侧重工程设计是本书最大的特点，全书在内容编排上深入浅出、图文并茂，先从封装基础知识开始，介

绍了不同的封装的类型及其特点，再深入封装内部结构的讲解，接着介绍封装基板的知识及完整的制作过程；

在读者理解这些知识的基础后，系统地介绍了最常见的Wire Bond及Flip Chip封装的完整工程案例设计过程，

介绍了如何使用自动布线工具以方便电子工程师在封装评估阶段快速获得基板的层数及可布线性的信息；在

这些基础上再介绍SIP 等复杂前沿的堆叠封装设计，使读者能由浅入深地学习封装设计的完整过程。由于国

内绝大多数SI 工程师对封装内部的理解不够深入，在SI 仿真时对封装的模型只限于应用，因而本书在封装

设计完成后还介绍了一个完整的提取的WB 封装电参数的过程，提取的模型可以直接应用到IBIS 模型中，

最后提供了两个作者自行开发的封装设计高效辅助免费工具。

本书非常适合作为学习封装工程设计的参考材料。

前 言

随着芯片在高速、高功率、高密信号引脚数、多种类接口等方面的需求增加，芯片项

目的设计必定是一个与封装、PCB 紧密协同的过程。封装设计在芯片项目中的地位变得越

来越重要，一个优秀的芯片封装设计必须要考虑到芯片产品的应用场景、高速信号的出线、

散热的方式与路径、封装基板的层数、应用时所需PCB 层数、封装的量化生产、综合成本

等因素，只有把这些因素都考虑周全才能制订出一个高性价比的整体方案。

本书内容特点

本书最大的特点是在内容与结构上集合了作者多年来在封装与其上、下游领域的工程

经验。以封装设计实际项目的交付流程与输出作为主线，并通过项目案例设计对用到的

EDA 功能进行详细说明，使读者在学习本书时，既能了解封装的概念、产品的设计，还能

学会EDA 封装设计软件的使用。

以实际封装项目工程设计作为整个流程的书籍目前在市面上为数不多，大部分关于芯

片封装的书籍内容以工艺、材料、可靠性为主，还有一部分则是侧重于EDA 软件的应用。

侧重工程设计是本书最大的特点，本书在编写时就考虑到先从实践出发，让读者按照

规则流程设计出一个封装，对封装设计产生初步的感性认识，然后在此基础上再深入学习

其他的理论知识及工艺材料知识，就会有一种豁然开朗的感觉。本书非常适合作为学习封

装工程的参考教材。

在开始动笔前，作者已对本书的章节构成做了较长时间的构思，再结合作者此前已出

版图书的经验，本书的内容编排、图片处理方面都有了极大的提高。

全书内容共分为8 章，在内容编排上深入浅出、图文并茂，先从封装基础知识开始，

介绍了不同封装的类型及其特点，再深入封装内部结构的讲解。本书介绍了封装基板知识

及完整的制作过程，还介绍了最常见的Wire Bond 及Flip Chip 封装的完整工程案例设计过

程，以及使用自动布线工具以方便电子工程师在封装评估阶段快速获得基板的层数及可布

线性的信息。于此基础上再介绍SIP 等复杂前沿的堆叠封装设计，使读者能由浅入深地学

习封装设计的完整过程。由于国内绝大多数SI 工程师对封装内部的理解不够深入，在SI

仿真时对封装的模型只限于应用，因而本书在封装设计完成后还介绍了一个完整的WB 封

装提取电参数的过程，提取的模型可以直接应用到IBIS 模型中。第8 章提供了两个作者自

行开发的封装设计高效辅助免费工具。

具体各章内容如下。

第1 章：芯片封装

第2 章：芯片封装基板

第3 章：APD 使用简介

第4 章：WB 封装项目设计

第5 章：FC 封装项目设计

第6 章：复杂SIP 类封装设计

第7 章：封装模型参数提取

第8 章：封装设计高效辅助工具

本书约定

本书使用的芯片设计与封装软件APD 及Sigrity 为英文界面，软件中名词大小写不统

一，书中统一为首字母大写，如Wire Bond，其他名词同理，正文中不再赘述。

读者反馈

为使本书的内容尽可能详细及更具系统性，作者在编写过程中反复地修改、校验图片

的准确性。但本书从构思到初稿完成时间较为仓促，同时还受到作者的知识及能力等方面

的限制，书中难免会有错误及考虑不周的地方，恳请广大读者给予指正。如在阅读本书过

程有疑问，可以扫描封底二维码查看作者联系方式提出疑问。

致谢

本书能及时完稿，非常感谢家人及朋友们各种形式的支持，书中有一小部分内容引用

自互联网及《IC 封装基础与工程设计实例》一书，感谢一起为国内芯片封装设计行业而尽

我们绵薄之力的前同事潘计划、袁正红，感谢钟章民、庄哲民、李方、黄海三等人平时对

我在Cadence 软件问题上的详细回复。

目 录

第1 章 芯片封装  1

1.1 芯片封装概述  1

1.1.1 芯片封装发展趋势 . 1

1.1.2 芯片连接技术 . 3

1.1.3 WB 技术  3

1.1.4 FC 技术 . 5

1.2 Leadframe 封装  6

1.2.1 TO 封装 . 6

1.2.2 DIP . 7

1.2.3 SOP  7

1.2.4 SOJ  8

1.2.5 PLCC 封装  8

1.2.6 QFP  9

1.2.7 QFN 封装  10

1.3 BGA 封装 . 11

1.3.1 PGA 封装  11

1.3.2 LGA 封装  12

1.3.3 TBGA 封装 . 12

1.3.4 PBGA 封装  13

1.3.5 CSP/ FBGA 封装  14

1.3.6 WLCSP  15

1.3.7 FC-PBGA 封装 . 17

1.4 复杂结构封装  18

1.4.1 MCM 封装  19

1.4.2 SIP . 20

1.4.3 SOC 封装  21

1.4.4 PIP . 22

1.4.5 POP  23

1.4.6 3D 封装 . 25

1.5 本章小结  25

第2 章 芯片封装基板 . 26

2.1 封装基板  26

2.1.1 基板材料 . 26

2.1.2 基板加工工艺 . 28

2.1.3 基板表面处理 . 30

2.1.4 基板电镀 . 30

2.1.5 基板电镀线 . 30

2.1.6 基板设计规则 . 30

2.1.7 基板设计规则样例 . 31

2.2 基板加工过程  31

2.2.1 层叠结构 . 31

2.2.2 基板加工详细流程 . 32

第3 章 APD 使用简介  52

3.1 启动APD . 52

3.2 APD 工作界面 . 53

3.3 设置使用习惯参数  54

3.4 设置功能快捷键  55

3.4.1 默认功能键 . 56

3.4.2 查看功能组合键的分配 . 56

3.4.3 修改功能组合键对应的命令 . 57

3.5 缩放  58

3.6 设置画图选项  59

3.6.1 设计参数设置 . 59

3.7 控制显示与颜色  60

3.7.1 显示元件标号 . 61

3.7.2 显示元件的外框及管脚号 . 61

3.7.3 显示导电层 . 62

3.8 宏录制  62

3.9 网络分配颜色  63

3.9.1 分配颜色 . 63

3.9.2 清除分配的颜色 . 64

3.10 Find 页功能  64

3.10.1 移动布线 . 65

3.10.2 Find by Name 功能的使用  65

3.11 显示设计对象信息  66

3.12 显示测量值  69

3.13 Skill 语言与菜单修改  70

第4 章 WB-PBGA 封装项目设计 . 72

4.1 创建Die 与BGA 元件  72

4.1.1 新建设计文件 . 72

4.1.2 导入芯片文件 . 73

4.1.3 创建BGA 元件 . 76

4.1.4 编辑BGA  79

4.2 Die 与BGA 网络分配 . 81

4.2.1 设置Nets 颜色  81

4.2.2 手动赋网络方法 . 82

4.2.3 xml 表格输入法  83

4.2.4 自动给Pin 分配网络  84

4.2.5 网络交换Pin swap  85

4.2.6 输出BGA Ballmap Excel 图 . 86

4.3 层叠、过孔与规则设置  88

4.3.1 层叠设置 . 88

4.3.2 定义差分对 . 89

4.3.3 电源网络标识 . 90

4.3.4 过孔、金手指创建 . 91

4.3.5 规则设置 . 93

4.4 Wire Bond 设计过程  96

4.4.1 电源/地环设计  96

4.4.2 设置Wire Bond 辅助线Wb Guide Line  99

4.4.3 设置Wire Bond 参数  101

4.4.4 添加金线 . 104

4.4.5 编辑Wire Bond . 106

4.4.6 显示3D Wire Bond . 107

4.5 布线  109

4.5.1 基板布线辅助处理 . 109

4.5.2 管脚的交换与优化 110

4.5.3 整板布线 110

4.5.4 铺电源/地平面 .113

4.5.5 手动创建铜皮 114

4.6 工程加工设计  115

4.6.1 工程加工设计过程 115

4.6.2 添加电镀线 118

4.6.3 添加排气孔 . 120

4.6.4 创建阻焊开窗 . 121

4.6.5 最终检查 . 123

4.6.6 创建光绘文件 . 123

4.6.7 制造文件检查 . 126

4.6.8 基板加工文件 . 127

4.6.9 生成Bond Finger 标签 . 128

4.6.10 加工文件 . 129

4.6.11 封装外形尺寸输出 130

第5 章 FC 封装项目设计 . 132

5.1 FC-PBGA 封装设计  132

5.1.1 启动新设计 . 132

5.1.2 导入BGA 封装 . 133

5.1.3 导入Die  135

5.1.4 自动分配网络 . 137

5.1.5 增加布线层 . 138

5.1.6 创建VSS 平面的铜皮  139

5.1.7 定义VDD 平面的铜皮 . 140

5.1.8 管脚交换 . 141

5.2 增加分立元件  141

5.2.1 增加电容到设计中 . 141

5.2.2 放置新增电容 . 142

5.2.3 电容管脚分配电源、地网络 . 143

5.3 创建布线用盲孔  143

5.3.1 手动生成盲埋孔 . 143

5.3.2 创建焊盘库 . 144

5.3.3 手动创建一阶埋盲孔 . 145

5.3.4 修改过孔列表 . 146

5.3.5 自动生成盲孔（仅做学习参考） 146

5.3.6 检查Via 列表  147

5.4 Flip Chip 设计自动布线  148

5.4.1 设置为Pad 布线的过孔规则 . 148

5.4.2 设置规则状态 . 148

5.4.3 清除No Route 属性  149

5.4.4 自动布线 . 150

5.4.5 布线结果报告 . 151

第6 章 复杂SIP 类封装设计  153

6.1 启动SIP 设计环境  153

6.2 基板内埋元件设计  154

6.2.1 基板叠层编辑 . 154

6.2.2 增加层叠 . 157

6.2.3 内埋层设置 . 158

6.3 SIP 芯片堆叠设计 . 159

6.3.1 Spacer  159

6.3.2 Interposer . 161

6.3.3 芯片堆叠管理 . 163

6.4 腔体封装设计  165

第7 章 封装模型参数提取  169

7.1 WB 封装模型参数提取 . 169

7.1.1 创建新项目 . 169

7.1.2 封装设置 . 170

7.1.3 仿真设置 . 173

7.1.4 启动仿真 . 175

7.2 模型结果处理  175

7.2.1 参数汇总表 . 176

7.2.2 SPICE/IBIS Model 形式结果 . 177

7.2.3 输出网络的RLC 值  178

7.2.4 RLC 立体分布图. 180

7.2.5 RLC 网络分段显示 . 180

7.2.6 对比RLC 与网络长度  181

7.2.7 单端串扰 . 181

7.2.8 差分与单端间串扰 . 183

7.2.9 自动生成仿真报告 . 184

7.2.10 保存 . 184

第8 章 封装设计高效辅助工具 . 185

8.1 BGA 管脚自动上色工具 . 185

8.1.1 程序及功能介绍 . 185

8.1.2 程序操作 . 186

8.1.3 使用注意事项 . 188

8.2 网表混合比较  189

8.2.1 程序功能介绍 . 189

8.2.2 程序操作 . 190

SI工程师必会的芯片封装技术

解决工程师因不了解封装内部结构遇到的难题

帮助广大工程师设计出性价比更高的芯片方案

作者结合自己在电子科技行业多年的工作经验，对芯片、封装的基础知识和内部结构的知识，以及

WB和FC封装的制作过程，结合SIP等复杂前沿的堆叠封装设计，对封装设计的完整过程进行了系统

而全面的介绍，真正做到了深入浅出，读者不需要高深的理论功底，就能快速上手解决实际

问题，同时在这个过程中逐步认识和理解芯片封装设计的各种设计理念，真正做到了不但授之以鱼，

更授之以渔。

毛忠宇，毕业于电子科技大学微电子技术专业。

深耕电子科技行业20余年，从事高速PCB设计、SI/PI仿真、PI仿真流程及仿真平台建设、高速IC封装设计等工作，对PCB-Package-IC协同设计、仿真方法及流程有清晰的认识与丰富的经验。

曾就职于深圳华为技术有限公司、海思半导体有限公司、兴森快捷电路科技股份有限公司等。EDA365论坛特邀版主。

主要出版物

?《信号、电源完整性仿真设计与高速产品应用实例》

?《华为研发14载：那些一起奋斗过的互连岁月》

?《IC封装基础与工程设计实例》