Защитата на електронните системи от електромагнитни смущения (EMI) се превърна в гореща тема. Технологичният напредък в 5G стандартите, безжичното зареждане за мобилна електроника, интегрирането на антената в шасито и въвеждането на System in Package (SiP) водят до необходимостта от по-добро EMI екраниране и изолация в компонентни пакети и по-големи модулни приложения. За конформно екраниране EMI екраниращите материали за външните повърхности на опаковката се отлагат главно с помощта на процеси на физическо отлагане на пари (PVD), като се използва технология за предварително опаковане за вътрешни опаковъчни приложения. Въпреки това проблемите с мащабируемостта и разходите на технологията за пръскане, както и напредъкът в консумативите, водят до разглеждането на алтернативни методи за пръскане за екраниране на EMI.
Авторите ще обсъдят разработването на процеси за нанасяне на покритие чрез напръскване за нанасяне на EMI екраниращи материали върху външните повърхности на отделни компоненти върху ленти и по-големи SiP пакети. Използвайки новоразработени и подобрени материали и оборудване за индустрията, беше демонстриран процес, който осигурява равномерно покритие на опаковки с дебелина под 10 микрона и равномерно покритие около ъглите на опаковката и страничните стени на опаковката. съотношение на дебелината на страничната стена 1:1. По-нататъшни изследвания показват, че производствените разходи за нанасяне на EMI екраниране върху компонентни пакети могат да бъдат намалени чрез увеличаване на скоростта на пръскане и селективно нанасяне на покрития върху специфични области на пакета. В допълнение, ниските капиталови разходи на оборудването и по-краткото време за настройка на оборудването за пръскане в сравнение с оборудването за пръскане подобряват способността за увеличаване на производствения капацитет.
Когато опаковат мобилна електроника, някои производители на SiP модули се сблъскват с проблема с изолирането на компонентите вътре в SiP един от друг и отвън, за да се предпазят от електромагнитни смущения. Жлебовете се изрязват около вътрешните компоненти и проводящата паста се нанася върху жлебовете, за да се създаде по-малка клетка на Фарадей вътре в кутията. Тъй като конструкцията на изкопа се стеснява, е необходимо да се контролира обемът и точността на поставяне на материала, запълващ изкопа. Най-новите усъвършенствани продукти за бластиране контролират обема, а тясната ширина на въздушния поток гарантира точно запълване на изкопа. В последната стъпка върховете на тези пълни с паста канали се залепват заедно чрез нанасяне на външно EMI екраниращо покритие. Спрей нанасянето на покритие решава проблемите, свързани с използването на оборудване за разпръскване и се възползва от подобрените EMI материали и оборудването за отлагане, което позволява SiP опаковките да бъдат произведени с помощта на ефективни методи за вътрешно опаковане.
През последните години EMI екранирането се превърна в основен проблем. С постепенното масово приемане на 5G безжичната технология и бъдещите възможности, които 5G ще донесе на Интернет на нещата (IoT) и критичните комуникации, необходимостта от ефективна защита на електронните компоненти и възли от електромагнитни смущения се увеличи. съществено значение. С предстоящия безжичен стандарт 5G, честотите на сигнала в диапазона от 600 MHz до 6 GHz и милиметровите вълнови ленти ще станат по-често срещани и мощни с приемането на технологията. Някои предложени случаи на употреба и реализации включват прозоречни стъкла за офис сгради или обществен транспорт, за да поддържат комуникация на по-къси разстояния.
Тъй като честотите на 5G трудно проникват през стени и други твърди предмети, други предложени реализации включват ретранслатори в домове и офис сгради за осигуряване на адекватно покритие. Всички тези действия ще доведат до увеличаване на разпространението на сигнали в честотните ленти на 5G и по-висок риск от излагане на електромагнитни смущения в тези честотни ленти и техните хармоници.
За щастие, EMI може да бъде екраниран чрез нанасяне на тънко проводящо метално покритие върху външни компоненти и устройства система в пакет (SiP) (Фигура 1). В миналото EMI екранирането се е прилагало чрез поставяне на щамповани метални кутии около групи от компоненти или чрез нанасяне на екранираща лента върху отделни компоненти. Въпреки това, тъй като пакетите и крайните устройства продължават да бъдат миниатюризирани, този подход на екраниране става неприемлив поради ограниченията на размера и гъвкавостта за справяне с разнообразните, неортогонални концепции за пакети, които все повече се използват в мобилната и носима електроника.
По същия начин някои водещи дизайни на опаковки се насочват към селективно покриване само на определени области на опаковката за EMI екраниране, вместо да покриват цялата външна част на опаковката с пълна опаковка. В допълнение към външното EMI екраниране, новите SiP устройства изискват допълнително вградено екраниране, вградено директно в пакета, за да изолират правилно различните компоненти един от друг в същия пакет.
Основният метод за създаване на EMI екраниране върху формовани пакети от компоненти или формовани SiP устройства е да се напръскат множество слоеве метал върху повърхността. Чрез разпръскване много тънки еднородни покрития от чист метал или метални сплави могат да бъдат отложени върху повърхностите на опаковката с дебелина от 1 до 7 µm. Тъй като процесът на разпрашаване е способен да отлага метали на ниво ангстрьом, електрическите свойства на неговите покрития досега са били ефективни за типични приложения за екраниране.
Въпреки това, тъй като необходимостта от защита нараства, разпрашването има значителни присъщи недостатъци, които не позволяват да се използва като мащабируем метод за производители и разработчици. Първоначалните капиталови разходи за оборудване за пръскане са много високи, в диапазона на милиони долари. Поради многокамерния процес, линията за пръскащо оборудване изисква голяма площ и допълнително увеличава необходимостта от допълнителни недвижими имоти с напълно интегрирана система за прехвърляне. Типичните условия в камерата за разпръскване могат да достигнат диапазон от 400°C, тъй като плазменото възбуждане разпръсква материала от целта за разпръскване към субстрата; следователно се изисква монтажно приспособление за „студена плоча“ за охлаждане на субстрата, за да се намалят изпитваните температури. По време на процеса на отлагане металът се отлага върху даден субстрат, но по правило дебелината на покритието на вертикалните странични стени на 3D опаковка обикновено е до 60% в сравнение с дебелината на горния повърхностен слой.
И накрая, поради факта, че разпрашването е процес на отлагане по линия на видимост, металните частици не могат да бъдат селективно или трябва да бъдат отложени под надвиснали структури и топологии, което може да доведе до значителна загуба на материал в допълнение към натрупването му вътре в стените на камерата; следователно изисква много поддръжка. Ако определени зони от даден субстрат трябва да бъдат оставени открити или не е необходимо екраниране от EMI, субстратът също трябва да бъде предварително маскиран.
Защитата на електронните системи от електромагнитни смущения (EMI) се превърна в гореща тема. Технологичният напредък в 5G стандартите, безжичното зареждане за мобилна електроника, интегрирането на антената в шасито и въвеждането на System in Package (SiP) водят до необходимостта от по-добро EMI екраниране и изолация в компонентни пакети и по-големи модулни приложения. За конформно екраниране EMI екраниращите материали за външните повърхности на опаковката се отлагат главно с помощта на процеси на физическо отлагане на пари (PVD), като се използва технология за предварително опаковане за вътрешни опаковъчни приложения. Въпреки това проблемите с мащабируемостта и разходите на технологията за пръскане, както и напредъкът в консумативите, водят до разглеждането на алтернативни методи за пръскане за екраниране на EMI.
Авторите ще обсъдят разработването на процеси за нанасяне на покритие чрез напръскване за нанасяне на EMI екраниращи материали върху външните повърхности на отделни компоненти върху ленти и по-големи SiP пакети. Използвайки новоразработени и подобрени материали и оборудване за индустрията, беше демонстриран процес, който осигурява равномерно покритие на опаковки с дебелина под 10 микрона и равномерно покритие около ъглите на опаковката и страничните стени на опаковката. съотношение на дебелината на страничната стена 1:1. По-нататъшни изследвания показват, че производствените разходи за нанасяне на EMI екраниране върху компонентни пакети могат да бъдат намалени чрез увеличаване на скоростта на пръскане и селективно нанасяне на покрития върху специфични области на пакета. В допълнение, ниските капиталови разходи на оборудването и по-краткото време за настройка на оборудването за пръскане в сравнение с оборудването за пръскане подобряват способността за увеличаване на производствения капацитет.
Когато опаковат мобилна електроника, някои производители на SiP модули се сблъскват с проблема с изолирането на компонентите вътре в SiP един от друг и отвън, за да се предпазят от електромагнитни смущения. Жлебовете се изрязват около вътрешните компоненти и проводящата паста се нанася върху жлебовете, за да се създаде по-малка клетка на Фарадей вътре в кутията. Тъй като конструкцията на изкопа се стеснява, е необходимо да се контролира обемът и точността на поставяне на материала, запълващ изкопа. Най-новите усъвършенствани продукти за бластиране контролират обема и тясната ширина на въздушния поток гарантира точно запълване на изкопа. В последната стъпка върховете на тези пълни с паста канали се залепват заедно чрез нанасяне на външно EMI екраниращо покритие. Спрей нанасянето на покритие решава проблемите, свързани с използването на оборудване за разпръскване и се възползва от подобрените EMI материали и оборудването за отлагане, което позволява SiP опаковките да бъдат произведени с помощта на ефективни методи за вътрешно опаковане.
През последните години EMI екранирането се превърна в основен проблем. С постепенното масово приемане на 5G безжичната технология и бъдещите възможности, които 5G ще донесе на Интернет на нещата (IoT) и критичните комуникации, необходимостта от ефективна защита на електронните компоненти и възли от електромагнитни смущения се увеличи. съществено значение. С предстоящия безжичен стандарт 5G, честотите на сигнала в диапазона от 600 MHz до 6 GHz и милиметровите вълнови ленти ще станат по-често срещани и мощни с приемането на технологията. Някои предложени случаи на употреба и реализации включват прозоречни стъкла за офис сгради или обществен транспорт, за да поддържат комуникация на по-къси разстояния.
Тъй като честотите на 5G трудно проникват през стени и други твърди предмети, други предложени реализации включват ретранслатори в домове и офис сгради за осигуряване на адекватно покритие. Всички тези действия ще доведат до увеличаване на разпространението на сигнали в честотните ленти на 5G и по-висок риск от излагане на електромагнитни смущения в тези честотни ленти и техните хармоници.
За щастие, EMI може да бъде екраниран чрез нанасяне на тънко проводящо метално покритие върху външни компоненти и устройства система в пакет (SiP) (Фигура 1). В миналото EMI екранирането се е прилагало чрез поставяне на щамповани метални кутии около групи от компоненти или чрез нанасяне на екранираща лента върху определени компоненти. Въпреки това, тъй като пакетите и крайните устройства продължават да бъдат миниатюризирани, този екраниращ подход става неприемлив поради ограниченията на размера и гъвкавостта за справяне с разнообразието от концепции за неортогонални пакети, които все повече се срещат в мобилната и носимата електроника.
По същия начин някои водещи дизайни на опаковки се насочват към селективно покриване само на определени области на опаковката за EMI екраниране, вместо да покриват цялата външна част на опаковката с пълна опаковка. В допълнение към външното EMI екраниране, новите SiP устройства изискват допълнително вградено екраниране, вградено директно в пакета, за да изолират правилно различните компоненти един от друг в същия пакет.
Основният метод за създаване на EMI екраниране върху формовани пакети от компоненти или формовани SiP устройства е да се напръскат множество слоеве метал върху повърхността. Чрез разпръскване много тънки еднородни покрития от чист метал или метални сплави могат да бъдат отложени върху повърхностите на опаковката с дебелина от 1 до 7 µm. Тъй като процесът на разпрашаване е способен да отлага метали на ниво ангстрьом, електрическите свойства на неговите покрития досега са били ефективни за типични приложения за екраниране.
Въпреки това, тъй като необходимостта от защита нараства, разпрашването има значителни присъщи недостатъци, които не позволяват да се използва като мащабируем метод за производители и разработчици. Първоначалните капиталови разходи за оборудване за пръскане са много високи, в диапазона на милиони долари. Поради многокамерния процес, линията за пръскащо оборудване изисква голяма площ и допълнително увеличава необходимостта от допълнителни недвижими имоти с напълно интегрирана система за прехвърляне. Типичните условия в камерата за разпръскване могат да достигнат диапазон от 400°C, тъй като плазменото възбуждане разпръсква материала от целта за разпръскване към субстрата; следователно се изисква монтажно приспособление за „студена плоча“ за охлаждане на субстрата, за да се намалят изпитваните температури. По време на процеса на отлагане металът се отлага върху даден субстрат, но по правило дебелината на покритието на вертикалните странични стени на 3D опаковка обикновено е до 60% в сравнение с дебелината на горния повърхностен слой.
И накрая, поради факта, че разпрашването е процес на отлагане в пряка видимост, металните частици не могат да бъдат селективно или трябва да бъдат отложени под надвиснали структури и топологии, което може да доведе до значителна загуба на материал в допълнение към натрупването му вътре в стените на камерата; следователно изисква много поддръжка. Ако определени зони от даден субстрат трябва да бъдат оставени открити или не е необходимо екраниране от EMI, субстратът също трябва да бъде предварително маскиран.
Бяла книга: Когато преминавате от производство с малък към голям асортимент, оптимизирането на производителността на множество партиди от различни продукти е от решаващо значение за максимизиране на производствената производителност. Цялостно използване на линията… Вижте Бялата книга
Време на публикуване: 19 април 2023 г