專利名稱：應(yīng)用于電子產(chǎn)品封裝設(shè)計的電、熱以及力學集成設(shè)計環(huán)境的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于電子電路的封裝設(shè)計、電子電路設(shè)計自動化、以及電子電路計算機輔助設(shè)計領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)和集成電路技術(shù)的不斷進步，數(shù)字系統(tǒng)的時鐘速率越來越高，信號邊緣速率越來越快，從電氣性能角度看，高速信號間的互聯(lián)不再是暢通和透明的，高速PCB的導(dǎo)線互聯(lián)和板層特性對系統(tǒng)的影響已不能被簡單忽略。封裝互連中有金線，基板的金屬線，過孔和轉(zhuǎn)角，樁線，焊球等，在低頻信號中，往往將它們視為簡單的傳輸線。系統(tǒng)工作頻率很高時，將器件互連的導(dǎo)線不應(yīng)再看做一根簡單的對信號透明的導(dǎo)線，而是一個有時延和瞬間阻抗分布寄生元件，它會產(chǎn)生延時，引起信號波形失真、干擾等。裝寄生效應(yīng)對高頻器件性能的影響越來越明顯，為了在高頻器件設(shè)計中充分考慮寄生參數(shù)的影響，需對封裝的寄生效應(yīng)進行模擬，以便保持高頻電路封裝后信號完整性及電源完整性。具體做法是提取出三維封裝結(jié)構(gòu)的RLC參數(shù)和高頻下的S參數(shù)，分析管殼在封裝前后、不同頻率、不同封裝環(huán)境下寄生參數(shù)的變化情況，將仿真結(jié)果與實驗結(jié)果進行對比，為設(shè)計人員設(shè)計產(chǎn)品提供依據(jù)。如何處理由高速信號連線引起的反射、串擾、開關(guān)噪聲等信號完整性問題，確保信號傳輸?shù)馁|(zhì)量，是一個設(shè)計能否成功的關(guān)鍵。一個好的信號完整性設(shè)計需要貫穿于整個設(shè)計的各個階段，可以在設(shè)計階段最大化解決潛在的信號完整性問題，在高速系統(tǒng)設(shè)計具有指導(dǎo)意義。為了提高電子系統(tǒng)的性能，降低系統(tǒng)價格，增加系統(tǒng)的可靠性，需要將芯片封裝在一個盡可能小的空間，而芯片功率不斷增加，導(dǎo)致發(fā)熱量越來越大，使得熱學設(shè)計不得不面臨既要維持高的熱產(chǎn)生率又要保持相對低的器件溫度這樣一個矛盾中。而熱分析是對一個具體設(shè)計方案的熱場行為進行分析和計算，獲取溫度場分布，再通過分析溫度分布場中極值點的情況，反饋到布局布線和熱設(shè)計過程中，提供具體的改進方案，形成一種設(shè)計、分析、再設(shè)計、再分析的設(shè)計流程。由于引線框架在封裝結(jié)構(gòu)中的主要功能是為芯片提供機械支撐載體，并作為導(dǎo)電介質(zhì)連接IC外部電路，傳送電信號，以及與封裝材料一起向外散發(fā)芯片工作時產(chǎn)生的熱量的作用，因此對引線框架選用材料的熱傳導(dǎo)率、強度、硬度有著特殊的要求，以增強可靠性和散熱性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種新型的包含考慮電子產(chǎn)品封裝的電、熱及力學特性的協(xié)同環(huán)境。與傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品設(shè)計，封裝方法和流程相比，極大地降低了設(shè)計、測試經(jīng)驗對保證成功率的設(shè)計的影響。其特征在于在集總的設(shè)計平臺上提供了對電子產(chǎn)品封裝的電、熱、力學特性的全面、準確以及可重構(gòu)的設(shè)計參數(shù)和性能、功能預(yù)測。通過協(xié)同考慮封裝、熱及力學特性對產(chǎn)品性能的作用，在產(chǎn)品的設(shè)計階段，可以根據(jù)設(shè)計成本、實現(xiàn)的復(fù)雜度等方面考慮從產(chǎn)品核心設(shè)計優(yōu)化、封裝優(yōu)化、熱優(yōu)化、及力學設(shè)計優(yōu)化來優(yōu)化產(chǎn)品性能。這樣一方面保證產(chǎn)品性能的低成本的實現(xiàn)，另外提供了多個設(shè)計的自由度，降低了實現(xiàn)性能的復(fù)雜度，最重要的是在產(chǎn)品設(shè)計階段能準確評估產(chǎn)品性能的預(yù)期，減少了設(shè)計迭代。本發(fā)明提供了一種電子產(chǎn)品封裝電學、熱學及力學的仿真環(huán)境，包括:
對封裝物理設(shè)計的電學參數(shù)提取模塊，封裝的物理設(shè)計優(yōu)化的設(shè)計環(huán)境；
對封裝物理設(shè)計的熱學參數(shù)提取模塊，自動生成該熱學參數(shù)下對應(yīng)的電學模型，以及進行熱學優(yōu)化的設(shè)計環(huán)境。對封裝物理設(shè)計的力學參數(shù)提取模塊，自動生成該力學參數(shù)下對應(yīng)的電學模型，以及進行熱學優(yōu)化的設(shè)計環(huán)境。對封裝的電、熱、力學提取模型以及產(chǎn)品的核心設(shè)計進行混合仿真的綜合仿真及驗證環(huán)境。


圖1是一種應(yīng)用于電子產(chǎn)品封裝設(shè)計的電學、熱學以及力學的集成設(shè)計環(huán)境示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖，用具體實例對本發(fā)明一種應(yīng)用于電子產(chǎn)品封裝設(shè)計的電學、熱學以及力學的集成設(shè)計環(huán)境進行詳細的說明。本實施例提供了一種應(yīng)用于電子產(chǎn)品封裝設(shè)計的電學、熱學以及力學的集成設(shè)計環(huán)境，圖1是是本發(fā)明的實現(xiàn)示意圖，包括核心模塊設(shè)計環(huán)境，封裝的物理設(shè)計環(huán)境，封裝的熱學設(shè)計環(huán)境，封裝的電學設(shè)計環(huán)境，綜合設(shè)計的電學仿真及驗證環(huán)境。核心模塊設(shè)計環(huán)境，根據(jù)產(chǎn)品的性能要求，對電子產(chǎn)品的核心電路進行設(shè)計、仿真和驗證以及三者組成的設(shè)計迭代。封裝物理設(shè)計環(huán)境，根據(jù)產(chǎn)品的性能及封裝設(shè)計要求，完成對電子產(chǎn)品封裝的物理設(shè)計，并提取不考慮熱、力學特性情況下封裝物理設(shè)計電學特性的模型。熱學特性設(shè)計環(huán)境，以產(chǎn)品封裝的物理設(shè)計為輸入，提取其對應(yīng)的熱學特性，根據(jù)熱學特性的分布及對設(shè)計性能的影響提生成對應(yīng)的電學模型，及其對應(yīng)的熱學條件。力學特性設(shè)計環(huán)境，以產(chǎn)品封裝的物理設(shè)計為輸入，提取其對應(yīng)的力學特性，根據(jù)力學特性的分布及對設(shè)計性能的影響提生成對應(yīng)的電學模型，及其對應(yīng)的力學條件。綜合設(shè)計電學模型仿真及驗證環(huán)境，以核心電路設(shè)計及上述各提取電學模型為輸入，在設(shè)定的熱、力學條件下，完成考慮封裝的電、熱、力學仿真驗證。并根據(jù)結(jié)果分別提出對核心設(shè)計，對封裝的熱、力學特性的優(yōu)化反饋。
權(quán)利要求
1.一種應(yīng)用于電子產(chǎn)品封裝設(shè)計電、熱以及力學的設(shè)計環(huán)境；其特征在于在集總的設(shè)計平臺上提供了對電子產(chǎn)品封裝的電、熱、力學特性的全面、準確以及可重構(gòu)的設(shè)計參數(shù)和性能、功能預(yù)測；通過對封裝設(shè)計的電、熱及力學建模提取相應(yīng)的電學模型，與產(chǎn)品的核心設(shè)計模塊進行混合模式的仿真，驗證封裝設(shè)計及核心模塊的綜合性能是否滿足產(chǎn)品要求，并將驗證結(jié)果分別反饋到電學、熱學及力學模型參數(shù)設(shè)計上，進一步對封裝的物理設(shè)計提出優(yōu)化要求；通過協(xié)同考慮電、熱及力學特性對產(chǎn)品性能的作用，在產(chǎn)品的設(shè)計階段，可以根據(jù)設(shè)計成本、實現(xiàn)的復(fù)雜度等方面考慮從產(chǎn)品核心設(shè)計優(yōu)化、封裝優(yōu)化、熱優(yōu)化、及力學設(shè)計優(yōu)化來優(yōu)化產(chǎn)品性能；這樣一方面保證產(chǎn)品性能的低成本的實現(xiàn)，另外提供了多個設(shè)計的自由度，降低了實現(xiàn)性能的復(fù)雜度，最重要的是在產(chǎn)品設(shè)計階段能準確評估產(chǎn)品性能的預(yù)期，減少了設(shè)計迭代。
2.如權(quán)利要求1所述的封裝的物理設(shè)計到熱學模型的設(shè)計接口，其特征在于可以將封裝的物理設(shè)計生成對應(yīng)的熱學模型。
3.如權(quán)利要求1所述的熱學模型到電學模型提取的設(shè)計接口，其特征在于，可以將封裝設(shè)計的熱學模型轉(zhuǎn)換成可識別和仿真的電學模型。
4.如權(quán)利要求1所述的封裝的物理設(shè)計到力學模型的設(shè)計接口，其特征在于可以將封裝的物理設(shè)計生成對應(yīng)的熱學模型。
5.如權(quán)利要求1所述的力學模型到電學模型提取的設(shè)計接口，其特征在于，可以將封裝設(shè)計的力學模型轉(zhuǎn)換成可識別和仿真的電學模型。
6.如權(quán)利要求1所述的封裝的物理設(shè)計到電學模型的設(shè)計接口，其特征在于可以將封裝的物理設(shè)計生成對應(yīng)的電學模型。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新型的包含考慮電子產(chǎn)品封裝的電、熱及力學特性的協(xié)同環(huán)境。與傳統(tǒng)的電子產(chǎn)品設(shè)計，封裝方法和流程相比，極大地降低了設(shè)計的復(fù)雜度，減小了產(chǎn)品設(shè)計周期，提高了一次性設(shè)計成功率。其特征在于在集總的設(shè)計平臺上提供了對電子產(chǎn)品封裝的電、熱、力學特性的全面、準確以及可重構(gòu)的設(shè)計參數(shù)和性能、功能預(yù)測。通過協(xié)同考慮封裝、熱及力學特性對產(chǎn)品性能的作用，在產(chǎn)品的設(shè)計階段，可以根據(jù)設(shè)計成本、實現(xiàn)的復(fù)雜度等方面考慮從產(chǎn)品核心設(shè)計優(yōu)化、封裝優(yōu)化、熱優(yōu)化、及力學設(shè)計優(yōu)化來優(yōu)化產(chǎn)品性能。這樣一方面保證產(chǎn)品性能的低成本的實現(xiàn)，另外提供了多個設(shè)計的自由度，降低了實現(xiàn)性能的復(fù)雜度，最重要的是在產(chǎn)品設(shè)計階段能準確評估產(chǎn)品性能的預(yù)期，減少了設(shè)計迭代。
文檔編號G06F17/50GK103186682SQ20111044974
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者劉少龍, 程玉華 申請人:上海北京大學微電子研究院