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这是一个关于大学封装介绍PPT，包括了概述－功能要求等，基本概念，封装的信号传输，互联接的传输线理论，互联接线间的干扰，电力分配的电感效应等内容，电子封装材料 2009－2010学年 第二学期封装的电设计封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 一、基本概念 1、欧姆定律： 2、趋肤效应直流电流在导体内均匀流动高频电流趋向于沿着导体表面流动和聚集封装的电设计 一、基本概念 3、基尔霍夫电流定律（KCL） 任一集总参数电路中的任一节点 ， 在任一瞬间流出该节点的所有电流的代数和恒为零即：就参考方向而言，流出节点的电流在式中取正号，流入节点的电流取负号基尔霍夫电流定律是电荷守恒定律在电路中的体现。 基尔霍夫电压定律（KVL）任一集总参数电路中的任一回路，在任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零即电压的参考方向与回路的绕行方向相同时，该电压在式中取正号，否则取负号基尔霍夫电压定律是能量守恒定律在电路中的体现。 封装的电设计 一、基本概念 4、噪声非原有要求而产生之信号 噪声产生来源寄生电容电感 5、时间延迟：电阻电容 或者电阻电感 组合对系统信号产生时间延迟 区域内直流电压瞬时降低产生信号波动（同步开关噪声）解决方法：系统中放置去耦电容，对电感作出补偿封装的电设计 一、基本概念 6、传输线特征阻抗引起电磁波反射从而引起节点处信号传输错误造成噪声 7、线间干扰（串线）：由寄生电容和寄生电感引起 封装的电设计 一、基本概念 8、电磁波干扰（EMI) 对系统和邻近系统有干扰的电子效应，欢迎点击下载大学封装介绍PPT哦。

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电子封装材料 2009－2010学年 第二学期封装的电设计封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 〇、概述－功能要求等封装的电设计 一、基本概念 1、欧姆定律： 2、趋肤效应直流电流在导体内均匀流动高频电流趋向于沿着导体表面流动和聚集封装的电设计 一、基本概念 3、基尔霍夫电流定律（KCL） 任一集总参数电路中的任一节点 ， 在任一瞬间流出该节点的所有电流的代数和恒为零即：就参考方向而言，流出节点的电流在式中取正号，流入节点的电流取负号基尔霍夫电流定律是电荷守恒定律在电路中的体现。 基尔霍夫电压定律（KVL）任一集总参数电路中的任一回路，在任一瞬间沿此回路的各段电压的代数和恒为零即电压的参考方向与回路的绕行方向相同时，该电压在式中取正号，否则取负号基尔霍夫电压定律是能量守恒定律在电路中的体现。 封装的电设计 一、基本概念 4、噪声非原有要求而产生之信号 噪声产生来源寄生电容电感 5、时间延迟：电阻电容 或者电阻电感 组合对系统信号产生时间延迟 区域内直流电压瞬时降低产生信号波动（同步开关噪声）解决方法：系统中放置去耦电容，对电感作出补偿封装的电设计 一、基本概念 6、传输线特征阻抗引起电磁波反射从而引起节点处信号传输错误造成噪声 7、线间干扰（串线）：由寄生电容和寄生电感引起 封装的电设计 一、基本概念 8、电磁波干扰（EMI) 对系统和邻近系统有干扰的电子效应 9、专门模拟程序（专家系统） SPICE Multisim 封装的电设计 二、封装的信号传输一般用线路特征阻抗与传输速度来代表电路信号线表现各种寄生效应封装电设计即为消除这些效应 封装的电设计 二、封装的信号传输 MOS晶体管： MOS晶体管： 封装的电设计 二、封装的信号传输 CMOS转换器功能简介封装的电设计 二、封装的信号传输转换器时间延迟现象封装的电设计 二、封装的信号传输充电延迟现象总阻容负载充电时间延迟公式： 封装的电设计 二、封装的信号传输基尔霍夫定律与转换时间延迟信号在大气中传输1ns为304.8mm；在一个时钟频率为1GHz电路中传输，存在时间延迟原因在于电路尺寸与信号波长可比拟在封装中，引用传输线理论，将时间延迟结合在封装技术中封装的电设计 二、封装的信号传输基尔霍夫定律与转换时间延迟在一般介质中信号传输速度：封装的电设计 三、互连接传输线理论电报员公式（导体间电压与信号线电流）：封装的电设计 三、互连接传输线理论互连接传输线理论在无损失条件下，R=0，G=0，两式经微分后合并简化如下：封装的电设计 三、互连接传输线理论 封装的电设计 三、互连接传输线理论互连接传输线理论电流公式：封装的电设计 三、互连接传输线理论常用传输线阻抗及传输速度常用传输线：微带—用于空气与电介质之间，封装最上面一层 埋封微带—埋在电介质内部，封装表面几层 条线—两金属层之间连接 封装的电设计 三、互连接传输线理论常用传输线阻抗及传输速度举例：微带传输线封装的电设计 三、互连接传输线理论数字晶体管传输线波在常规电路中，电压稳定是即时的，在传输线中，由于存在时间延迟，电压稳定需要一定时间 封装的电设计 三、互连接传输线理论数字晶体管传输线波避免多次反射，引入阻抗匹配（串联与并联） 封装的电设计 三、互连接传输线理论数字晶体管传输线波其他形式匹配：串联终端；并联终端由于匹配电阻将消耗能量，故其可以作为双重作用而存在，一是匹配电阻，一是衰减电阻由于许多封装传输线是以有源元件作为终端，可以通过修改元件电路而不增加电阻达到匹配效果。比如二极管终端电路 封装的电设计 三、互连接传输线理论 封装的电设计 三、互连接传输线理论数字晶体管传输线波其他形式匹配：串联终端；并联终端由于匹配电阻将消耗能量，故其可以作为双重作用而存在，一是匹配电阻，一是衰减电阻由于许多封装传输线是以有源元件作为终端，可以通过修改元件电路而不增加电阻达到匹配效果。比如二极管终端电路 封装的电设计 三、互连接传输线理论传输线效应应用信号特性决定是否做传输线分析，当信号限定传输时间非常小，传输线效应可忽略 对于一个互连接而言，信号弛豫时间必须小于传输延迟时间 封装的电设计 三、互连接传输线理论一定介质 ，其传输时间可以表述为： 封装的电设计 三、互连接传输线理论依据自由传输时间，将电介质中电路分为三类：信号起落时间不小于100TOF，用直流电理论分析即可，此时应注意信号的电阻、电流、电压和接地线信号起落时间在4～100TOF，必须知道互连线电容、通道、焊接位对信号传输的延迟。电压寄生电感所产生瞬时电流及底线等作用，导致抗拒电流变化的电压降。此为Delta-I噪声，将引起临近电路的速度降慢，甚至开关失误信号起落时间小于4TOF，必须应用传输线理论作信号传输分析，包括对信号在电介质中的形状突变点（焊接位置）处的反射分析，对平行导线间的电磁耦合（串线）的分析封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）什么叫互连接线间干扰（串线）也称线间耦合或者串线，指均一环境中两邻近传输线间出现相互之间的信号干扰，某些信号的能量从一条线转移到另一条线产生原因：两线间的电容和电感的相互耦合，耦合不断发生使其中一条线的信号能量转移到另一条信号上去实现芯片的互连需要成百上千的线，有横向，也有纵向。设计上总是追求最小线宽，尽量小线距。使相邻线的电磁干扰引起的感生电流封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）什么叫互连接线间干扰（串线）串扰分类：弱耦合：多数情况下，少数能量被传输到第二条线上，称弱耦合或松散耦合。此时信号由左向右在作用线传播，不会明显地被第二条传输线干扰。但作用线上传播的信号，可以在被动线上产生两个波：向后的近端干扰－信号朝向激励器向前的远端干扰－信号朝向接收器端封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）互连接线间干扰（串线）向后近端干扰：封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）互连接线间干扰（串线）向前远端干扰：封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）串线干扰的计算实例：如图所示，信号电压加在作用线1上，在线2产生干扰封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）串线干扰的计算实例：传输线输入端电压随时间的变化关系如图所示封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）串线干扰的计算实例：由传输线输入端电压随时间的变化关系，得到输入信号电压随时间的导数，如图所示封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）串线干扰的计算实例：将如图所示，信号电压加在作用线1上，在线2产生干扰 封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）串线干扰的计算实例：从而得到远端串线干扰随时间变化曲线如下图所示封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）串线干扰的计算实例：类似地，可以计算得到近端串线干扰的曲线如下图封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）解决互连接线间干扰（串线）原则一、缩小电压不匹配反射。高边界速信号通过一个阻抗不一致界面，产生电压不匹配反射二、减少印刷电路板相邻信号线之间信号串线。信号线间距要足够大，在可能前提下，尽量增加传输线之间距离。信号线与接地线间距要小。增加传输线与接地线之间的耦合，将不用之线或地线放在两作用线之间，减少串线三、减少芯片与芯片之间信号延迟。元器件之间连接线越短越好。减少信号的起落时间会降低传输线向前的远端干扰封装的电设计 四、互连接线间干扰（串线）解决互连接线间干扰（串线）原则四、考虑三方位封装技术。如芯片重叠封装，减少了元件之间的连接距离五、放置信号界面速度的衰减。互连接直流电阻太大，电的表面效应，高频介电损耗将造成衰减六、设置多重电源层和接地层，设置多个高频去耦电容，从而改善电源分配和减少接地噪声七、减少信号线的电容负载，保持信号线阻抗特性和最短传输延迟八、减少终端对印刷电路板的介电性与互连接性能影响九、减少印刷电路板的厚度，使其加工与传热更容易封装的电设计 五、电力分配电感效应电力分配电感效应信号产生错误的原因：电压降：电阻（金属部件：互连接通道、互连接、金属层）电感响应封装金属层本质的电感性，使得随时间变化的电流引起芯片上供应电压随时间变化封装的电设计 五、电力分配电感效应电感效应安培定律：电流电磁关系 PMOS管电压关系：封装的电设计 五、电力分配电感效应有效电感互感效应: 电流流经电感A将在电感B上产生感生电流 有效电感：封装的电设计 五、电力分配电感效应输出激励器的电感和噪声关系 增加开关激励器数量，电源噪声也随着增加，当噪声过大，在t时间内，激励器输出的电流就会减少，导致激励器速度降低进而供电的噪声电压也降低封装的电设计 五、电力分配电感效应供电噪声（Delta-I噪声）：电流转换引起感生电压波动叫做供电和接地网络噪声瞬态的供应电流通过连接点会引起芯片电源电压波动：封装的电设计 五、电力分配电感效应供电噪声影响供电噪声因数：供电压升降：当电路开关同步运行时，电力分配网络产生之噪声引起供电压升降——供电压降低会引起芯片Vdd和GND之间电压低于供电压；当供电压增加时，反之。封装电感与芯片内部电容共振，引起电压波动输出激励器会引起比内部电路更大的供电噪声输出激励器噪声还取决于返回电流的路径封装的电设计 五、电力分配电感效应供电噪声供电噪声危害：存在供电噪声时，电路产生较小电流输出，增加电路延迟，导致系统时间延迟噪声干扰会传播到接受芯片，造成错误开关动作噪声同时也会造成发送芯片电路的错误开关动作 封装的电设计 五、电力分配电感效应降低噪声最好办法：降低供电和接电线网络的自感和互感封装对感生电感的影响不同封装形式（结构）效果不同：一对平面电感低于一对传输线电感通道选择有利于降低电感焊球替代焊接引线可以减低电感其他诸如电流分布也会影响电感封装的电设计 五、电力分配电感效应设置去耦合电容即放置去耦合电容，降低系统回路电流量，消除电感，从而降低电源噪声何为去耦电容？电容性负载需要充电，需要额外电流额外电流通过封装体的电感时，将产生一个电压降如向电容充电的额外电流由电容来提供，而不是单独由供电电流提供，这一电容就是去耦合电容封装的电设计 五、电力分配电感效应设置去耦合电容芯片和封装电路示意图封装的电设计 五、电力分配电感效应设置去耦合电容作用：去耦合电容向开关电路充电的动作比电源快降低回路电流量原理： LC电路中频率共振为：封装的电设计 五、电力分配电感效应设置去耦合电容电容可以分为：低频fmax=100M 放置在印刷板中频fmax=500M 放置在封装上高频fmax大于1G，也叫沟槽电容放置在晶体芯片内不同共振频率电容工作环境不一，无论哪种工作状态，在最高频率下，电容就可以使供电压保持在允许范围封装的电设计 五、电力分配电感效应设置去耦合电容去耦合电容寄生效应：由于电容焊接位和引线的寄生电感和电阻的关系电容不是理想器件，有自己的共振频率存在由此产生寄生效应封装的电设计 五、电力分配电感效应设置去耦合电容电容器阻抗为：封装的电设计 五、电力分配电感效应设置去耦合电容一般来讲，在高频率电路封装中采用平面电容，来保持电源低噪声选择合适的电介质可以使得平面间电容量提高平面间距减薄，能有效降低电感封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰电磁干扰具有自由空间电磁辐射形式并能直接通过电源与地线以及信号线来传导噪声何谓电磁干扰（Electromagnetic Interference ）？封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰分两种：传导干扰：指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合（干扰）到另一个电网络辐射干扰：指干扰源通过空间把其信号耦合（干扰）到另一个电网络在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其他系统或本系统内其他子系统的正常工作封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰三要素： ①首先应该具有干扰源 ②其次有传播干扰能量的途径和通道 ③第三还必须有被干扰对象的响应 在电磁兼容性理论中把被干扰对象统称为敏感设备（或敏感器）第二章 封装的电设计 电力分配电感效应自然干扰源主要来源大气层的天电噪声地球外层空间的宇宙噪声特点地球电磁环境的基本要素组成部分对无线电通讯和空间技术造成干扰的干扰源对人造卫星和宇宙飞船的运行产生干扰，也会对弹道导弹运载火箭的发射产生干扰封装的电设计 五、电力分配电感效应人为干扰源有机电或其他人工装置产生电磁能量干扰分类有意发射干扰源专门用来发射电磁能量的装置，如广播、电视、通信、手机、雷达和导航等无线电设备无意发射干扰源在完成自身功能的同时附带产生电磁能量的发射，如交通车辆、架空输电线、照明器具、电动机械、家用电器以及工业、医用射频设备等封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰传播途径和通道：传导耦合方式在干扰源和敏感器之间有完整的电路连接干扰信号沿着这个连接电路传递到敏感器，发生干扰现象传输电路可包括导线，设备的导电构件、供电电源、公共阻抗、接地平板、电阻、电感、电容和互感元件封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰传播途径和通道：辐射耦合方式通过介质以电磁波的形式传播干扰能量按电磁场的规律向周围空间发射常见辐射耦合由三种：天线对天线耦合：甲天线发射的电磁波被乙天线意外接受场对线的耦合：空间电磁场经导线感应而耦合线对线的感应耦合：两根平行导线之间的高频信号感应封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰被干扰对象的响应敏感设备（或敏感器）干扰对象总称可以是一个很小的元件或一个电路板组件也可以是一个单独的用电设备甚至可以是一个大型系统封装的电设计 五、电力分配电感效应 电磁干扰危害 封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰危害辐射指数----★ 液晶电视 背投 液晶显示器空调 冰箱 笔记本电脑消毒柜 电饭锅 照明灯 普通鼠标 普通键盘 打印机数码相机 MP4 接线板 封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰危害辐射指数----★ ★ 抽油烟机、跑步机等运动设备 封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰危害辐射指数----★ ★ ★ 等离子电视 CRT显示器无线鼠标 无线键盘空气净化器 电热足盆 台式电脑主机（侧面、后面是辐射最厉害的）封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰危害辐射指数----★ ★ ★ ★ CRT普通电视 电熨斗吹风机 电热水壶 榨汁机豆浆机 暖风机 电扇电磁炉 电火锅 家庭影院（低音炮最厉害）封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰危害辐射指数----★ ★ ★ ★ ★ 电热毯 吸尘器 脂肪运动机等震动器微波炉（门缝处最大，特别是刚开机）封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰危害辐射参数 咖啡炉1mG 传真机 2mG 录像机 6mG 电熨斗 3mG VCD 10mG 空调 20mG 电视机 20mG 音响 20mG 电冰箱 20mG 洗衣机 30mG 电锅 40mG 复印机 40mG 吹风机 70mG 电须刀 100mG 电热毯 100mG 手机 100mG 电脑 100mG 吸尘器 200mG 无绳电话 200mG 微波炉 200mG 封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰电子封装中的电磁干扰元器件集成化，导体电路布线细化，电磁干扰发生机会增加工作频率增加，超过1GHz，产生高频噪声和共振噪声，电磁干扰问题突出 封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰消除辐射与电流频率，电流大小及载体面积成正比因此明显的放射性辐射结构使用大尺寸导线，如：电路板导线以及电路板间的电缆严密控制封装和传输线匹配电阻的电感封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰消除电源引起噪声封装电源线上电压存在较大波动电源线与电路板的电源线或者是电源电缆相耦合时可能产生较大辐射，引起噪声消除：设置芯片、封装或者印刷板的去耦合电容为芯片的正常操作提供必要的电流。稳定电源线的电压，限制高频噪声去耦合电容应放在每一个电源和地线的接点去耦合电容减小电流回路尺寸及电流强度和噪声频率，降低ＥＭＩ封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰消除封装引脚引起噪声： 消除：放置封装引脚时，正确选择接地引脚每一个信号线和接地回路必须小接地平面和引脚时，应尽量靠近信号线接地回路区域应靠近信号线，以形成较小电流回路。因为辐射量正比于回路的面积封装的电设计 五、电力分配电感效应电磁干扰消除接地线引起噪声：非理想接地点与其他点间的电势不同，产生较大高频接地电流接地电流形成一个回路，起到天线作用产生ＥＭＩ电缆屏蔽与电路板的噪声地线接点相连，电缆屏蔽变成双极天线消除：减小接地系统阻抗，限制地线电压波动来解决 习题与思考题 1、封装电设计主要解决那些问题 2、已知串线耦合的初始条件，包括传输线输入电压随时间的变化，求耦合传输线路法人远端串联干扰和近端串联干扰（汇出图） 3、减少串扰的原则有那些 4、降低供电噪声和电磁干扰的措施有那些l1h红软基地