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本文采用三维电磁仿真软件HFSS(High Frequency Simulator Structure)对高频条件下系统级封装内BGA焊点和埋入式电容的信号完整性进行了分析研究,并建立了BGA焊点回波损耗参数BP神经网络预测模型。 首先,建立了BGA焊点的三维电磁仿真模型,基于HFSS软件对模型进行仿真分析,得到了不同频率下BGA焊点表面的电场强度分布以及BGA焊点的回波损耗,分析了信号频率对BGA焊点电场强度分布的影响以及信号频率、焊点最大径向尺寸、焊盘直径和焊点高度对焊点回波损耗的影响;以信号频率、焊点最大径向尺寸、焊盘直径和焊点高度为四个关键因素,采用正交表L9(34)设计了9种不同参数水平组合的BGA焊点,通过仿真得到这9种不同焊点形态的BGA焊点的回波损耗,基于所得回波损耗结果进行了极差分析。结果表明:信号频率的改变对BGA焊点内电场强度会产生影响,电场强度随着频率的增加而减小;高频条件下BGA焊点回波损耗随着信号频率的升高和焊点最大径向尺寸的增大而增大、随着焊盘直径的增大和焊点高度的增高而减少;四个因素对BGA焊点信号完整性的影响由大到小依次为:焊点高度、焊盘直径、频率和焊点最大径向尺寸。 然后,建立了埋入式电容串扰HFSS仿真分析模型,基于该模型对埋入式电容在高频条件下的串扰进行了研究,得到了其近端串扰(S13)和远端串扰(S14),分析了信号频率、埋入式电容间距、埋入式电容距参考层的高度及基板介电常数变化对串扰强度的影响。结果表明:埋入式电容串扰强度随着信号频率的变化而呈现出震荡特性;随着埋入式电容距参考层高度、基板介电常数的增大而增加;随着埋入式电容间距的增大而减小。基于研究结果提出了抑制串扰的埋入式电容设计方法。 最后,建立了BGA焊点回波损耗参数的BP神经网络预测模型,并进行训练验证,通过数据验证可知,BP神经网络预测模型的预测结果与仿真结果一致性较好,该模型可以很好的对BGA焊点的回波损耗参数进行预测,从而减少了仿真建模的过程,节约了时间。 论文的研究成果将为系统级封装的设计及实际应用提供应用基础理论和技术支撑。