魏国英-中兴通讯-BGA焊点阻抗影响因素分析.pdf

1、BGA焊点阻抗影响因素分析姓名：魏国英、倪建丽职务：SI工程师公司：中兴通讯股份有限公司2内部使用 ZTE All rights reserved目录目录1 背景背景3 焊点阻抗影响因素分析焊点阻抗影响因素分析4 测试验证测试验证6 总结总结2 焊点模型建立焊点模型建立5 焊点阻抗优化分析焊点阻抗优化分析3内部使用 ZTE All rights reserved时间201020152020IEEEOIF2025数据速率/Gbps101102103NRZPAM442GHz70GHz+25G21GHz50G28G56G100G112G224G200GPAM4PAM4背景通道速率更快200+Gbps

2、 More suitable for AI/ML/HPC21GHz速率的提升需要更高的带宽，对通道回损要求更高，焊点为通道阻抗瓶颈4内部使用 ZTE All rights reserved背景焊点影响同样的设计+不同的焊点，阻抗、插损、回损表现差异较大焊点阻抗IL28GHzIL53.125GHzRL28GHzRL53.125GHz695.311.6-11.8-6.2547.015.8-7.0-11.61.74.24.8-准确构建并管控焊点是高速通道仿真评估、测试实现的前提5内部使用 ZTE All rights reserved背景仿真方法HFSS三维仿真模型能够复现实际焊点互配状态，仿真结果

3、更加准确S参数级联仿真PTH+BallPCBvs三维模型级联仿真焊点阻抗表现同样的设计+同样的焊点，不同仿真方法下焊点阻抗存在差异6内部使用 ZTE All rights reserved焊点模型典型焊点形态 电气模型（RLC电路）CjLjZ+=R11C为焊点寄生电容：rC4=L为焊点寄生电感：+=12ln08.5rHHLR为焊点直流电阻：HrR2=减小焊点的半径r 增加焊点的高度H 增大焊点的电阻率 焊点实际切片焊点位置芯片边缘偏边缘中心区域切片图焊点H421um364um289um焊点r663um714um777um 焊点芯片侧为SMD焊盘，PCB侧为NSMD焊盘 焊接时在芯片重力作用下，

4、焊点中间区域直径增大如何构建焊点的三维模型？如何提升焊点低阻抗？7内部使用 ZTE All rights reserved焊点模型典型焊点模型构建基于HFSS建立4种典型的焊点形貌模型，焊点的体积、高度、直径等参数可调，并实现自动化建模由焊点1到焊点4，焊球形变量越来越大焊点1焊点2焊点3焊点48内部使用 ZTE All rights reserved焊点阻抗影响因素分析植球球径印锡膏量焊点材料属性焊点形变量助焊剂残留焊点异常135642焊点阻抗9内部使用 ZTE All rights reserved焊点阻抗影响因素21影响因素焊点形变量植球球径0.6mm,形变量29%0.55mm,形变量2

5、8%0.5mm,形变量31%相似的形貌和形变量下，植球的球径越小，阻抗提升明显球径0.6mm0.5mm，阻抗提升1413.8%33.8%28.4%焊点体积一定，焊接后形变量越大，阻抗越低焊点形变量13.8%33.8%，焊球阻抗降低1410内部使用 ZTE All rights reserved焊点阻抗影响因素43影响因素助焊剂残留印锡膏量考虑锡膏后焊点总体积增加，同一高度下由于锡膏导致焊点R增大，焊点阻抗降低10左右助焊剂Dk较大时，焊接后残留助焊剂越多，焊点阻抗越低当助焊剂填满PCB侧开窗区域且高度为2mil时，焊点阻抗降低4左右原焊点0.46mm0.29mm0.46mm0.34mm锡膏0.

6、019mm3无助焊剂助焊剂高2mil助焊剂高0.5mil11内部使用 ZTE All rights reserved焊点阻抗影响因素65影响因素焊点异常焊点材料电导率不是影响其电气性能的主要因素焊点开裂和空洞不是影响其电气性能的主要因素开裂、空洞等异常焊点会存在长期可靠性问题焊点电导率14000000700000050000003000000siemens/s正常焊点开裂50%开裂80%2mil空洞12内部使用 ZTE All rights reserved测试验证测试环境搭