집적회로 패키지의 고주파 측정을 기반으로 한 회로 모델링 및 성능 평가

Abstract

본 논문에서는 주파수 종속 패키지 회로모델과 회로모델 파라미터 결정방법을 제시한다. 한 쌍의 파워/그라운드 평판의 주파수 변화에 따른 특성은 주파수 종속한 그물형태의 등가회로를 통하여 모델링 할 수 있다. 주파수 종속특성을 정확하게 반영하기 위하여 그물형태의 등가회로에서 각 셀은 수직으로 쌓아진 RLC-사다리 회로로 모델링 하였다. BGA 패키지 제조 공정을 사용하여 여러 가지 테스트 패턴을 설계 및 제작하였으며, 임피던스 아날라이저, TDR/TDT, 및 VNA를 사용하여 특성값을 측정하였다. 측정한 전송선로 특성을 기반으로 물질 상수 및 회로 모델 파라미터를 결정하였을 뿐 아니라, 도체 거칠기 및 다른 주파수 종속적인 효과들을 모델링 하였다. 여기서 제안한 회로 모델을 사용한 시뮬레이션 데이타는 100MHz~15GHz범위에서 측정된 S 파라미터 값과 일치한다는 것을 보였다.; A frequency-variant package circuit model and its parameter determination methodology are presented. The frequency-variant characteristics of a pair of package power/ground planes can be modeled by using frequency-variant grid-type equivalent circuits. In order to reflect the accurate frequency-variant characteristics, each cell of the grid is modeled with vertically stacked RLC-ladder circuits. Various test patterns are designed and fabricated with a BGA package process. Then the test patterns are characterized by using impedance analyzer, TDR/TDT (time domain transmission and time domain reflectometry), and VNA (vector network analyzer). Based on the measured transmission characteristics, not only are material constants and circuit model parameters determined, but also the conductor roughness and other frequency variant effects are modeled. It is shown that the simulation data using the proposed circuit model has an excellent agreement with the measured s-parameters in the range of 100MHz ~ 15GHz.