，但个别地方需要注意。

1.Stripline的阻抗计算，用PolarSi9000完全没有问题，因为信号走线完全埋在Substrate里，结构跟PCB相同；

2.Micronstripline的阻抗计算则务必留意，塑封封装后基板的上表面会覆盖塑封料（见下图），计算时必须考虑到。

塑封料是一种混合物，一般由树脂（环氧、酚醛）、填充剂（二氧化硅粉）、硬化剂、脱模剂等混合而成。作为绝缘介质，会对阻抗产生影响。

下面我们看封装基板上90Ohm的差分微带，不考虑塑封料的影响，按一般的结构PolarSi9000计算结果如下，差分阻抗90.75Ohm：

由于封装基板表面会有阻焊覆盖，实际的截面如下，一般阻焊是平整的，而不是上图想当然的阶梯形。我们按实际结构计算，差分阻抗87.49Ohm，相比90.75Ohm，差了3.6%，还好。

下面我们考虑塑封料（厚度700um，Dk/Df=4/0.01），为了直观的看出塑封的影响，我们在Q2D中建模如下图。

按上面PolarSi9000中的结构建模、仿真、后处理。我们从电场分布中，可以直观的看到部分电场已超出绿油的范围，渗透到塑封料内部。如果计算不考虑塑封，而默认为自由空间的话，最终封装后实际的阻抗会偏离预定目标。

下图红色曲线是实际的阻抗曲线，2Ghz处约为83Ohm，与上面不考虑塑封料的87.49Ohm比较，相差了5%。（蓝色曲线是作为验证对比，按照PolarSi9000中的模型不考虑塑封料计算，得出2Ghz处差分阻抗87.5Ohm，与PolarSi9000中的计算结果87.49Ohm基本相同，说明两种软件计算结果相同。）

若不考虑阻焊和塑封料的实际结构，我们实际得到的阻抗是83Ohm，与90.75Ohm相比差了8.5%，跟加工误差一个级别了，这会对高频高速信号产生严重影响。

由于PolarSi9000中还没有上面对应的结构，所以各位需要计算类似结构的，就采用其他工具吧，推荐Q2D。

另外，下面附上部分塑封料的材料参数，仅供参考。
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