ईएमआई परिरक्षण सामग्री का वितरण: स्पटरिंग का एक विकल्प

इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों को विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) से बचाना एक गर्म विषय बन गया है। 5G मानकों में तकनीकी प्रगति, मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए वायरलेस चार्जिंग, चेसिस में एंटीना एकीकरण, और सिस्टम इन पैकेज (SiP) की शुरूआत घटक पैकेजों और बड़े मॉड्यूलर अनुप्रयोगों में बेहतर ईएमआई परिरक्षण और अलगाव की आवश्यकता को बढ़ा रही है। अनुरूप परिरक्षण के लिए, पैकेज की बाहरी सतहों के लिए ईएमआई परिरक्षण सामग्री मुख्य रूप से आंतरिक पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए प्रीपैकेजिंग तकनीक का उपयोग करके भौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी) प्रक्रियाओं का उपयोग करके जमा की जाती है। हालाँकि, स्प्रे तकनीक की स्केलेबिलिटी और लागत के मुद्दों के साथ-साथ उपभोग्य सामग्रियों में प्रगति, ईएमआई परिरक्षण के लिए वैकल्पिक स्प्रे तरीकों पर विचार करने के लिए प्रेरित कर रही है।
लेखक स्ट्रिप्स और बड़े SiP पैकेजों पर व्यक्तिगत घटकों की बाहरी सतहों पर ईएमआई ढाल सामग्री लगाने के लिए स्प्रे कोटिंग प्रक्रियाओं के विकास पर चर्चा करेंगे। उद्योग के लिए नव विकसित और बेहतर सामग्रियों और उपकरणों का उपयोग करते हुए, एक ऐसी प्रक्रिया का प्रदर्शन किया गया है जो 10 माइक्रोन से कम मोटे पैकेजों पर एक समान कवरेज प्रदान करती है और पैकेज कोनों और पैकेज साइडवॉल के आसपास एक समान कवरेज प्रदान करती है। पार्श्व दीवार की मोटाई का अनुपात 1:1। आगे के शोध से पता चला है कि घटक पैकेजों पर ईएमआई ढाल लगाने की विनिर्माण लागत को स्प्रे दर में वृद्धि और पैकेज के विशिष्ट क्षेत्रों में चुनिंदा कोटिंग्स लगाने से कम किया जा सकता है। इसके अलावा, उपकरण की कम पूंजी लागत और छिड़काव उपकरण की तुलना में छिड़काव उपकरण के लिए कम सेट-अप समय उत्पादन क्षमता बढ़ाने की क्षमता में सुधार करता है।
मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स की पैकेजिंग करते समय, SiP मॉड्यूल के कुछ निर्माताओं को विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से बचाने के लिए SiP के अंदर के घटकों को एक दूसरे से और बाहर से अलग करने की समस्या का सामना करना पड़ता है। आंतरिक घटकों के चारों ओर खांचे काटे जाते हैं और केस के अंदर एक छोटा फैराडे पिंजरा बनाने के लिए खांचे पर प्रवाहकीय पेस्ट लगाया जाता है। जैसे-जैसे खाई का डिज़ाइन संकरा होता जाता है, खाई को भरने वाली सामग्री के स्थान की मात्रा और सटीकता को नियंत्रित करना आवश्यक होता है। नवीनतम उन्नत ब्लास्टिंग उत्पाद मात्रा को नियंत्रित करते हैं और संकीर्ण वायु प्रवाह चौड़ाई सटीक खाई भरना सुनिश्चित करती है। अंतिम चरण में, इन पेस्ट से भरी खाइयों के शीर्षों को बाहरी ईएमआई परिरक्षण कोटिंग लगाकर एक साथ चिपका दिया जाता है। स्प्रे कोटिंग स्पटरिंग उपकरण के उपयोग से जुड़ी समस्याओं को हल करती है और बेहतर ईएमआई सामग्री और जमाव उपकरण का लाभ उठाती है, जिससे कुशल आंतरिक पैकेजिंग विधियों का उपयोग करके एसआईपी पैकेज का निर्माण किया जा सकता है।
हाल के वर्षों में, ईएमआई परिरक्षण एक प्रमुख चिंता का विषय बन गया है। 5G वायरलेस तकनीक को धीरे-धीरे मुख्यधारा में अपनाने और 5G द्वारा इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) और मिशन-महत्वपूर्ण संचार में लाए जाने वाले भविष्य के अवसरों के साथ, इलेक्ट्रॉनिक घटकों और असेंबलियों को विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से प्रभावी ढंग से बचाने की आवश्यकता बढ़ गई है। आवश्यक। आगामी 5G वायरलेस मानक के साथ, प्रौद्योगिकी अपनाए जाने पर 600 मेगाहर्ट्ज से 6 गीगाहर्ट्ज और मिलीमीटर वेव बैंड में सिग्नल आवृत्तियां अधिक सामान्य और शक्तिशाली हो जाएंगी। कुछ प्रस्तावित उपयोग के मामलों और कार्यान्वयन में कम दूरी पर संचार बनाए रखने में मदद के लिए कार्यालय भवनों या सार्वजनिक परिवहन के लिए खिड़की के शीशे शामिल हैं।
क्योंकि 5G आवृत्तियों को दीवारों और अन्य कठोर वस्तुओं को भेदने में कठिनाई होती है, अन्य प्रस्तावित कार्यान्वयन में पर्याप्त कवरेज प्रदान करने के लिए घरों और कार्यालय भवनों में रिपीटर्स शामिल हैं। इन सभी कार्रवाइयों से 5G फ़्रीक्वेंसी बैंड में सिग्नलों की व्यापकता में वृद्धि होगी और इन फ़्रीक्वेंसी बैंड और उनके हार्मोनिक्स में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के संपर्क में आने का जोखिम बढ़ जाएगा।
सौभाग्य से, बाहरी घटकों और सिस्टम-इन-पैकेज (SiP) उपकरणों (चित्र 1) पर एक पतली, प्रवाहकीय धातु कोटिंग लगाकर ईएमआई को बचाया जा सकता है। अतीत में, ईएमआई परिरक्षण को घटकों के समूहों के चारों ओर मुद्रांकित धातु के डिब्बे रखकर, या व्यक्तिगत घटकों पर परिरक्षण टेप लगाकर लागू किया गया है। हालाँकि, जैसे-जैसे पैकेज और अंतिम उपकरण छोटे होते जा रहे हैं, यह परिरक्षण दृष्टिकोण आकार की सीमाओं और विविध, गैर-ऑर्थोगोनल पैकेज अवधारणाओं को संभालने के लचीलेपन के कारण अस्वीकार्य हो जाता है जो मोबाइल और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स में तेजी से उपयोग किए जा रहे हैं।
इसी तरह, कुछ प्रमुख पैकेज डिज़ाइन पूरे पैकेज के साथ पैकेज के पूरे बाहरी हिस्से को कवर करने के बजाय, ईएमआई परिरक्षण के लिए पैकेज के केवल कुछ क्षेत्रों को चुनिंदा रूप से कवर करने की ओर बढ़ रहे हैं। बाहरी ईएमआई परिरक्षण के अलावा, नए SiP उपकरणों को एक ही पैकेज में विभिन्न घटकों को एक दूसरे से ठीक से अलग करने के लिए सीधे पैकेज में निर्मित अतिरिक्त अंतर्निहित परिरक्षण की आवश्यकता होती है।
मोल्डेड घटक पैकेजों या मोल्डेड SiP उपकरणों पर ईएमआई परिरक्षण बनाने की मुख्य विधि सतह पर धातु की कई परतों को स्प्रे करना है। स्पटरिंग द्वारा, पैकेज सतहों पर 1 से 7 माइक्रोमीटर की मोटाई के साथ शुद्ध धातु या धातु मिश्र धातुओं की बहुत पतली समान कोटिंग जमा की जा सकती है। क्योंकि स्पटरिंग प्रक्रिया एंगस्ट्रॉम स्तर पर धातुओं को जमा करने में सक्षम है, इसके कोटिंग्स के विद्युत गुण अब तक विशिष्ट परिरक्षण अनुप्रयोगों के लिए प्रभावी रहे हैं।
हालाँकि, जैसे-जैसे सुरक्षा की आवश्यकता बढ़ती है, स्पटरिंग में महत्वपूर्ण अंतर्निहित नुकसान होते हैं जो इसे निर्माताओं और डेवलपर्स के लिए एक स्केलेबल विधि के रूप में उपयोग करने से रोकते हैं। स्प्रे उपकरण की प्रारंभिक पूंजी लागत बहुत अधिक है, लाखों डॉलर की सीमा में। बहु-कक्षीय प्रक्रिया के कारण, स्प्रे उपकरण लाइन के लिए एक बड़े क्षेत्र की आवश्यकता होती है और पूरी तरह से एकीकृत हस्तांतरण प्रणाली के साथ अतिरिक्त अचल संपत्ति की आवश्यकता बढ़ जाती है। विशिष्ट स्पटर चैम्बर की स्थिति 400 डिग्री सेल्सियस रेंज तक पहुंच सकती है क्योंकि प्लाज्मा उत्तेजना स्पटर लक्ष्य से सब्सट्रेट तक सामग्री को स्पटर करती है; इसलिए, अनुभव किए गए तापमान को कम करने के लिए सब्सट्रेट को ठंडा करने के लिए एक "कोल्ड प्लेट" माउंटिंग फिक्स्चर की आवश्यकता होती है। जमाव प्रक्रिया के दौरान, धातु को किसी दिए गए सब्सट्रेट पर जमा किया जाता है, लेकिन, एक नियम के रूप में, 3डी पैकेज की ऊर्ध्वाधर साइड की दीवारों की कोटिंग की मोटाई ऊपरी सतह परत की मोटाई की तुलना में आमतौर पर 60% तक होती है।
अंत में, इस तथ्य के कारण कि स्पटरिंग एक लाइन-ऑफ़-विज़न जमाव प्रक्रिया है, धातु के कणों को चुनिंदा रूप से नहीं किया जा सकता है या ओवरहैंगिंग संरचनाओं और टोपोलॉजी के तहत जमा किया जाना चाहिए, जिससे चैम्बर की दीवारों के अंदर इसके संचय के अलावा महत्वपूर्ण सामग्री हानि हो सकती है; इस प्रकार, इसे बहुत अधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है। यदि किसी दिए गए सब्सट्रेट के कुछ क्षेत्रों को खुला छोड़ना है या ईएमआई परिरक्षण की आवश्यकता नहीं है, तो सब्सट्रेट को भी पूर्व-मास्क किया जाना चाहिए।
इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों को विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) से बचाना एक गर्म विषय बन गया है। 5G मानकों में तकनीकी प्रगति, मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए वायरलेस चार्जिंग, चेसिस में एंटीना एकीकरण, और सिस्टम इन पैकेज (SiP) की शुरूआत घटक पैकेजों और बड़े मॉड्यूलर अनुप्रयोगों में बेहतर ईएमआई परिरक्षण और अलगाव की आवश्यकता को बढ़ा रही है। अनुरूप परिरक्षण के लिए, पैकेज की बाहरी सतहों के लिए ईएमआई परिरक्षण सामग्री मुख्य रूप से आंतरिक पैकेजिंग अनुप्रयोगों के लिए प्रीपैकेजिंग तकनीक का उपयोग करके भौतिक वाष्प जमाव (पीवीडी) प्रक्रियाओं का उपयोग करके जमा की जाती है। हालाँकि, स्प्रे तकनीक की स्केलेबिलिटी और लागत के मुद्दों के साथ-साथ उपभोग्य सामग्रियों में प्रगति, ईएमआई परिरक्षण के लिए वैकल्पिक स्प्रे तरीकों पर विचार करने के लिए प्रेरित कर रही है।
लेखक स्ट्रिप्स और बड़े SiP पैकेजों पर व्यक्तिगत घटकों की बाहरी सतहों पर ईएमआई ढाल सामग्री लगाने के लिए स्प्रे कोटिंग प्रक्रियाओं के विकास पर चर्चा करेंगे। उद्योग के लिए नव विकसित और बेहतर सामग्रियों और उपकरणों का उपयोग करते हुए, एक ऐसी प्रक्रिया का प्रदर्शन किया गया है जो 10 माइक्रोन से कम मोटे पैकेजों पर एक समान कवरेज प्रदान करती है और पैकेज कोनों और पैकेज साइडवॉल के आसपास एक समान कवरेज प्रदान करती है। पार्श्व दीवार की मोटाई का अनुपात 1:1। आगे के शोध से पता चला है कि घटक पैकेजों पर ईएमआई ढाल लगाने की विनिर्माण लागत को स्प्रे दर में वृद्धि और पैकेज के विशिष्ट क्षेत्रों में चुनिंदा कोटिंग्स लगाने से कम किया जा सकता है। इसके अलावा, उपकरण की कम पूंजी लागत और छिड़काव उपकरण की तुलना में छिड़काव उपकरण के लिए कम सेट-अप समय उत्पादन क्षमता बढ़ाने की क्षमता में सुधार करता है।
मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स की पैकेजिंग करते समय, SiP मॉड्यूल के कुछ निर्माताओं को विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से बचाने के लिए SiP के अंदर के घटकों को एक दूसरे से और बाहर से अलग करने की समस्या का सामना करना पड़ता है। आंतरिक घटकों के चारों ओर खांचे काटे जाते हैं और केस के अंदर एक छोटा फैराडे पिंजरा बनाने के लिए खांचे पर प्रवाहकीय पेस्ट लगाया जाता है। जैसे-जैसे खाई का डिज़ाइन संकरा होता जाता है, खाई को भरने वाली सामग्री के स्थान की मात्रा और सटीकता को नियंत्रित करना आवश्यक होता है। नवीनतम उन्नत ब्लास्टिंग उत्पाद मात्रा और संकीर्ण वायु प्रवाह चौड़ाई को नियंत्रित करते हुए सटीक खाई भरना सुनिश्चित करते हैं। अंतिम चरण में, इन पेस्ट से भरी खाइयों के शीर्षों को बाहरी ईएमआई परिरक्षण कोटिंग लगाकर एक साथ चिपका दिया जाता है। स्प्रे कोटिंग स्पटरिंग उपकरण के उपयोग से जुड़ी समस्याओं को हल करती है और बेहतर ईएमआई सामग्री और जमाव उपकरण का लाभ उठाती है, जिससे कुशल आंतरिक पैकेजिंग विधियों का उपयोग करके एसआईपी पैकेज का निर्माण किया जा सकता है।
हाल के वर्षों में, ईएमआई परिरक्षण एक प्रमुख चिंता का विषय बन गया है। 5G वायरलेस तकनीक को धीरे-धीरे मुख्यधारा में अपनाने और 5G द्वारा इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT) और मिशन-महत्वपूर्ण संचार में लाए जाने वाले भविष्य के अवसरों के साथ, इलेक्ट्रॉनिक घटकों और असेंबलियों को विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप से प्रभावी ढंग से बचाने की आवश्यकता बढ़ गई है। आवश्यक। आगामी 5G वायरलेस मानक के साथ, प्रौद्योगिकी अपनाए जाने पर 600 मेगाहर्ट्ज से 6 गीगाहर्ट्ज और मिलीमीटर वेव बैंड में सिग्नल आवृत्तियां अधिक सामान्य और शक्तिशाली हो जाएंगी। कुछ प्रस्तावित उपयोग के मामलों और कार्यान्वयन में कम दूरी पर संचार बनाए रखने में मदद के लिए कार्यालय भवनों या सार्वजनिक परिवहन के लिए खिड़की के शीशे शामिल हैं।
क्योंकि 5G आवृत्तियों को दीवारों और अन्य कठोर वस्तुओं को भेदने में कठिनाई होती है, अन्य प्रस्तावित कार्यान्वयन में पर्याप्त कवरेज प्रदान करने के लिए घरों और कार्यालय भवनों में रिपीटर्स शामिल हैं। इन सभी कार्रवाइयों से 5G फ़्रीक्वेंसी बैंड में सिग्नलों की व्यापकता में वृद्धि होगी और इन फ़्रीक्वेंसी बैंड और उनके हार्मोनिक्स में विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप के संपर्क में आने का जोखिम बढ़ जाएगा।
सौभाग्य से, बाहरी घटकों और सिस्टम-इन-पैकेज (SiP) उपकरणों (चित्र 1) पर एक पतली, प्रवाहकीय धातु कोटिंग लगाकर ईएमआई को बचाया जा सकता है। अतीत में, ईएमआई परिरक्षण को घटकों के समूहों के चारों ओर मुद्रांकित धातु के डिब्बे रखकर, या कुछ घटकों पर परिरक्षण टेप लगाकर लागू किया गया है। हालाँकि, जैसे-जैसे पैकेज और अंतिम उपकरण छोटे होते जा रहे हैं, यह परिरक्षण दृष्टिकोण आकार सीमाओं और गैर-ऑर्थोगोनल पैकेज अवधारणाओं की विविधता को संभालने के लचीलेपन के कारण अस्वीकार्य हो जाता है जो मोबाइल और पहनने योग्य इलेक्ट्रॉनिक्स में तेजी से पाए जाते हैं।
इसी तरह, कुछ प्रमुख पैकेज डिज़ाइन पूरे पैकेज के साथ पैकेज के पूरे बाहरी हिस्से को कवर करने के बजाय, ईएमआई परिरक्षण के लिए पैकेज के केवल कुछ क्षेत्रों को चुनिंदा रूप से कवर करने की ओर बढ़ रहे हैं। बाहरी ईएमआई परिरक्षण के अलावा, नए SiP उपकरणों को एक ही पैकेज में विभिन्न घटकों को एक दूसरे से ठीक से अलग करने के लिए सीधे पैकेज में निर्मित अतिरिक्त अंतर्निहित परिरक्षण की आवश्यकता होती है।
मोल्डेड घटक पैकेजों या मोल्डेड SiP उपकरणों पर ईएमआई परिरक्षण बनाने की मुख्य विधि सतह पर धातु की कई परतों को स्प्रे करना है। स्पटरिंग द्वारा, पैकेज सतहों पर 1 से 7 माइक्रोमीटर की मोटाई के साथ शुद्ध धातु या धातु मिश्र धातुओं की बहुत पतली समान कोटिंग जमा की जा सकती है। क्योंकि स्पटरिंग प्रक्रिया एंगस्ट्रॉम स्तर पर धातुओं को जमा करने में सक्षम है, इसके कोटिंग्स के विद्युत गुण अब तक विशिष्ट परिरक्षण अनुप्रयोगों के लिए प्रभावी रहे हैं।
हालाँकि, जैसे-जैसे सुरक्षा की आवश्यकता बढ़ती है, स्पटरिंग में महत्वपूर्ण अंतर्निहित नुकसान होते हैं जो इसे निर्माताओं और डेवलपर्स के लिए एक स्केलेबल विधि के रूप में उपयोग करने से रोकते हैं। स्प्रे उपकरण की प्रारंभिक पूंजी लागत बहुत अधिक है, लाखों डॉलर की सीमा में। बहु-कक्षीय प्रक्रिया के कारण, स्प्रे उपकरण लाइन के लिए एक बड़े क्षेत्र की आवश्यकता होती है और पूरी तरह से एकीकृत हस्तांतरण प्रणाली के साथ अतिरिक्त अचल संपत्ति की आवश्यकता बढ़ जाती है। विशिष्ट स्पटर चैम्बर की स्थिति 400 डिग्री सेल्सियस रेंज तक पहुंच सकती है क्योंकि प्लाज्मा उत्तेजना स्पटर लक्ष्य से सब्सट्रेट तक सामग्री को स्पटर करती है; इसलिए, अनुभव किए गए तापमान को कम करने के लिए सब्सट्रेट को ठंडा करने के लिए एक "कोल्ड प्लेट" माउंटिंग फिक्स्चर की आवश्यकता होती है। जमाव प्रक्रिया के दौरान, धातु को किसी दिए गए सब्सट्रेट पर जमा किया जाता है, लेकिन, एक नियम के रूप में, 3डी पैकेज की ऊर्ध्वाधर साइड की दीवारों की कोटिंग की मोटाई ऊपरी सतह परत की मोटाई की तुलना में आमतौर पर 60% तक होती है।
अंत में, इस तथ्य के कारण कि स्पटरिंग एक लाइन-ऑफ़-विज़न जमाव प्रक्रिया है, धातु के कणों को चुनिंदा रूप से नहीं किया जा सकता है या ओवरहैंगिंग संरचनाओं और टोपोलॉजी के तहत जमा किया जाना चाहिए, जिसके परिणामस्वरूप कक्ष की दीवारों के अंदर इसके संचय के अलावा महत्वपूर्ण सामग्री हानि हो सकती है; इस प्रकार, इसे बहुत अधिक रखरखाव की आवश्यकता होती है। यदि किसी दिए गए सब्सट्रेट के कुछ क्षेत्रों को खुला छोड़ना है या ईएमआई परिरक्षण की आवश्यकता नहीं है, तो सब्सट्रेट को भी पूर्व-मास्क किया जाना चाहिए।
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