1561-5405 10.24151/1561-5405 Proceedings of Universities. Electronics Scientifical and technical journal "Proceedings of Universities. Electronics" Научно-технический журнал «Известия высших учебных заведений. Электроника» 1561-5405 2587-9960 National Research University of Electronic Technology Национальный исследовательский университет "Московский институт электронной техники" 10.24151/1561-5405-2021-26-5-363-373621.3.049.774Элементы интегральной электроникиIC Packages’ LC Parameters Definition Using Electromagnetic ModelingОпределение LC-параметров корпусов ИМС с помощью электромагнитного моделированияБелов Егор НиколаевичБеловЕгор НиколаевичBelovEgor N.Egor N. BelovNational Research University of Electronic Technology, Moscow, Russia; JSC «ICC Milandr», Moscow, Russia363373http://ivuz-e.ru/en/issues/5-_2021/opredelenie_lc_parametrov_korpusov_ims_s_pomoshchyu_elektromagnitnogo_modelirovaniya/

At the IC design phase it is required to consider all possible factors to ensure the produced device’s compliance with specified requirements. For instance, it is necessary to select an optimum package and to lower its impact on IC’s final characteristics. Electromagnetic simulation is widely used to calculate electrical parameters of the electric motors, printed circuit boards, and microcircuits. In this work, full-wave three-dimensional finite element method simulation in frequency domain was used to characterize LGA package. S -parameters matrix obtained by modeling was converted to an equivalent RLGC transmission line model to determine the electrical parameters of the package - self-capacitance and inductance of the leads, mutual capacitance of the adjacent leads, - on which the package bandwidth and crosstalk depend. Correctness of the obtained results was confirmed by comparison with the measurements results. It has been found that discrepancy between the results of modeled and measured capacitance was less than 5 %. The inductance modeling results turned out to be less accurate, which, however, is not significant for low and medium frequency applications.

Для уменьшения негативного влияния защитного корпуса на конечные характеристики интегральной микросхемы еще на этапе разработки необходимо подобрать оптимальные параметры корпуса. Для расчета электрических параметров электродвигателей, печатных плат, микросхем широко используется электромагнитное моделирование. В работе для характеризации LGA-корпуса интегральной микросхемы проведено полноволновое трехмерное электромагнитное моделирование методом конечных элементов в частотной области. Полученные в результате моделирования S -параметры преобразованы в эквивалентную модель линии передач RLGC для определения электрических параметров - собственной емкости и индуктивности выводов, емкости связи между соседними выводами, от которых зависят полоса пропускания корпуса и перекрестные помехи. Сравнение результатов моделирования и измерения емкостей показало, что расхождение составляет менее 5 %. Результаты моделирования индуктивности оказались менее точными, однако это не имеет существенного значения для низко- и среднечастотного применения.

 Johnson H., Graham M. High speed digital design. Jersey City, NJ: Prentice Hall, 1993. 446 p.Kim H., Cho J., Achkir B., Fa J. Modeling and measurement of ground bounce induced by high-speed output buffer with on-chip low-dropout (LDO) regulator // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 2018. Vol. 60. No. 4. P. 1022–1025. DOI: https://doi.org/10.1109/TEMC.2017.2759123A high-order accurate scheme for the dispersive Maxwell’s equations and material inter-faces on overset grids / J.W. Banks, B.B. Buckner, W.D. Henshaw et al. // 2020 International Applied Computational Electromagnetics Society Symposium (ACES). Monterey, CA: IEEE, 2020. P. 1–2. DOI: https://doi.org/10.23919/ACES49320.2020.9196202Orlov P.E., Buichkin E.N. Quasistatic and electromagnetic simulation of interconnects of printed circuit boards with modal reservation // 2017 18th International Conference of Young Specialists on Micro / Nanotechnologies and Electron Devices (EDM). Erlagol: IEEE, 2017. P. 54–58. DOI: https://doi.org/10.1109/EDM.2017.7981707Mixed finite element method for full-wave simulation of bioelectromagnetism from DC to microwave frequencies / R. Hong, K. Chen, X. Hou et al. // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 2020. Vol. 67. No. 10. P. 2765–2772. DOI: https://doi.org/10.1109/TBME.2020.2970607A well-scaling parallel FEM-DDM algorithm for electromagnetic simulation on SW26010 many-core processor / J.-Z. Lai, R.-Q. Liu, W.-J. He et al. // 2020 IEEE MTT-S International Conference on Numerical Electromagnetic and Multiphysics Modeling and Optimization (NEMO). Hangzhou: IEEE, 2020. P. 1–4. DOI: https://doi.org/10.1109/NEMO49486.2020.9343550Logan D.L. A first course in the finite element method. 4th ed. Florence, KY: Cengage Learning, 2006. 836 p.Golub G., Van Loan Ch. Matrix computations. 3rd ed. Baltimore: Johns Hopkins Uni-versity Press, 1996. 728 p.Yan S. Time domain electromagnetic (EM) simulations for IC packages modeling: Mas-ter’s thesis. Lund: Lund University, 2014. 87 p.Naik B.H., Misbahuddin M., Paidimarry C.S. S-parameter modeling and analysis of RGLC interconnect for signal integrity // 2017 International Conference on Recent Trends in Electrical, Electronics and Computing Technologies (ICRTEECT). Warangal: IEEE, 2017. P. 11–16. DOI: https://doi.org/10.1109/ICRTEECT.2017.41