Double bond竟然只改善電感30%?原來是互感搞的鬼!

By | 15 3 月, 2018
「新的優化過的IC回來了,老闆要求小明快點量測驗證準備拚年底的出貨,忙了一整個下午甚至還加班,小明發現電源的SSN依舊過大,造成系統不穩定,明明已經多加了一根銅線(bond),電感可以少一半,ADS的模擬顯示會pass spec才對,怎會……」。
你是否曾經有過這樣的經驗?
電感基本理論告訴我們電感並聯會得到原先電感一半的值,為什麼卻往往與實際不符?
 
其實那是沒有考量到互感的關係!
 

兩電感在距離很近時,會兩兩產生耦合效應,也就是互感,這個互感會使並聯電感的效益變低,它的等效公式如下:

(公式來源可以參考這裡)
 
看公式可能沒有什麼感覺,沒關係,筆者設計了簡單的例子,並實際模擬萃取電感便知一二。
 

 

這是一組常見的double bond型式,兩兩等長side by side擺放,從結果來看自感皆略等於0.495nH,互感為0.193nH。經由公式計算發現並聯電感為0.344nH,換算下來也才改善30%,與原先預期的差了20%,效果差很多!
另一種常見的double bond是一前一後的型式,這代表著兩條線不等長,這個case得到一條0.495nH,另一條為0.633nH,互感為0.253nH。等效並聯電感經由計算為0.402nH,改善才20%,比side by side型式還差10%

 

 
如果是Triple bond呢?
兩兩等長Side by side可以得到0.274nH的等效並聯電感,大約改善50%!你沒看錯,打三根線的實際效益跟兩根線的預期效益是一樣的!
但是如果是前後打線,則只能得到約0.33nH的等效並聯電感,實在是效益不佳!
(這部分公式計算比較複雜,可以參考這裡)
 

 

 
 
結論:
 
1.打線不是打越多越好,除了成本的效益外,等效電感並沒辦法產生預期上的差異。
2.double bond來講,Side by side大約好30%,一前一後大約好20%
3.雖然side by side較佔晶片pad ring空間,但效果較好。
4.Triple bond雖然還是有好處,但考量到成本,或許從晶片跟PCB Layout下手比較有益。
5.實際情況並無法像本文的模擬case理想,因為還要考量到製程上的變因,例如線直徑、弧高、Molding均勻度等等。

 

 
延伸閱讀:

原來從S參數萃取RLC這麼簡單!