توزیع مواد محافظ EMI: جایگزینی برای کندوپاش

حفاظت از سیستم های الکترونیکی در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به یک موضوع داغ تبدیل شده است. پیشرفت‌های فناوری در استانداردهای 5G، شارژ بی‌سیم برای وسایل الکترونیکی موبایل، ادغام آنتن در شاسی، و معرفی System in Package (SiP) نیاز به محافظت و ایزوله بهتر EMI در بسته‌های اجزا و برنامه‌های ماژولار بزرگ‌تر را برانگیخته است. برای محافظ منسجم، مواد محافظ EMI برای سطوح بیرونی بسته عمدتاً با استفاده از فرآیندهای رسوب بخار فیزیکی (PVD) با استفاده از فناوری پیش بسته‌بندی برای کاربردهای بسته‌بندی داخلی رسوب می‌کنند. با این حال، مقیاس پذیری و مسائل مربوط به هزینه فناوری اسپری، و همچنین پیشرفت در مواد مصرفی، منجر به در نظر گرفتن روش های اسپری جایگزین برای محافظت EMI می شود.
نویسندگان در مورد توسعه فرآیندهای پوشش اسپری برای اعمال مواد محافظ EMI روی سطوح خارجی اجزای جداگانه روی نوارها و بسته‌های SiP بزرگتر بحث خواهند کرد. با استفاده از مواد و تجهیزات جدید توسعه یافته و بهبود یافته برای صنعت، فرآیندی نشان داده شده است که پوشش یکنواختی را بر روی بسته‌هایی با ضخامت کمتر از 10 میکرون و پوشش یکنواخت اطراف گوشه‌های بسته و دیواره‌های جانبی بسته را فراهم می‌کند. نسبت ضخامت دیوار جانبی 1:1. تحقیقات بیشتر نشان داده است که هزینه ساخت استفاده از محافظ EMI بر روی بسته های جزء را می توان با افزایش سرعت پاشش و اعمال پوشش های انتخابی در مناطق خاصی از بسته بندی کاهش داد. علاوه بر این، هزینه سرمایه پایین تجهیزات و زمان راه اندازی کوتاه تر تجهیزات سمپاشی در مقایسه با تجهیزات سمپاشی، توانایی افزایش ظرفیت تولید را بهبود می بخشد.
هنگام بسته بندی لوازم الکترونیکی موبایل، برخی از تولیدکنندگان ماژول های SiP با مشکل جداسازی اجزای داخل SiP از یکدیگر و از خارج برای محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی مواجه می شوند. شیارهایی در اطراف اجزای داخلی بریده شده و خمیر رسانا روی شیارها اعمال می شود تا یک قفس فارادی کوچکتر در داخل کیس ایجاد شود. با باریک شدن طراحی ترانشه، کنترل حجم و دقت قرارگیری مواد پرکننده ترانشه ضروری است. جدیدترین محصولات انفجار پیشرفته حجم را کنترل می کنند و عرض کم جریان هوا پر کردن دقیق ترانشه را تضمین می کند. در مرحله آخر، بالای این ترانشه های پر از خمیر با استفاده از یک پوشش محافظ خارجی EMI به هم چسبانده می شوند. پوشش اسپری مشکلات مربوط به استفاده از تجهیزات کندوپاش را حل می کند و از مواد بهبود یافته EMI و تجهیزات رسوب دهی استفاده می کند و به بسته بندی های SiP اجازه می دهد با استفاده از روش های بسته بندی داخلی کارآمد تولید شوند.
در سال های اخیر، محافظ EMI به یک نگرانی بزرگ تبدیل شده است. با پذیرش تدریجی فناوری بی‌سیم 5G و فرصت‌های آتی که 5G برای اینترنت اشیا (IoT) و ارتباطات حیاتی مأموریت به ارمغان می‌آورد، نیاز به محافظت مؤثر از قطعات و مجموعه‌های الکترونیکی در برابر تداخل الکترومغناطیسی افزایش یافته است. ضروری است. با استاندارد بی‌سیم 5G آینده، فرکانس‌های سیگنال در باندهای موج 600 مگاهرتز تا 6 گیگاهرتز و میلی‌متری با استفاده از این فناوری رایج‌تر و قدرتمندتر می‌شوند. برخی از موارد استفاده و پیاده سازی پیشنهادی شامل شیشه های پنجره برای ساختمان های اداری یا حمل و نقل عمومی برای کمک به حفظ ارتباط در فواصل کوتاهتر است.
از آنجایی که فرکانس‌های 5G در نفوذ به دیوارها و سایر اجسام سخت مشکل دارند، سایر پیاده‌سازی‌های پیشنهادی شامل تکرارکننده‌ها در خانه‌ها و ساختمان‌های اداری برای ارائه پوشش کافی است. همه این اقدامات منجر به افزایش شیوع سیگنال ها در باندهای فرکانسی 5G و خطر بالاتر قرار گرفتن در معرض تداخل الکترومغناطیسی در این باندهای فرکانسی و هارمونیک آنها می شود.
خوشبختانه، EMI را می توان با اعمال یک پوشش فلزی نازک و رسانا بر روی اجزای خارجی و دستگاه های System-in-Package (SiP) محافظت کرد (شکل 1). در گذشته، محافظ EMI با قرار دادن قوطی های فلزی مهر و موم شده در اطراف گروه هایی از اجزاء، یا با چسباندن نوار محافظ به تک تک اجزا اعمال می شد. با این حال، از آنجایی که بسته‌ها و دستگاه‌های پایانی همچنان کوچک‌سازی می‌شوند، این رویکرد محافظ به دلیل محدودیت‌های اندازه و انعطاف‌پذیری برای رسیدگی به مفاهیم بسته‌بندی متنوع و غیرمتعامد که به طور فزاینده‌ای در الکترونیک موبایل و پوشیدنی استفاده می‌شوند، غیرقابل قبول می‌شود.
به همین ترتیب، برخی از طرح‌های پکیج پیشرو به سمت پوشش انتخابی تنها مناطق خاصی از بسته برای محافظت EMI حرکت می‌کنند، نه اینکه کل قسمت بیرونی بسته را با یک بسته کامل بپوشانند. علاوه بر محافظ خارجی EMI، دستگاه‌های SiP جدید به محافظ داخلی اضافی که مستقیماً در بسته تعبیه شده است نیاز دارند تا به درستی اجزای مختلف را از یکدیگر در همان بسته جدا کنند.
روش اصلی برای ایجاد محافظ EMI روی بسته‌های قطعات قالب‌گیری شده یا دستگاه‌های SiP قالب‌گیری شده، اسپری کردن چندین لایه فلز بر روی سطح است. با کندوپاش، پوشش های یکنواخت بسیار نازک از فلز خالص یا آلیاژهای فلزی را می توان بر روی سطوح بسته بندی با ضخامت 1 تا 7 میکرومتر رسوب داد. از آنجایی که فرآیند کندوپاش قادر به رسوب فلزات در سطح آنگستروم است، خواص الکتریکی پوشش‌های آن تاکنون برای کاربردهای محافظ معمولی مؤثر بوده است.
با این حال، با افزایش نیاز به حفاظت، کندوپاش دارای معایب ذاتی قابل توجهی است که مانع از استفاده آن به عنوان یک روش مقیاس پذیر برای تولید کنندگان و توسعه دهندگان می شود. هزینه سرمایه اولیه تجهیزات اسپری بسیار بالا است، در محدوده میلیون دلاری. با توجه به فرآیند چند محفظه ای، خط تجهیزات اسپری به مساحت وسیعی نیاز دارد و نیاز به املاک اضافی با یک سیستم انتقال کاملاً یکپارچه را افزایش می دهد. شرایط محفظه کندوپاش معمولی می تواند به محدوده 400 درجه سانتیگراد برسد زیرا تحریک پلاسما مواد را از هدف کندوپاش به زیرلایه پرتاب می کند. بنابراین، برای کاهش دماهای تجربه شده، به یک وسیله نصب "صفحه سرد" برای خنک کردن بستر نیاز است. در طول فرآیند رسوب گذاری، فلز بر روی یک بستر معین رسوب می کند، اما، به عنوان یک قاعده، ضخامت پوشش دیوارهای جانبی عمودی یک بسته سه بعدی معمولاً تا 60٪ در مقایسه با ضخامت لایه سطح بالایی است.
در نهایت، با توجه به این واقعیت که کندوپاش یک فرآیند رسوب گذاری مستقیم است، ذرات فلزی را نمی توان به طور انتخابی یا باید در زیر سازه ها و توپولوژی های آویزان رسوب داد، که می تواند علاوه بر تجمع آن در داخل دیواره های محفظه منجر به تلفات قابل توجه مواد شود. بنابراین، به نگهداری زیادی نیاز دارد. اگر قرار است نواحی خاصی از یک زیرلایه مشخص باقی بماند یا به محافظ EMI نیاز نباشد، بستر نیز باید از قبل ماسک شود.
حفاظت از سیستم های الکترونیکی در برابر تداخل الکترومغناطیسی (EMI) به یک موضوع داغ تبدیل شده است. پیشرفت‌های فناوری در استانداردهای 5G، شارژ بی‌سیم برای وسایل الکترونیکی موبایل، ادغام آنتن در شاسی، و معرفی System in Package (SiP) نیاز به محافظت و ایزوله بهتر EMI در بسته‌های اجزا و برنامه‌های ماژولار بزرگ‌تر را برانگیخته است. برای محافظ منسجم، مواد محافظ EMI برای سطوح بیرونی بسته عمدتاً با استفاده از فرآیندهای رسوب بخار فیزیکی (PVD) با استفاده از فناوری پیش بسته‌بندی برای کاربردهای بسته‌بندی داخلی رسوب می‌کنند. با این حال، مقیاس پذیری و مسائل مربوط به هزینه فناوری اسپری، و همچنین پیشرفت در مواد مصرفی، منجر به در نظر گرفتن روش های اسپری جایگزین برای محافظت EMI می شود.
نویسندگان در مورد توسعه فرآیندهای پوشش اسپری برای اعمال مواد محافظ EMI روی سطوح خارجی اجزای جداگانه روی نوارها و بسته‌های SiP بزرگتر بحث خواهند کرد. با استفاده از مواد و تجهیزات جدید توسعه یافته و بهبود یافته برای صنعت، فرآیندی نشان داده شده است که پوشش یکنواختی را بر روی بسته‌هایی با ضخامت کمتر از 10 میکرون و پوشش یکنواخت اطراف گوشه‌های بسته و دیواره‌های جانبی بسته را فراهم می‌کند. نسبت ضخامت دیوار جانبی 1:1. تحقیقات بیشتر نشان داده است که هزینه ساخت استفاده از محافظ EMI بر روی بسته های جزء را می توان با افزایش سرعت پاشش و اعمال پوشش های انتخابی در مناطق خاصی از بسته بندی کاهش داد. علاوه بر این، هزینه سرمایه پایین تجهیزات و زمان راه اندازی کوتاه تر تجهیزات سمپاشی در مقایسه با تجهیزات سمپاشی، توانایی افزایش ظرفیت تولید را بهبود می بخشد.
هنگام بسته بندی لوازم الکترونیکی موبایل، برخی از تولیدکنندگان ماژول های SiP با مشکل جداسازی اجزای داخل SiP از یکدیگر و از خارج برای محافظت در برابر تداخل الکترومغناطیسی مواجه می شوند. شیارهایی در اطراف اجزای داخلی بریده شده و خمیر رسانا روی شیارها اعمال می شود تا یک قفس فارادی کوچکتر در داخل کیس ایجاد شود. با باریک شدن طراحی ترانشه، کنترل حجم و دقت قرارگیری مواد پرکننده ترانشه ضروری است. جدیدترین محصولات انفجار پیشرفته حجم کنترل و عرض جریان هوا باریک، پر کردن دقیق ترانشه را تضمین می کند. در مرحله آخر، بالای این ترانشه های پر از خمیر با اعمال پوشش محافظ خارجی EMI به هم چسبانده می شوند. پوشش اسپری مشکلات مربوط به استفاده از تجهیزات کندوپاش را حل می کند و از مواد بهبود یافته EMI و تجهیزات رسوب دهی استفاده می کند و به بسته بندی های SiP اجازه می دهد با استفاده از روش های بسته بندی داخلی کارآمد تولید شوند.
در سال های اخیر، محافظ EMI به یک نگرانی بزرگ تبدیل شده است. با پذیرش تدریجی فناوری بی‌سیم 5G و فرصت‌های آتی که 5G برای اینترنت اشیا (IoT) و ارتباطات حیاتی مأموریت به ارمغان می‌آورد، نیاز به محافظت مؤثر از قطعات و مجموعه‌های الکترونیکی در برابر تداخل الکترومغناطیسی افزایش یافته است. ضروری است. با استاندارد بی‌سیم 5G آینده، فرکانس‌های سیگنال در باندهای موج 600 مگاهرتز تا 6 گیگاهرتز و میلی‌متری با استفاده از این فناوری رایج‌تر و قدرتمندتر می‌شوند. برخی از موارد استفاده و پیاده سازی پیشنهادی شامل شیشه های پنجره برای ساختمان های اداری یا حمل و نقل عمومی برای کمک به حفظ ارتباط در فواصل کوتاهتر است.
از آنجایی که فرکانس‌های 5G در نفوذ به دیوارها و سایر اجسام سخت مشکل دارند، سایر پیاده‌سازی‌های پیشنهادی شامل تکرارکننده‌ها در خانه‌ها و ساختمان‌های اداری برای ارائه پوشش کافی است. همه این اقدامات منجر به افزایش شیوع سیگنال ها در باندهای فرکانسی 5G و خطر بالاتر قرار گرفتن در معرض تداخل الکترومغناطیسی در این باندهای فرکانسی و هارمونیک آنها می شود.
خوشبختانه، EMI را می توان با اعمال یک پوشش فلزی نازک و رسانا بر روی اجزای خارجی و دستگاه های System-in-Package (SiP) محافظت کرد (شکل 1). در گذشته، محافظ EMI با قرار دادن قوطی های فلزی مهر و موم شده در اطراف گروه هایی از اجزاء، یا با چسباندن نوار محافظ به اجزای خاص اعمال می شد. با این حال، از آنجایی که بسته‌ها و دستگاه‌های پایانی همچنان کوچک‌سازی می‌شوند، این رویکرد محافظ به دلیل محدودیت‌های اندازه و انعطاف‌پذیری برای مدیریت انواع مفاهیم بسته‌های غیرمتعامد که به طور فزاینده‌ای در لوازم الکترونیکی موبایل و پوشیدنی یافت می‌شوند، غیرقابل قبول می‌شود.
به همین ترتیب، برخی از طرح‌های پکیج پیشرو به سمت پوشش انتخابی تنها مناطق خاصی از بسته برای محافظت EMI حرکت می‌کنند، نه اینکه کل قسمت بیرونی بسته را با یک بسته کامل بپوشانند. علاوه بر محافظ خارجی EMI، دستگاه‌های SiP جدید به محافظ داخلی اضافی که مستقیماً در بسته تعبیه شده است نیاز دارند تا به درستی اجزای مختلف را از یکدیگر در همان بسته جدا کنند.
روش اصلی برای ایجاد محافظ EMI روی بسته‌های قطعات قالب‌گیری شده یا دستگاه‌های SiP قالب‌گیری شده، اسپری کردن چندین لایه فلز بر روی سطح است. با کندوپاش، پوشش های یکنواخت بسیار نازک از فلز خالص یا آلیاژهای فلزی را می توان بر روی سطوح بسته بندی با ضخامت 1 تا 7 میکرومتر رسوب داد. از آنجایی که فرآیند کندوپاش قادر به رسوب فلزات در سطح آنگستروم است، خواص الکتریکی پوشش‌های آن تاکنون برای کاربردهای محافظ معمولی مؤثر بوده است.
با این حال، با افزایش نیاز به حفاظت، کندوپاش دارای معایب ذاتی قابل توجهی است که مانع از استفاده آن به عنوان یک روش مقیاس پذیر برای تولید کنندگان و توسعه دهندگان می شود. هزینه سرمایه اولیه تجهیزات اسپری بسیار بالا است، در محدوده میلیون دلاری. با توجه به فرآیند چند محفظه ای، خط تجهیزات اسپری به مساحت وسیعی نیاز دارد و نیاز به املاک اضافی با یک سیستم انتقال کاملاً یکپارچه را افزایش می دهد. شرایط محفظه کندوپاش معمولی می تواند به محدوده 400 درجه سانتیگراد برسد زیرا تحریک پلاسما مواد را از هدف کندوپاش به زیرلایه پرتاب می کند. بنابراین، برای کاهش دماهای تجربه شده، به یک وسیله نصب "صفحه سرد" برای خنک کردن بستر نیاز است. در طول فرآیند رسوب گذاری، فلز بر روی یک بستر معین رسوب می کند، اما، به عنوان یک قاعده، ضخامت پوشش دیوارهای جانبی عمودی یک بسته سه بعدی معمولاً تا 60٪ در مقایسه با ضخامت لایه سطح بالایی است.
در نهایت، با توجه به این واقعیت که کندوپاش یک فرآیند رسوب گذاری مستقیم است، ذرات فلزی را نمی توان به طور انتخابی یا باید در زیر سازه ها و توپولوژی های آویزان رسوب کرد، که می تواند علاوه بر تجمع آن در داخل دیواره های محفظه منجر به تلفات قابل توجه مواد شود. بنابراین، به نگهداری زیادی نیاز دارد. اگر قرار است نواحی خاصی از یک زیرلایه مشخص باقی بماند یا به محافظ EMI نیاز نباشد، بستر نیز باید از قبل ماسک شود.
کاغذ سفید: هنگام حرکت از تولید مجموعه کوچک به مجموعه بزرگ، بهینه سازی توان عملیاتی چندین دسته از محصولات مختلف برای به حداکثر رساندن بهره وری تولید بسیار مهم است. استفاده از خط کلی… مشاهده کاغذ سفید