Wideband Crosstalk Analysis of Coupled Bondwires for High-Speed Plastic Packaging

초고속 플라스틱 패키지를 위한 본딩와이어의 광대역 혼신 해석

Signal transmission and crosstalk of coupled bondwires buried in plastic packages are analyzed using the Method of Moments and the Fourier Transform algorithm. It is also shown that the quasi-static crosstalk model of SPICE is inappropriate for designing the high-speed plastic packages. Plastic packaging material, increasing the self and mutual capacitances, is found to be helpful for the signal transmission integrity due to the dielectric compensation effect. However, it is also observed that the plastic material increases the crosstalk due to the radiation-enhanced mutual coupling effect. By investigating the geometrical and material dependence of the pulse transmission and crosstalk, it is found that the radiation-enhanced coupling effect is significant for most of typical bondwire geometries and plastic package materials. These calculation results can be effectively used for designing plastic packages of high-speed digital IC's and monolithic RFIC's.

플라스틱 패키지 재료가 본딩와이어의 혼신에 미치는 영향을 모멘트법 (Method of Moments)을 이용하여 주파수 영역에서 해석하고, fast Fourier transform을 적용하여 시간 영역에서의 전송 및 혼신 펄스 응답을 구하였다. 해석결과, 본딩와이어가 플라스틱 패키지 내부에 있을 때, 전송 특성은 유전효과로 인하여 개선되나 혼신은 증대된 방사효과로 인하여 크게 증가하며, 이러한 혼신 증가는 시간영역에서의 혼신 펄스 왜곡 현상을 현저하게 함을 관찰하였다. 한편, 정적 해석 방법을 이용한 플라스틱 패키지에 묻힌 본딩와이어의 해석 결과로부터, 모멘트법 결과와는 달리 방사효과에 의하여 증대되는 혼신현상을 계산하지 못하므로 본딩와이어 초고속 펄스 혼신 예측에는 적합하지 않음을 확인하였다. 또한, 본딩와이어 구조를 변화시키면서 혼신 펄스 응답을 살펴 본 결과, 방사효과에 의한 혼신의 우세함으로 인하여 본딩와이어간의 단순한 사이 간격 증가는 혼신감소에 효과적이지 않음을 관찰하였다. 본 해석 결과는 고속 디지털 IC 및 초고주파 소자의 플라스틱 패키지 설계시 유용하게 사용될 수 있으리라 기대된다.