Nowadays, all the current electrical packaging trends require high speed over Gb/s, high current and high I/O pin count. To achieve the requirement, the distribution of the package must provide a low impedance connection between the power and ground to the devices.
In this study, the effect of via and ball distribution and power/ground ring on multi-layer power and ground network of ball grid array type package is analyzed and measured. For the investigation of the effect of via and ball distribution, several kinds of patterns were manufactured. The number of vias and balls, power/ground ratio and distribution of via, and with or without power/ground rings are the varied factors of the patterns. The effective impedance and simultaneous switching noise is extracted from the simulation and the impedance is compared with s-parameter measurement result.
From the result of the study, the optimal design of power/ground of BGA type package is suggested.
본 연구에서는 power/ground via 와 ball 의 개수와 비율, 분포, 그리고 power/ground ring 의 유무 등에 따른 임피던스와 스위칭 노이즈의 변화와 향상된 정도를 살펴봄으로써, BGA 타입 패키지의 최적화된 디자인 방법을 제시하였다.
서론 부분에서는 낮은 impedence와 SSN을 요구하는 현재의 package를 살펴봄으로써, 본 연구의 필요성을 살펴보았다. 두 번째 단원에서는 전송선 방법 (Transmission line method)을 이용한 BGA 타입 패키지의 모델링 방법을 설명하고, 이를 이용하여 시간 영역과 주파수 영역에서의 등가 모델을 제시하였다. 세 번째 단락에서는 실제 제작된 여러가지 아이템들을 소개하고, 이를 측정하기 위한 장비와 측정 방법을 설명하였다. 네 번째 단락에서는 power/ground network 상에서 다양한 조건을 가진 BGA 타입 패키지의 인덕턴스와 잡음을 갖는 조건을 알아보았다.
이러한 일련의 과정을 통하여 최종적으로 BGA 타입 패키지를 설계할 때, 최적의 결과를 얻을 수 있도록 디자인 가이드를 제시하였다.
