電子システムを電磁干渉 (EMI) から保護することが話題になっています。 5G 規格の技術進歩、モバイル電子機器のワイヤレス充電、シャーシへのアンテナの統合、システム イン パッケージ (SiP) の導入により、コンポーネント パッケージや大規模なモジュラー アプリケーションにおける EMI シールドと絶縁の向上のニーズが高まっています。コンフォーマルシールドの場合、パッケージの外面の EMI シールド材料は主に、内部パッケージング用途のプリパッケージング技術を使用した物理蒸着 (PVD) プロセスを使用して蒸着されます。しかし、スプレー技術の拡張性とコストの問題、および消耗品の進歩により、EMI シールドのための代替スプレー方法の検討が行われています。
著者らは、ストリップおよび大型の SiP パッケージ上の個々のコンポーネントの外面に EMI シールド材料を塗布するためのスプレー コーティング プロセスの開発について説明します。業界向けに新しく開発され改良された材料と装置を使用して、厚さ 10 ミクロン未満のパッケージを均一に被覆し、パッケージの角とパッケージの側壁の周囲を均一に被覆するプロセスが実証されました。側壁の厚さの比率は 1:1。さらなる研究により、コンポーネント パッケージに EMI シールドを適用する製造コストは、スプレー速度を上げ、パッケージの特定の領域に選択的にコーティングを適用することによって削減できることがわかりました。さらに、スプレー装置に比べて装置の資本コストが低く、セットアップ時間が短いため、生産能力を向上させる能力が向上します。
モバイル電子機器をパッケージする場合、SiP モジュールの一部のメーカーは、電磁干渉から保護するために、SiP 内のコンポーネントを相互に、また外部から絶縁するという問題に直面しています。内部コンポーネントの周囲に溝が切り込まれ、その溝に導電性ペーストが塗布されて、ケース内に小さなファラデーケージが作成されます。トレンチの設計が狭くなるにつれて、トレンチを埋める材料の量と配置の精度を制御する必要があります。最新の高度なブラスト製品は量を制御し、狭いエアフロー幅により正確なトレンチ充填を保証します。最後のステップでは、外部の EMI シールド コーティングを適用して、これらのペーストで満たされたトレンチの上部を接着します。スプレー コーティングは、スパッタリング装置の使用に関連する問題を解決し、改良された EMI 材料と蒸着装置を活用して、効率的な内部パッケージング方法を使用して SiP パッケージを製造できるようにします。
近年、EMIシールドが大きな関心事となっています。 5G ワイヤレス技術が徐々に主流となり、5G がモノのインターネット (IoT) やミッションクリティカルな通信にもたらす将来の機会により、電子部品やアセンブリを電磁干渉から効果的に保護する必要性が高まっています。不可欠。今後の 5G 無線規格では、この技術が採用されるにつれて、600 MHz ～ 6 GHz およびミリ波帯の信号周波数がより一般的かつ強力になります。提案されているユースケースと実装の中には、短距離での通信を維持するためにオフィスビルや公共交通機関の窓ガラスが含まれています。
5G 周波数は壁やその他の硬い物体を透過するのが難しいため、他の提案されている実装には、適切なカバレッジを提供するために家庭やオフィスビルに中継器を組み込むことが考えられます。これらすべての措置は、5G 周波数帯域の信号の蔓延を増加させ、これらの周波数帯域とその高調波での電磁干渉にさらされるリスクの増加につながります。
幸いなことに、外部コンポーネントやシステムインパッケージ (SiP) デバイスに薄い導電性金属コーティングを施すことで、EMI をシールドできます (図 1)。これまで、EMI シールドは、コンポーネントのグループの周囲に打ち抜き金属缶を配置するか、個々のコンポーネントにシールド テープを貼り付けることによって適用されてきました。しかし、パッケージやエンドデバイスの小型化が進むにつれて、サイズの制限や、モバイルおよびウェアラブルエレクトロニクスで使用されることが増えている多様な非直交パッケージコンセプトを処理する柔軟性の理由から、このシールドアプローチは受け入れられなくなります。
同様に、一部の主要なパッケージ設計では、パッケージの外側全体を完全なパッケージで覆うのではなく、EMI シールドのためにパッケージの特定の領域のみを選択的に覆う方向に進んでいます。新しい SiP デバイスでは、外部 EMI シールドに加えて、同じパッケージ内のさまざまなコンポーネントを相互に適切に分離するために、パッケージに直接組み込まれた追加の内蔵シールドが必要です。
成形コンポーネント パッケージまたは成形 SiP デバイスに EMI シールドを作成する主な方法は、表面に複数の金属層をスプレーすることです。スパッタリングにより、純粋な金属または金属合金の非常に薄く均一なコーティングをパッケージ表面に 1 ～ 7 μm の厚さで堆積できます。スパッタリングプロセスはオングストロームレベルで金属を堆積できるため、そのコーティングの電気的特性はこれまでのところ、一般的なシールド用途に効果的です。
しかし、保護の必要性が高まるにつれ、スパッタリングには重大な固有の欠点があり、製造業者や開発者にとって拡張可能な方法としての使用が妨げられています。スプレー装置の初期資本コストは非常に高く、数百万ドルの範囲にあります。マルチチャンバープロセスのため、スプレー装置ラインには広い面積が必要となり、完全に統合された移送システムを備えた追加のスペースの必要性がさらに高まります。プラズマ励起によって材料がスパッタ ターゲットから基板にスパッタリングされるため、一般的なスパッタ チャンバの条件は 400°C の範囲に達することがあります。したがって、基板を冷却して体感温度を下げるために「コールド プレート」取り付け治具が必要です。堆積プロセス中、金属は特定の基板上に堆積されますが、通常、3D パッケージの垂直側壁のコーティングの厚さは、上部表面層の厚さと比較して最大 60% になります。
最後に、スパッタリングは見通し内堆積プロセスであるという事実により、金属粒子を選択的に堆積させることができないか、張り出した構造やトポロジーの下に堆積する必要があるため、チャンバー壁内に金属粒子が蓄積するだけでなく、重大な材料損失が発生する可能性があります。したがって、多くのメンテナンスが必要になります。特定の基板の特定の領域を露出したままにする場合、または EMI シールドが必要ない場合は、基板も事前にマスクする必要があります。
電子システムを電磁干渉 (EMI) から保護することが話題になっています。 5G 規格の技術進歩、モバイル電子機器のワイヤレス充電、シャーシへのアンテナの統合、システム イン パッケージ (SiP) の導入により、コンポーネント パッケージや大規模なモジュラー アプリケーションにおける EMI シールドと絶縁の向上のニーズが高まっています。コンフォーマルシールドの場合、パッケージの外面の EMI シールド材料は主に、内部パッケージング用途のプリパッケージング技術を使用した物理蒸着 (PVD) プロセスを使用して蒸着されます。しかし、スプレー技術の拡張性とコストの問題、および消耗品の進歩により、EMI シールドのための代替スプレー方法の検討が行われています。
著者らは、ストリップおよび大型の SiP パッケージ上の個々のコンポーネントの外面に EMI シールド材料を塗布するためのスプレー コーティング プロセスの開発について説明します。業界向けに新しく開発され改良された材料と装置を使用して、厚さ 10 ミクロン未満のパッケージを均一に被覆し、パッケージの角とパッケージの側壁の周囲を均一に被覆するプロセスが実証されました。側壁の厚さの比率は 1:1。さらなる研究により、コンポーネント パッケージに EMI シールドを適用する製造コストは、スプレー速度を上げ、パッケージの特定の領域に選択的にコーティングを適用することによって削減できることがわかりました。さらに、スプレー装置に比べて装置の資本コストが低く、セットアップ時間が短いため、生産能力を向上させる能力が向上します。
モバイル電子機器をパッケージする場合、SiP モジュールの一部のメーカーは、電磁干渉から保護するために、SiP 内のコンポーネントを相互に、また外部から絶縁するという問題に直面しています。内部コンポーネントの周囲に溝が切り込まれ、その溝に導電性ペーストが塗布されて、ケース内に小さなファラデーケージが作成されます。トレンチの設計が狭くなるにつれて、トレンチを埋める材料の量と配置の精度を制御する必要があります。最新の高度なブラスト製品は、量を制御し、狭いエアフロー幅で正確なトレンチ充填を保証します。最後のステップでは、外部の EMI シールド コーティングを適用して、これらのペーストで満たされたトレンチの上部を接着します。スプレー コーティングは、スパッタリング装置の使用に関連する問題を解決し、改良された EMI 材料と蒸着装置を活用して、効率的な内部パッケージング方法を使用して SiP パッケージを製造できるようにします。
近年、EMIシールドが大きな関心事となっています。 5G ワイヤレス技術が徐々に主流となり、5G がモノのインターネット (IoT) やミッションクリティカルな通信にもたらす将来の機会により、電子部品やアセンブリを電磁干渉から効果的に保護する必要性が高まっています。不可欠。今後の 5G 無線規格では、この技術が採用されるにつれて、600 MHz ～ 6 GHz およびミリ波帯の信号周波数がより一般的かつ強力になります。提案されているユースケースと実装の中には、短距離での通信を維持するためにオフィスビルや公共交通機関の窓ガラスが含まれています。
5G 周波数は壁やその他の硬い物体を透過するのが難しいため、他の提案されている実装には、適切なカバレッジを提供するために家庭やオフィスビルに中継器を組み込むことが考えられます。これらすべての措置は、5G 周波数帯域の信号の蔓延を増加させ、これらの周波数帯域とその高調波での電磁干渉にさらされるリスクの増加につながります。
幸いなことに、外部コンポーネントやシステムインパッケージ (SiP) デバイスに薄い導電性金属コーティングを施すことで、EMI をシールドできます (図 1)。これまで、EMI シールドは、コンポーネントのグループの周りに打ち抜き金属缶を配置するか、特定のコンポーネントにシールド テープを貼り付けることによって適用されてきました。しかし、パッケージやエンドデバイスの小型化が進むにつれて、サイズの制限や、モバイルおよびウェアラブルエレクトロニクスでますます多く見られるさまざまな非直交パッケージコンセプトを処理する柔軟性のせいで、このシールドアプローチは受け入れられなくなります。
同様に、一部の主要なパッケージ設計では、パッケージの外側全体を完全なパッケージで覆うのではなく、EMI シールドのためにパッケージの特定の領域のみを選択的に覆う方向に進んでいます。新しい SiP デバイスでは、外部 EMI シールドに加えて、同じパッケージ内のさまざまなコンポーネントを相互に適切に分離するために、パッケージに直接組み込まれた追加の内蔵シールドが必要です。
成形コンポーネント パッケージまたは成形 SiP デバイスに EMI シールドを作成する主な方法は、表面に複数の金属層をスプレーすることです。スパッタリングにより、純粋な金属または金属合金の非常に薄く均一なコーティングをパッケージ表面に 1 ～ 7 μm の厚さで堆積できます。スパッタリングプロセスはオングストロームレベルで金属を堆積できるため、そのコーティングの電気的特性はこれまでのところ、一般的なシールド用途に効果的です。
しかし、保護の必要性が高まるにつれ、スパッタリングには重大な固有の欠点があり、製造業者や開発者にとって拡張可能な方法としての使用が妨げられています。スプレー装置の初期資本コストは非常に高く、数百万ドルの範囲にあります。マルチチャンバープロセスのため、スプレー装置ラインには広い面積が必要となり、完全に統合された移送システムを備えた追加のスペースの必要性がさらに高まります。プラズマ励起によって材料がスパッタ ターゲットから基板にスパッタリングされるため、一般的なスパッタ チャンバの条件は 400°C の範囲に達することがあります。したがって、基板を冷却して体感温度を下げるために「コールド プレート」取り付け治具が必要です。堆積プロセス中、金属は特定の基板上に堆積されますが、通常、3D パッケージの垂直側壁のコーティングの厚さは、上部表面層の厚さと比較して最大 60% になります。
最後に、スパッタリングは見通し内堆積プロセスであるという事実により、金属粒子を選択的に堆積させることができないか、張り出した構造やトポロジーの下に堆積する必要があり、その結果、チャンバー壁内に金属粒子が蓄積するだけでなく、重大な材料損失が発生する可能性があります。したがって、多くのメンテナンスが必要になります。特定の基板の特定の領域を露出したままにする場合、または EMI シールドが必要ない場合は、基板も事前にマスクする必要があります。
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投稿時間: 2023 年 4 月 19 日