Bond Inductance...Riflessioni

Ciao a tutti,

come forse saprete un circuito integrato usa dei "fili" per passare dal pad su silicio al pin del package (scusate, non mi vengono i termini in italiano in questo momento).

Nei circuiti che si interfacciano al "mondo esterno", è necessario tener conto del comportamento elettrico di questi collegamenti, oltreché ovviamente del "mondo esterno", ossia i vari componenti cui il chip verrà collegato sulla board.

Ciò che ho ereditato dai colleghi, alla veloce e senza discussione, è una cosa del tipo: il bond (questo filo) si comporta come un'induttanza di circa 0.8nH/mm, ossia per 3mm di bond (che dipende dalle dimensioni del silicio e del package) avrò 2.4nH e così via.

Sulle prime ho implementato la cosa nel mio design e ho visto come andavano le cose...Visto che andavano maluccio ho cominciato a pensare a soluzioni alternative, doppi bond, qualche pin in più per diminuire quest'induttanza ecc..

Poi ieri - tornando a casa - mi son venute in mente un po' di considerazioni, che qui vi espongo sperando di trovare conforto ;-)

1 - Non ha senso parlare di induttanza di un pezzo di filo, o neanche di un filo infinito. L'induttanza è il rapporto tra flusso magnetico e corrente, e perché il flusso non dipenda dalla superficie particolare che prendiamo, la linea su cui poggia questa superficie dev'essere chiusa (teorema di Ampere?), ossia devo avere una SPIRA, non un filo.

2 - Può avere senso parlare di induttanza/lunghezza nel caso gli altri parametri della "spira" siano noti. Ad esempio se ho una traccia su una board di cui conosco lo spessore ed il piano di massa...O qualcosa del genere.

3 - Nel mio caso, se ho un bond verso massa, che va a contattare il fondo del package, forse posso definire qualcosa del genere perché conosco la mia spira...Ma negli altri casi?

4 - Io ragionerei così: se si deve parlare di spire, allora dovrei considerarla formata dall' *insieme* delle tracce che compongono quel particolare loop di corrente. Che so, invece di preoccuparmi del bond verso massa, dovrei individuare da dove arriva quella carica che fluisce - copiosa - verso massa..Arriva dall'alimentazione XY? E dove si trova, costei? Insomma, è quella la spira che m'interessa, no? Poi dovrei, una volta individuato questo percorso, volendo, suddividere detto percorso in pezzi, ognuno con un'induttanza parziale proporzionale alla lunghezza del tratto considerato...O no?

5 - Dovrei saperlo essendo un radiofrequenzista, ma in questo momento mi paleso a voi in tutta la mia ignoranza...Forse il discorso "bond inductance" potrebbe reggere in campo HF, dove altri fenomeni prendono piede e anche se non siamo alle linee di trasmissione ci si può stare a trattare un puro filo, che corre sopra una massa, come un'induttanza...Non so, devo pensarci.

Grazie a chiunque vorrà confortarmi nei miei deliri ;-)

M
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(Guglielmo Da Ockham)

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Michele Ancis
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Volevo consigliarti di guardare un vecchio thread in cui si e' parlato di queste cose, "Induttanza di un cavo..." del 2006. Poi mi sono accorto che c'eri anche tu!

Sinceramente, non capisco quale sia il problema che ti affligge: misure che non tornano con le simulazioni? Cosa ti aspetteresti e cosa trovi? O stai addirittura lavorando al progetto di un IC? Tieni presente che non ci sono solo i bond wire. Ci sono i pin dell'IC, i pad e le piste sul PCB, i via. E per queste cose ci sono sia l'effetto singolo che gli accoppiamenti. Per andare oltre la prima approssimazione ti serve un simulatore elettromagnetico.

Ciao,

--
RoV - IW3IPD
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RoV

On Nov 7, 4:22=A0pm, snipped-for-privacy@SPEMtiscali.it (Michele Ancis) wrote: [snip]

he

Si', anche se si puo'parlare dell'induttanza di un pezzo di filo (come spesso si fa) se si fanno assieme alcune assunzioni (che pero'solitamente non sono chiaramente esplicitate); vedasi

formatting link
o l'inizio di "Inductance Calculations" di F.W. Grover (la bibbia dei fedeli dell'induttanza)

Vedasi sopra, la corrente scorre in percorsi chiusi, che devi conoscere se vuoi calcolare l'induttanza.

Negli altri casi fai comunque delle ipotesi su dove sia il percorso di ritorno della corrente oppure ricorri a dei programmi di simulazione che ti calcolano la distribuzione delle correnti per il tuo package o fai finta di niente e usi quello che ti hanno detto i tuoi colleghi, che a loro volta l'hanno imparato da altri colleghi, che l'han sentito da...

-

Non so se ho capito, vuoi definire una induttanza per unita di lunghezza, un po'come si fa per il filo isolato del punto 1), o per le linee di trasmissione uniformi?

n

Una linea di trasmissione corta (con un tempo di propagazione molto piccolo rispetto al periodo del tuo segnale) e'ben approssimabile con una induttanza (ed un paio di capacita, se vuoi il modello a pi-greco completo)

Non so se sono stato di conforto, ma almeno ci ho provato 8-).

Saluti, LaCar.

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LaCariatide

LaCariatide ha scritto:

Grazie per il link! Mi sembra di capire, ad una lettura veloce, che l'approccio sia simile a ciò che propongo in (4), ossia che l'induttanza di un pezzo è semplicemente l'induttanza del tutto divisa per il numero dei pezzi ;-) Ovviamente nel link la cosa è sviluppata in modo più rigoroso di come l'ho buttata giù io.

Eh, insomma, mi dai ragione.

Il fatto è che l'ambiente in cui sto usando queste informazioni è totalmente nuovo, per cui mi serve capire il problema un pochino meglio prima di prendere quei numeri ciecamente.

Non parlo di linee di trasmissione, perché le frequenze e le geometrie in gioco non lo consentono. Dico che, come mi sembra abbia detto tu, non ha tanto senso considerare il bond da 3mm come 2.4nH quando magari le tracce che stanno sulla board formano un'induttanza molto più grande, ed è quella di cui in qualche modo dovrei tener conto...Comunque mi rileggo il tuo link e cerco qualche riferimento, forse è proprio giusto considerare questa "induttanza di un filo"...

Lo sei stato, lo sei stato!

Grazie,

M
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Michele Ancis

RoV ha scritto:

Deheiohih! Mi hai scoperto! Al tempo il problema scatenante era diverso :)

Si, sto lavorando ad un IC. Il tape uscirà a fine anno. E' una roba totalmente nuova per cui non ho riscontri di sorta. Il simulatore si comporta in modo ambiguo, purtroppo è anch'esso una novità...

Mi serve non cannare di brutto una prima approssimazione, fatta a manina da bravo ingegnere. L'impianto che io seguirei - ed è ciò su cui vi chiedo conforto - è non già piazzare 3-4nH ad ogni pad interno del chip e amen, quanto piuttosto considerare gli effettivi percorsi in-chip e off-chip. Facciamo un esempio: ho un transistor che cortocircuita un'induttanza grossa verso massa. Il transistor è integrato, lo conosco perché il suo layout lo decido io. So quanta strada fanno le cariche da pad a pad, passando per dove ecc. Poi le cariche escono dal pad, e vanno al ground della batteria, da dove uscirono poco prima ;-). Dunque ho un percorso dalla batteria al chip, il cui layout posso decidere, poi entro in chip, passo attraverso il transistor, ed esco per tornare alla batteria. Per me, per come capisco ora, la *spira* è tutto sto percorso qui. E' di questa spira che posso calcolare (conoscendone l'area) l'induttanza. Poi, divido quest'induttanza ottenuta in "pezzi", ed aggiungo delle induttanze al mio circuito sulla base di questo calcolo. In questo modo ho ritrovato i miei "fili" caratterizzati da un valore di induttanza, che attraverso questo procedimento però hanno un senso. Almeno spero. Insomma: un bond - non a massa - può avere un'induttanza/metro qualsiasi, tutto dipende dal *resto* del percorso che la corrente fa. E' questo punto che vorrei vagliare.

M

**** Ah ma ho capito!! ****

Ecco come funziona: per una data forma geometrica, il rapporto tra Area e Perimetro è costante, giusto? Allora visto che l'induttevolezza dipende dall'area, io posso fare il seguente giochetto.

1 - calcolo l'induttanza di un certo percorso di corrente. Ad esempio un cerchio, o un quadrato, o un rettangolo.

2 - definisco un'induttanza per unità di lunghezza, specifica di quella forma

3 - immagino che, grande o piccola, la forma sia sempre la stessa. Probabilmente ce ne sono di convenienti e/o plausibili

In questo modo ogni volta che ho un pezzetto di connessione, parte della mia supposta forma, posso trattarlo come un contributo di induttanza pari alla sua lunghezza per l'"induttanza specifica" che ho trovato prima. Credo che possa funzionare così....Che dite?

M
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Michele Ancis

a e

Uh... mi pare proprio di no... Un rettangolo con lati 1cm e 3cm non ha la stessa area di un quadrato di 2 cm per 2 cm, mentre il perimetro =E8 identico.

Reply to
Darwin

Darwin ha scritto:

Si Darwin,

ma sono due figure geometriche differenti, il quadrato ed il rettangolo, no? Io mi riferivo ad un particolare rettangolo, con un particolare rapporto trai i lati.

M
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Michele Ancis

Michele Ancis ha scritto:

Considera rettangoli in cui le lunghezze dei lati adiacenti siano a e b e in cui un lato sia k volte l'altro, a = kb, allora il perimetro vale:

2p = 2a + 2b = 2(k + 1)b, l'area vale: A = a * b = kb^2, il rapporto tra area e perimetro vale: A / (2p) = kb^2 / [2(k + 1)b] = kb / [2(k + 1)] che non e' costante al variare di b.

Ciao

--
Giorgio Bibbiani
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Giorgio Bibbiani

Giorgio Bibbiani ha scritto:

Ooops, mi sa che la mia "teoria" è un po' fallace ;-)

M
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Michele Ancis

Michele Ancis ha scritto:

..Tra l'altro...*tutte* le figure piane hanno questo tipo di dipendenza lineare dal "lato"...Euclideeeeee

M
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Michele Ancis

Michele Ancis ha scritto:

a

mi ricordo di un chip che richiedeva una piccola capacita' serie sul GND per eliminare (con risonanza serie) l' effetto dell' induttanza del bonding e del pin.

i

che

non vorrei dire stronzate, ma: una corrente, ovvero una carica elettrica che si sposta (anche un singolo elettrone) genera un campo magnetico (regola della mano destra) quindi deve esistere una induttanza (credo anche nel vuoto, senza conduttore).

saluti

--=20 lowcost

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lowcost

ma hai provato a chiedere lumi alla silicon foundry? Loro dovrebbero conoscere benissimo i modelli delle interconnessioni. Puoi anche provare a trarre spunto da qualche datasheet di IC o transistor RF con case simile: in parecchi casi trovi un modello spice che include ed esplicita il modello del case.

Se usi le misure giuste, quella degli 0.8nH/mm non credo sia una cattiva approssimazione, magari aggiungi un po' di capacita' verso massa in corrispondenza ai pad. Considerare tutto il loop per me ha senso solo utilizzando un simulatore elettromagnetico.

Ciao,

--
RoV - IW3IPD
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RoV

Se si trattasse sempre di un rettangolo, di lati a e b. forse il regionamento di Michele potrebbe funzionare

S=ab P=2(a+b)

Induttanza dovuta al tratto a: La =Const *S a/(a+b) (dove a/(a+b) fa da "peso"

Se il lati raddoppiano:

S'=4ab P'=4(a+b) rimane sempre La' = Const* S' a/(a+b)

Non sono certo di cio' ma almeno in casi semplici potrebbe andare. Il problema, quando la figura non e' rettangolare secondo me sono i "pesi" da assegnare ad ogni tratto di circuito in quanto dipendono dalla geometria di questo: un tratto curvo avrebbe un peso maggiore di uno corrispondente rettilineo... Per questo non mi sembra applcabile il ragionamento.

ciao giorgio

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Giorgio Padoan

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