[发明专利]一种优化BGA焊点回波损耗的方法

说明书

本发明公开了一种优化BGA焊点回波损耗的方法，步骤为：1）建立BGA焊点信号完整性分析模型；2）获取BGA焊点的回波损耗；3）确立BGA焊点信号完整性的影响因素；4）确立BGA焊点信号完整性的影响因素的参数水平值；5）获取仿真实验样本；6）获得影响因素与回波损耗的函数关系式；7）进行方差分析；8）确立函数关系式的正确性；9）生成初始种群；10）获得当前进化代数gen和最优适应度值；11）对种群实施交叉操作；12）对种群实施变异操作；13）对种群实施进化逆转；14）选择最佳个体；15）种群更新后重新判断。这种方法结合响应曲面法和遗传算法优化BGA焊点回波损耗，具有优良的鲁棒性能、计算过程简单。

技术领域

本发明涉及微电子封装信号完整性技术领域，具体是一种优化球栅阵列(BallGrid Array，简称BGA)焊点回波损耗的方法。

背景技术

随着人们对电子产品小型化、功能化、高集成等方面需求的不断增大，高速电路系统的应用越来越广泛，信号频率高频化的趋势日益明显。高速高频电子电路技术飞速发展使得信号完整性问题成为电子设计的一个瓶颈，也是急需解决的问题。信号完整性指的是在高速产品中由互连线引起的所有问题。信号完整性问题会带来误判或者丢失部分数据，严重时，会造成整个系统性能的下降，甚至根本不能正常工作。作为高速电路系统互连点的焊点除了保证机械连接外，还要确保电流和信号的正确传输，在高速高频条件下，如果无法保证信号在焊点内的正确传输，即会造成整个系统性能的下降因此，要确保焊点保持良好的信号传输、不出现导致系统故障的信号完整性问题已经成为一项新的挑战。

由于工程结构的复杂性，结构的功能常常无法直接用结构设计的随机变量做函数表达，因此不能直接运用一次二阶矩方法计算，于是BOX和Wilson提出了响应面法，响应面法也称为回归分析，是数学方法和数理统计结合的产物，是一种用近似的函数关系式表示变量与目标的拟合设计方法。该方法首先利用中心复、Box-Behnke设计、均匀等实验设计、均匀等实验方法建立因素的若干实验组合，分别对各进行获得相应目标值然后选择方法建立因素的若干实验组合，然后选择合适的数学模型对因素与目标结果表示，再运用最小二乘原理求得其中未知系数，最后得到变量与结果的拟合函数表达式。响应面法(ResponseSurface Method，简称RSM)能通过较少的实验次数在一定范围内比较精确地逼近因素目标值之间的函数关系，并用简单表达式展现出来，计算较为简单。

遗传算法是计算数学中的一种全局优化算法，非常适合解决大规模的组合优化问题。电子元件的布局属于组合优化中的旅行商(TSP)问题，近年来已有学者将遗传算法应用到该领域研究中，因此，采用标准遗传算法进行优化可以得到比较好的结果，容易实现优化效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，而提供一种优化BGA焊点回波损耗的方法，这种方法结合响应曲面法和遗传算法优化BGA焊点回波损耗，具有优良的鲁棒性能、计算过程简单、能为后期参数优化设计带来方便且优化后的计算结果较为理想，为BGA焊点结构参数设计提供科学指导。

实现本发明目的的技术方案是：

一种优化BGA焊点回波损耗的方法，包括如下步骤：

1)建立BGA焊点信号完整性分析模型：所述模型为自下而上顺序叠置的印制电路板、焊点和有机基板；

2)获取BGA焊点的回波损耗：对步骤1)建好的模型施加波端口激励，然后采用HFSS软件对模型进行仿真分析而获取BGA焊点的回波损耗；

3)确立BGA焊点信号完整性的影响因素：所述影响因素为焊点最大径向尺寸、焊点高度、焊盘直径；

4)确立BGA焊点信号完整性的影响因素的参数水平值：选取焊点最大径向尺寸、焊点高度、焊盘直径的3组水平值；