توزيع مواد التدريع EMI: بديل للرش

أصبحت حماية الأنظمة الإلكترونية من التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) موضوعًا ساخنًا. يؤدي التقدم التكنولوجي في معايير 5G، والشحن اللاسلكي للإلكترونيات المحمولة، وتكامل الهوائي في الهيكل، وإدخال النظام في الحزمة (SiP) إلى زيادة الحاجة إلى حماية وعزل EMI أفضل في حزم المكونات والتطبيقات المعيارية الأكبر حجمًا. بالنسبة للتدريع المطابق، يتم ترسيب مواد التدريع EMI للأسطح الخارجية للعبوة بشكل أساسي باستخدام عمليات الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) باستخدام تقنية التعبئة المسبقة لتطبيقات التغليف الداخلي. ومع ذلك، فإن قضايا قابلية التوسع والتكلفة الخاصة بتكنولوجيا الرش، بالإضافة إلى التقدم في المواد الاستهلاكية، تؤدي إلى النظر في طرق رش بديلة للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي.
سيناقش المؤلفون تطوير عمليات الطلاء بالرش لتطبيق مواد التدريع EMI على الأسطح الخارجية للمكونات الفردية على الشرائط وحزم SiP الأكبر. باستخدام المواد والمعدات المطورة والمحسنة حديثًا لهذه الصناعة، تم إثبات عملية توفر تغطية موحدة على العبوات التي يقل سمكها عن 10 ميكرون وتغطية موحدة حول زوايا العبوة وجدرانها الجانبية. نسبة سمك الجدار الجانبي 1:1. أظهرت الأبحاث الإضافية أن تكلفة التصنيع لتطبيق درع EMI على حزم المكونات يمكن تقليلها عن طريق زيادة معدل الرش وتطبيق الطلاء بشكل انتقائي على مناطق معينة من العبوة. بالإضافة إلى ذلك، فإن التكلفة الرأسمالية المنخفضة للمعدات وقصر وقت الإعداد لمعدات الرش مقارنة بمعدات الرش تعمل على تحسين القدرة على زيادة الطاقة الإنتاجية.
عند تعبئة الأجهزة الإلكترونية المحمولة، تواجه بعض الشركات المصنعة لوحدات SiP مشكلة عزل المكونات داخل SiP عن بعضها البعض ومن الخارج للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي. يتم قطع الأخاديد حول المكونات الداخلية ويتم تطبيق معجون موصل على الأخاديد لإنشاء قفص فاراداي أصغر داخل العلبة. مع تضييق تصميم الخندق، من الضروري التحكم في حجم ودقة وضع المادة التي تملأ الخندق. تتحكم أحدث منتجات التفجير المتقدمة في الحجم ويضمن عرض تدفق الهواء الضيق ملء الخندق بدقة. في الخطوة الأخيرة، يتم لصق قمم هذه الخنادق المملوءة بالمعجون معًا من خلال تطبيق طبقة حماية خارجية من EMI. يعمل الطلاء بالرش على حل المشكلات المرتبطة باستخدام معدات الرش ويستفيد من مواد EMI المحسنة ومعدات الترسيب، مما يسمح بتصنيع عبوات SiP باستخدام طرق تعبئة داخلية فعالة.
في السنوات الأخيرة، أصبح التدريع EMI مصدر قلق كبير. مع الاعتماد التدريجي السائد لتقنية 5G اللاسلكية والفرص المستقبلية التي ستوفرها 5G لإنترنت الأشياء (IoT) والاتصالات ذات المهام الحرجة، زادت الحاجة إلى حماية المكونات والتجمعات الإلكترونية بشكل فعال من التداخل الكهرومغناطيسي. ضروري. مع المعيار اللاسلكي 5G القادم، ستصبح ترددات الإشارة في نطاقات الموجات من 600 ميجا هرتز إلى 6 جيجا هرتز والمليمترية أكثر شيوعًا وقوة مع اعتماد هذه التكنولوجيا. تتضمن بعض حالات الاستخدام والتطبيقات المقترحة ألواح النوافذ لمباني المكاتب أو وسائل النقل العام للمساعدة في الحفاظ على الاتصال عبر مسافات أقصر.
نظرًا لأن ترددات 5G تواجه صعوبة في اختراق الجدران والأشياء الصلبة الأخرى، فإن التطبيقات المقترحة الأخرى تشمل أجهزة إعادة الإرسال في المنازل ومباني المكاتب لتوفير تغطية كافية. كل هذه الإجراءات ستؤدي إلى زيادة انتشار الإشارات في نطاقات تردد 5G وزيادة خطر التعرض للتداخل الكهرومغناطيسي في نطاقات التردد هذه وتوافقياتها.
ولحسن الحظ، يمكن حماية EMI من خلال تطبيق طبقة معدنية رقيقة موصلة للمكونات الخارجية وأجهزة النظام داخل الحزمة (SiP) (الشكل 1). في الماضي، تم تطبيق التدريع EMI عن طريق وضع علب معدنية مختومة حول مجموعات من المكونات، أو عن طريق تطبيق شريط التدريع على المكونات الفردية. ومع ذلك، مع استمرار تصغير الحزم والأجهزة النهائية، يصبح نهج التدريع هذا غير مقبول بسبب قيود الحجم والمرونة في التعامل مع مفاهيم الحزم المتنوعة وغير المتعامدة التي يتم استخدامها بشكل متزايد في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والقابلة للارتداء.
وبالمثل، فإن بعض تصميمات العبوات الرائدة تتجه نحو تغطية مناطق معينة فقط من العبوة بشكل انتقائي للحماية الكهرومغناطيسية، بدلاً من تغطية الجزء الخارجي بالكامل من العبوة بحزمة كاملة. بالإضافة إلى درع EMI الخارجي، تتطلب أجهزة SiP الجديدة درعًا مدمجًا إضافيًا مدمجًا مباشرة في العبوة لعزل المكونات المختلفة عن بعضها البعض في نفس الحزمة بشكل صحيح.
تتمثل الطريقة الرئيسية لإنشاء درع EMI على حزم المكونات المقولبة أو أجهزة SiP المقولبة في رش طبقات متعددة من المعدن على السطح. عن طريق الرش، يمكن ترسيب طبقات رقيقة جدًا من المعدن النقي أو السبائك المعدنية على أسطح العبوات بسمك يتراوح من 1 إلى 7 ميكرومتر. نظرًا لأن عملية الرش قادرة على ترسيب المعادن على مستوى الأنجستروم، فإن الخواص الكهربائية لطلائها كانت فعالة حتى الآن في تطبيقات التدريع النموذجية.
ومع ذلك، مع تزايد الحاجة إلى الحماية، فإن الرش له عيوب متأصلة كبيرة تمنع استخدامه كوسيلة قابلة للتطوير للمصنعين والمطورين. التكلفة الرأسمالية الأولية لمعدات الرش مرتفعة للغاية، حيث تصل إلى ملايين الدولارات. نظرًا للعملية متعددة الغرف، فإن خط معدات الرش يتطلب مساحة كبيرة ويزيد من الحاجة إلى عقارات إضافية مع نظام نقل متكامل تمامًا. يمكن أن تصل ظروف غرفة الرش النموذجية إلى نطاق 400 درجة مئوية حيث يقوم إثارة البلازما بنفث المادة من هدف الرش إلى الركيزة؛ لذلك، يلزم وجود أداة تثبيت "لوحة باردة" لتبريد الركيزة لتقليل درجات الحرارة التي تتعرض لها. أثناء عملية الترسيب، يتم ترسيب المعدن على ركيزة معينة، ولكن كقاعدة عامة، يصل سمك الطلاء للجدران الجانبية الرأسية للحزمة ثلاثية الأبعاد عادةً إلى 60% مقارنة بسمك الطبقة السطحية العلوية.
أخيرًا، نظرًا لأن الاخرق عبارة عن عملية ترسيب على خط البصر، لا يمكن أن تكون الجزيئات المعدنية انتقائية أو يجب أن تترسب تحت الهياكل والطبولوجيا المتدلية، مما قد يؤدي إلى خسارة مادية كبيرة بالإضافة إلى تراكمها داخل جدران الغرفة؛ وبالتالي، فإنه يتطلب الكثير من الصيانة. إذا تم ترك مناطق معينة من ركيزة معينة مكشوفة أو لم يكن هناك حاجة إلى حماية EMI، فيجب أيضًا إخفاء الركيزة مسبقًا.
أصبحت حماية الأنظمة الإلكترونية من التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) موضوعًا ساخنًا. يؤدي التقدم التكنولوجي في معايير 5G، والشحن اللاسلكي للإلكترونيات المحمولة، وتكامل الهوائي في الهيكل، وإدخال النظام في الحزمة (SiP) إلى زيادة الحاجة إلى حماية وعزل EMI أفضل في حزم المكونات والتطبيقات المعيارية الأكبر حجمًا. بالنسبة للتدريع المطابق، يتم ترسيب مواد التدريع EMI للأسطح الخارجية للعبوة بشكل أساسي باستخدام عمليات الترسيب الفيزيائي للبخار (PVD) باستخدام تقنية التعبئة المسبقة لتطبيقات التغليف الداخلي. ومع ذلك، فإن قضايا قابلية التوسع والتكلفة الخاصة بتكنولوجيا الرش، بالإضافة إلى التقدم في المواد الاستهلاكية، تؤدي إلى النظر في طرق رش بديلة للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي.
سيناقش المؤلفون تطوير عمليات الطلاء بالرش لتطبيق مواد التدريع EMI على الأسطح الخارجية للمكونات الفردية على الشرائط وحزم SiP الأكبر. باستخدام المواد والمعدات المطورة والمحسنة حديثًا لهذه الصناعة، تم إثبات عملية توفر تغطية موحدة على العبوات التي يقل سمكها عن 10 ميكرون وتغطية موحدة حول زوايا العبوة وجدرانها الجانبية. نسبة سمك الجدار الجانبي 1:1. أظهرت الأبحاث الإضافية أن تكلفة التصنيع لتطبيق درع EMI على حزم المكونات يمكن تقليلها عن طريق زيادة معدل الرش وتطبيق الطلاء بشكل انتقائي على مناطق معينة من العبوة. بالإضافة إلى ذلك، فإن التكلفة الرأسمالية المنخفضة للمعدات وقصر وقت الإعداد لمعدات الرش مقارنة بمعدات الرش تعمل على تحسين القدرة على زيادة الطاقة الإنتاجية.
عند تعبئة الأجهزة الإلكترونية المحمولة، تواجه بعض الشركات المصنعة لوحدات SiP مشكلة عزل المكونات داخل SiP عن بعضها البعض ومن الخارج للحماية من التداخل الكهرومغناطيسي. يتم قطع الأخاديد حول المكونات الداخلية ويتم تطبيق معجون موصل على الأخاديد لإنشاء قفص فاراداي أصغر داخل العلبة. مع تضييق تصميم الخندق، من الضروري التحكم في حجم ودقة وضع المادة التي تملأ الخندق. تتحكم أحدث منتجات التفجير المتقدمة في الحجم وعرض تدفق الهواء الضيق مما يضمن ملء الخندق بدقة. في الخطوة الأخيرة، يتم لصق قمم هذه الخنادق المملوءة بالمعجون معًا من خلال تطبيق طبقة حماية خارجية من EMI. يعمل الطلاء بالرش على حل المشكلات المرتبطة باستخدام معدات الرش ويستفيد من مواد EMI المحسنة ومعدات الترسيب، مما يسمح بتصنيع عبوات SiP باستخدام طرق تعبئة داخلية فعالة.
في السنوات الأخيرة، أصبح التدريع EMI مصدر قلق كبير. مع الاعتماد التدريجي السائد لتقنية 5G اللاسلكية والفرص المستقبلية التي ستوفرها 5G لإنترنت الأشياء (IoT) والاتصالات ذات المهام الحرجة، زادت الحاجة إلى حماية المكونات والتجمعات الإلكترونية بشكل فعال من التداخل الكهرومغناطيسي. ضروري. مع المعيار اللاسلكي 5G القادم، ستصبح ترددات الإشارة في نطاقات الموجات من 600 ميجا هرتز إلى 6 جيجا هرتز والمليمترية أكثر شيوعًا وقوة مع اعتماد هذه التكنولوجيا. تتضمن بعض حالات الاستخدام والتطبيقات المقترحة ألواح النوافذ لمباني المكاتب أو وسائل النقل العام للمساعدة في الحفاظ على الاتصال عبر مسافات أقصر.
نظرًا لأن ترددات 5G تواجه صعوبة في اختراق الجدران والأشياء الصلبة الأخرى، فإن التطبيقات المقترحة الأخرى تشمل أجهزة إعادة الإرسال في المنازل ومباني المكاتب لتوفير تغطية كافية. كل هذه الإجراءات ستؤدي إلى زيادة انتشار الإشارات في نطاقات تردد 5G وزيادة خطر التعرض للتداخل الكهرومغناطيسي في نطاقات التردد هذه وتوافقياتها.
ولحسن الحظ، يمكن حماية EMI من خلال تطبيق طبقة معدنية رقيقة موصلة للمكونات الخارجية وأجهزة النظام داخل الحزمة (SiP) (الشكل 1). في الماضي، تم تطبيق التدريع الكهرومغناطيسي عن طريق وضع علب معدنية مختومة حول مجموعات من المكونات، أو عن طريق تطبيق شريط التدريع على مكونات معينة. ومع ذلك، مع استمرار تصغير الحزم والأجهزة النهائية، يصبح أسلوب الحماية هذا غير مقبول بسبب قيود الحجم والمرونة في التعامل مع مجموعة متنوعة من مفاهيم الحزم غير المتعامدة التي توجد بشكل متزايد في الأجهزة الإلكترونية المحمولة والقابلة للارتداء.
وبالمثل، فإن بعض تصميمات العبوات الرائدة تتجه نحو تغطية مناطق معينة فقط من العبوة بشكل انتقائي للحماية الكهرومغناطيسية، بدلاً من تغطية الجزء الخارجي بالكامل من العبوة بحزمة كاملة. بالإضافة إلى درع EMI الخارجي، تتطلب أجهزة SiP الجديدة درعًا مدمجًا إضافيًا مدمجًا مباشرة في العبوة لعزل المكونات المختلفة عن بعضها البعض في نفس الحزمة بشكل صحيح.
تتمثل الطريقة الرئيسية لإنشاء درع EMI على حزم المكونات المقولبة أو أجهزة SiP المقولبة في رش طبقات متعددة من المعدن على السطح. عن طريق الرش، يمكن ترسيب طبقات رقيقة جدًا من المعدن النقي أو السبائك المعدنية على أسطح العبوات بسمك يتراوح من 1 إلى 7 ميكرومتر. نظرًا لأن عملية الرش قادرة على ترسيب المعادن على مستوى الأنجستروم، فإن الخواص الكهربائية لطلائها كانت فعالة حتى الآن في تطبيقات التدريع النموذجية.
ومع ذلك، مع تزايد الحاجة إلى الحماية، فإن الرش له عيوب متأصلة كبيرة تمنع استخدامه كوسيلة قابلة للتطوير للمصنعين والمطورين. التكلفة الرأسمالية الأولية لمعدات الرش مرتفعة للغاية، حيث تصل إلى ملايين الدولارات. نظرًا للعملية متعددة الغرف، فإن خط معدات الرش يتطلب مساحة كبيرة ويزيد من الحاجة إلى عقارات إضافية مع نظام نقل متكامل تمامًا. يمكن أن تصل ظروف غرفة الرش النموذجية إلى نطاق 400 درجة مئوية حيث يقوم إثارة البلازما بنفث المادة من هدف الرش إلى الركيزة؛ لذلك، يلزم وجود أداة تثبيت "لوحة باردة" لتبريد الركيزة لتقليل درجات الحرارة التي تتعرض لها. أثناء عملية الترسيب، يتم ترسيب المعدن على ركيزة معينة، ولكن كقاعدة عامة، يصل سمك الطلاء للجدران الجانبية الرأسية للحزمة ثلاثية الأبعاد عادةً إلى 60% مقارنة بسمك الطبقة السطحية العلوية.
وأخيراً، نظراً لحقيقة أن الاخرق عبارة عن عملية ترسيب على خط البصر، لا يمكن أن تكون الجزيئات المعدنية انتقائية أو يجب أن تترسب تحت الهياكل والطبولوجيا المتدلية، مما قد يؤدي إلى خسارة مادية كبيرة بالإضافة إلى تراكمها داخل جدران الغرفة؛ وبالتالي، فإنه يتطلب الكثير من الصيانة. إذا تم ترك مناطق معينة من ركيزة معينة مكشوفة أو لم يكن هناك حاجة إلى حماية EMI، فيجب أيضًا إخفاء الركيزة مسبقًا.
المستند التقني: عند الانتقال من إنتاج مجموعة متنوعة صغيرة إلى كبيرة، يعد تحسين إنتاجية دفعات متعددة من المنتجات المختلفة أمرًا بالغ الأهمية لزيادة إنتاجية الإنتاج إلى الحد الأقصى. الاستخدام الشامل للخط... عرض المستند التقني