EMI დამცავი მასალების გავრცელება: ჭურვის ალტერნატივა

ელექტრონული სისტემების დაცვა ელექტრომაგნიტური ჩარევისგან (EMI) გახდა მწვავე თემა. 5G სტანდარტების ტექნოლოგიური მიღწევები, მობილური ელექტრონიკის უსადენო დამუხტვა, ანტენის ინტეგრაცია შასში და System in Package (SiP) დანერგვა იწვევს უკეთესი EMI დაცვისა და იზოლაციის საჭიროებას კომპონენტთა პაკეტებში და უფრო დიდ მოდულურ აპლიკაციებში. კონფორმული დაცვისთვის, EMI დამცავი მასალები შეფუთვის გარე ზედაპირებისთვის ძირითადად დეპონირებულია ფიზიკური ორთქლის დეპონირების (PVD) პროცესების გამოყენებით, წინასწარ შეფუთვის ტექნოლოგიის გამოყენებით შიდა შეფუთვის აპლიკაციებისთვის. თუმცა, შესხურების ტექნოლოგიის მასშტაბურობისა და ღირებულების საკითხები, ისევე როგორც სახარჯო მასალების მიღწევები, იწვევს EMI დამცავი შესხურების ალტერნატიული მეთოდების განხილვას.
ავტორები განიხილავენ სპრეის საფარის პროცესების განვითარებას EMI დამცავი მასალების გამოყენებისთვის ცალკეული კომპონენტების გარე ზედაპირებზე ზოლებზე და უფრო დიდ SiP პაკეტებზე. ინდუსტრიისთვის ახლად შემუშავებული და გაუმჯობესებული მასალებისა და აღჭურვილობის გამოყენებით, აჩვენა პროცესი, რომელიც უზრუნველყოფს ერთგვაროვან დაფარვას 10 მიკრონიზე ნაკლები სისქის პაკეტებზე და ერთგვაროვან დაფარვას პაკეტის კუთხეებისა და პაკეტის გვერდებზე. გვერდითი კედლის სისქის თანაფარდობა 1:1. შემდგომმა კვლევამ აჩვენა, რომ კომპონენტების პაკეტებზე EMI ფარის გამოყენების წარმოების ღირებულება შეიძლება შემცირდეს შესხურების სიჩქარის გაზრდით და შეფუთვის კონკრეტულ უბნებზე საფარების შერჩევითი გამოყენებით. გარდა ამისა, აღჭურვილობის დაბალი კაპიტალური ღირებულება და შესხურების აღჭურვილობის დაყენების უფრო მოკლე დრო შესხურებელ მოწყობილობასთან შედარებით აუმჯობესებს წარმოების სიმძლავრის გაზრდის უნარს.
მობილური ელექტრონიკის შეფუთვისას, SiP მოდულების ზოგიერთი მწარმოებელი აწყდება SiP-ის შიგნით კომპონენტების ერთმანეთისგან და გარედან იზოლირების პრობლემას, ელექტრომაგნიტური ჩარევისგან დასაცავად. ღარები იჭრება შიდა კომპონენტების ირგვლივ და გამტარი პასტა გამოიყენება ღარებზე, რათა შეიქმნას ფარადეის უფრო პატარა გალია კორპუსის შიგნით. თხრილის დიზაინი ვიწროვდება, აუცილებელია თხრილის შევსების მასალის მოცულობისა და სიზუსტის კონტროლი. უახლესი მოწინავე აფეთქების პროდუქტები აკონტროლებს მოცულობას და ჰაერის ნაკადის ვიწრო სიგანე უზრუნველყოფს თხრილის ზუსტ შევსებას. ბოლო საფეხურზე, ამ პასტით სავსე თხრილების ზედა ნაწილი წებოვანია ერთმანეთთან EMI გარე დამცავი საფარის გამოყენებით. Spray Coating აგვარებს დახვეწილი აღჭურვილობის გამოყენებასთან დაკავშირებულ პრობლემებს და სარგებლობს გაუმჯობესებული EMI მასალებითა და დეპონირების აღჭურვილობით, რაც საშუალებას აძლევს SiP პაკეტების დამზადებას ეფექტური შიდა შეფუთვის მეთოდების გამოყენებით.
ბოლო წლების განმავლობაში, EMI დაფარვა გახდა მთავარი პრობლემა. 5G უკაბელო ტექნოლოგიის თანდათანობითი მიღებით და მომავალი შესაძლებლობებით, რომლებსაც 5G მოუტანს ნივთების ინტერნეტს (IoT) და კრიტიკულ კომუნიკაციებს, გაიზარდა ელექტრონული კომპონენტებისა და შეკრებების ეფექტურად დაცვა ელექტრომაგნიტური ჩარევისგან. არსებითი. მოახლოებული 5G უკაბელო სტანდარტით, სიგნალის სიხშირეები 600 MHz-დან 6 GHz-მდე და მილიმეტრიანი ტალღების დიაპაზონში გახდება უფრო გავრცელებული და მძლავრი, როგორც ტექნოლოგია მიიღება. ზოგიერთი შემოთავაზებული გამოყენების შემთხვევა და განხორციელება მოიცავს ფანჯრის მინას საოფისე შენობებისთვის ან საზოგადოებრივი ტრანსპორტისთვის, რაც ხელს უწყობს კომუნიკაციის შენარჩუნებას მოკლე დისტანციებზე.
იმის გამო, რომ 5G სიხშირეებს უჭირთ კედლებსა და სხვა მყარ ობიექტებში შეღწევა, სხვა შემოთავაზებული დანერგვა მოიცავს რეპეტიტორებს სახლებში და საოფისე შენობებში ადექვატური დაფარვის უზრუნველსაყოფად. ყველა ეს ქმედება გამოიწვევს სიგნალების გავრცელების ზრდას 5G სიხშირის ზოლებში და ელექტრომაგნიტური ჩარევის ზემოქმედების მაღალ რისკს ამ სიხშირის ზოლებსა და მათ ჰარმონიაში.
საბედნიეროდ, EMI შეიძლება დაიცვა გარე კომპონენტებზე და System-in-Package (SiP) მოწყობილობებზე თხელი, გამტარი ლითონის საფარის გამოყენებით (სურათი 1). წარსულში, EMI დაფარვა გამოიყენებოდა შტამპიანი ლითონის ქილების ნაწილების ჯგუფების გარშემო მოთავსებით, ან ცალკეულ კომპონენტებზე დამცავი ლენტის გამოყენებით. თუმცა, რადგან პაკეტებისა და ბოლო მოწყობილობების მინიატურიზაცია გრძელდება, ეს დამცავი მიდგომა მიუღებელი ხდება ზომის შეზღუდვისა და მრავალფეროვანი, არაორთოგონალური პაკეტის კონცეფციების დამუშავების მოქნილობის გამო, რომლებიც სულ უფრო ხშირად გამოიყენება მობილურ და ტარებად ელექტრონიკაში.
ანალოგიურად, ზოგიერთი წამყვანი პაკეტის დიზაინი მიდის შერჩევითად დაფარავს პაკეტის მხოლოდ გარკვეულ უბნებს EMI დაცვით, ვიდრე პაკეტის მთელი ექსტერიერის დაფარვის სრული პაკეტით. გარე EMI დაცვის გარდა, ახალი SiP მოწყობილობები საჭიროებენ დამატებით ჩაშენებულ ფარს, რომელიც ჩაშენებულია პირდაპირ პაკეტში, რათა სათანადოდ იზოლირდეს სხვადასხვა კომპონენტები ერთმანეთისგან იმავე პაკეტში.
ჩამოსხმული კომპონენტების პაკეტებზე ან ჩამოსხმულ SiP მოწყობილობებზე EMI ფარის შექმნის მთავარი მეთოდი არის ლითონის რამდენიმე ფენის ზედაპირზე შესხურება. შეფუთვის ზედაპირებზე სუფთა ლითონის ან ლითონის შენადნობების ძალიან თხელი ერთიანი საფარი შეიძლება დატანილი იქნეს 1-დან 7 მკმ სისქით. იმის გამო, რომ დაფქვის პროცესს შეუძლია ლითონების დეპონირება ანგსტრომის დონეზე, მისი საფარების ელექტრული თვისებები აქამდე ეფექტური იყო ტიპიური დამცავი აპლიკაციებისთვის.
თუმცა, როგორც იზრდება დაცვის საჭიროება, sputtering-ს აქვს მნიშვნელოვანი თანდაყოლილი უარყოფითი მხარეები, რაც ხელს უშლის მის გამოყენებას, როგორც მასშტაბირებადი მეთოდი მწარმოებლებისა და დეველოპერებისთვის. სპრეის აღჭურვილობის საწყისი კაპიტალის ღირებულება ძალიან მაღალია, მილიონობით დოლარის დიაპაზონში. მრავალკამერიანი პროცესის გამო, შესხურების აღჭურვილობის ხაზი მოითხოვს დიდ ფართობს და კიდევ უფრო ზრდის დამატებითი უძრავი ქონების საჭიროებას სრულად ინტეგრირებული გადაცემის სისტემით. დამახინჯების კამერის ტიპურმა პირობებმა შეიძლება მიაღწიოს 400°C დიაპაზონს, რადგან პლაზმური აგზნება აფრქვევს მასალას სამიზნედან სუბსტრატამდე; ამიტომ, სუბსტრატის გასაგრილებლად საჭიროა "ცივი ფირფიტის" სამონტაჟო მოწყობილობა, რათა შემცირდეს გამოცდილი ტემპერატურა. დეპონირების პროცესში ლითონი დეპონირდება მოცემულ სუბსტრატზე, მაგრამ, როგორც წესი, 3D პაკეტის ვერტიკალური გვერდითი კედლების საფარის სისქე, როგორც წესი, 60%-მდეა ზედა ზედაპირის ფენის სისქესთან შედარებით.
დაბოლოს, იმის გამო, რომ დაფქვა არის მხედველობითი დეპონირების პროცესი, ლითონის ნაწილაკები არ შეიძლება იყოს შერჩევითი ან უნდა განთავსდეს გადახურული სტრუქტურებისა და ტოპოლოგიების ქვეშ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მასალის მნიშვნელოვანი დანაკარგი გარდა მისი დაგროვების პალატის კედლებში; შესაბამისად, მას დიდი მოვლა სჭირდება. თუ მოცემული სუბსტრატის გარკვეული უბნები უნდა დარჩეს ღიად ან არ არის საჭირო EMI ფარი, სუბსტრატი ასევე წინასწარ უნდა იყოს ნიღბიანი.
ელექტრონული სისტემების დაცვა ელექტრომაგნიტური ჩარევისგან (EMI) გახდა მწვავე თემა. 5G სტანდარტების ტექნოლოგიური მიღწევები, მობილური ელექტრონიკის უსადენო დამუხტვა, ანტენის ინტეგრაცია შასში და System in Package (SiP) დანერგვა იწვევს უკეთესი EMI დაცვისა და იზოლაციის საჭიროებას კომპონენტთა პაკეტებში და უფრო დიდ მოდულურ აპლიკაციებში. კონფორმული დაცვისთვის, EMI დამცავი მასალები შეფუთვის გარე ზედაპირებისთვის ძირითადად დეპონირებულია ფიზიკური ორთქლის დეპონირების (PVD) პროცესების გამოყენებით, წინასწარ შეფუთვის ტექნოლოგიის გამოყენებით შიდა შეფუთვის აპლიკაციებისთვის. თუმცა, შესხურების ტექნოლოგიის მასშტაბურობისა და ღირებულების საკითხები, ისევე როგორც სახარჯო მასალების მიღწევები, იწვევს EMI დამცავი შესხურების ალტერნატიული მეთოდების განხილვას.
ავტორები განიხილავენ სპრეის საფარის პროცესების განვითარებას EMI დამცავი მასალების გამოყენებისთვის ცალკეული კომპონენტების გარე ზედაპირებზე ზოლებზე და უფრო დიდ SiP პაკეტებზე. ინდუსტრიისთვის ახლად შემუშავებული და გაუმჯობესებული მასალებისა და აღჭურვილობის გამოყენებით, აჩვენა პროცესი, რომელიც უზრუნველყოფს ერთგვაროვან დაფარვას 10 მიკრონიზე ნაკლები სისქის პაკეტებზე და ერთგვაროვან დაფარვას პაკეტის კუთხეებისა და პაკეტის გვერდებზე. გვერდითი კედლის სისქის თანაფარდობა 1:1. შემდგომმა კვლევამ აჩვენა, რომ კომპონენტების პაკეტებზე EMI ფარის გამოყენების წარმოების ღირებულება შეიძლება შემცირდეს შესხურების სიჩქარის გაზრდით და შეფუთვის კონკრეტულ უბნებზე საფარების შერჩევითი გამოყენებით. გარდა ამისა, აღჭურვილობის დაბალი კაპიტალური ღირებულება და შესხურების აღჭურვილობის დაყენების უფრო მოკლე დრო შესხურებელ მოწყობილობასთან შედარებით აუმჯობესებს წარმოების სიმძლავრის გაზრდის უნარს.
მობილური ელექტრონიკის შეფუთვისას, SiP მოდულების ზოგიერთი მწარმოებელი აწყდება SiP-ის შიგნით კომპონენტების ერთმანეთისგან და გარედან იზოლირების პრობლემას, ელექტრომაგნიტური ჩარევისგან დასაცავად. ღარები იჭრება შიდა კომპონენტების ირგვლივ და გამტარი პასტა გამოიყენება ღარებზე, რათა შეიქმნას ფარადეის უფრო პატარა გალია კორპუსის შიგნით. თხრილის დიზაინი ვიწროვდება, აუცილებელია თხრილის შევსების მასალის მოცულობისა და სიზუსტის კონტროლი. უახლესი მოწინავე აფეთქების პროდუქტები აკონტროლებს მოცულობას და ჰაერის ნაკადის ვიწრო სიგანეს, უზრუნველყოფს თხრილის ზუსტ შევსებას. ბოლო საფეხურზე, ამ პასტით სავსე თხრილების ზედა ნაწილი წებოვანია ერთმანეთთან EMI გარე დამცავი საფარის გამოყენებით. Spray Coating აგვარებს დახვეწილი აღჭურვილობის გამოყენებასთან დაკავშირებულ პრობლემებს და სარგებლობს გაუმჯობესებული EMI მასალებითა და დეპონირების აღჭურვილობით, რაც საშუალებას აძლევს SiP პაკეტების დამზადებას ეფექტური შიდა შეფუთვის მეთოდების გამოყენებით.
ბოლო წლების განმავლობაში, EMI დაფარვა გახდა მთავარი პრობლემა. 5G უკაბელო ტექნოლოგიის თანდათანობითი მიღებით და მომავალი შესაძლებლობებით, რომლებსაც 5G მოუტანს ნივთების ინტერნეტს (IoT) და კრიტიკულ კომუნიკაციებს, გაიზარდა ელექტრონული კომპონენტებისა და შეკრებების ეფექტურად დაცვა ელექტრომაგნიტური ჩარევისგან. არსებითი. მოახლოებული 5G უკაბელო სტანდარტით, სიგნალის სიხშირეები 600 MHz-დან 6 GHz-მდე და მილიმეტრიანი ტალღების დიაპაზონში გახდება უფრო გავრცელებული და მძლავრი, როგორც ტექნოლოგია მიიღება. ზოგიერთი შემოთავაზებული გამოყენების შემთხვევა და განხორციელება მოიცავს ფანჯრის მინას საოფისე შენობებისთვის ან საზოგადოებრივი ტრანსპორტისთვის, რაც ხელს უწყობს კომუნიკაციის შენარჩუნებას მოკლე დისტანციებზე.
იმის გამო, რომ 5G სიხშირეებს უჭირთ კედლებსა და სხვა მყარ ობიექტებში შეღწევა, სხვა შემოთავაზებული დანერგვა მოიცავს რეპეტიტორებს სახლებში და საოფისე შენობებში ადექვატური დაფარვის უზრუნველსაყოფად. ყველა ეს ქმედება გამოიწვევს სიგნალების გავრცელების ზრდას 5G სიხშირის ზოლებში და ელექტრომაგნიტური ჩარევის ზემოქმედების მაღალ რისკს ამ სიხშირის ზოლებსა და მათ ჰარმონიაში.
საბედნიეროდ, EMI შეიძლება დაიცვა გარე კომპონენტებზე და System-in-Package (SiP) მოწყობილობებზე თხელი, გამტარი ლითონის საფარის გამოყენებით (სურათი 1). წარსულში, EMI დაფარვა გამოიყენებოდა შტამპიანი ლითონის ქილების ნაწილების ჯგუფების გარშემო მოთავსებით, ან გარკვეულ კომპონენტებზე დამცავი ლენტის გამოყენებით. თუმცა, რადგან პაკეტებისა და ბოლო მოწყობილობების მინიატურიზაცია გრძელდება, ეს დამცავი მიდგომა მიუღებელი ხდება ზომების შეზღუდვისა და მოქნილობის გამო სხვადასხვა არაორთოგონალური პაკეტის კონცეფციების დასამუშავებლად, რომლებიც სულ უფრო ხშირად გვხვდება მობილურ და ტარებად ელექტრონიკაში.
ანალოგიურად, ზოგიერთი წამყვანი პაკეტის დიზაინი მიდის შერჩევითად დაფარავს პაკეტის მხოლოდ გარკვეულ უბნებს EMI დაცვით, ვიდრე პაკეტის მთელი ექსტერიერის დაფარვის სრული პაკეტით. გარე EMI დაცვის გარდა, ახალი SiP მოწყობილობები საჭიროებენ დამატებით ჩაშენებულ ფარს, რომელიც ჩაშენებულია პირდაპირ პაკეტში, რათა სათანადოდ იზოლირდეს სხვადასხვა კომპონენტები ერთმანეთისგან იმავე პაკეტში.
ჩამოსხმული კომპონენტების პაკეტებზე ან ჩამოსხმულ SiP მოწყობილობებზე EMI ფარის შექმნის მთავარი მეთოდი არის ლითონის რამდენიმე ფენის ზედაპირზე შესხურება. შეფუთვის ზედაპირებზე სუფთა ლითონის ან ლითონის შენადნობების ძალიან თხელი ერთიანი საფარი შეიძლება დატანილი იქნეს 1-დან 7 მკმ სისქით. იმის გამო, რომ დაფქვის პროცესს შეუძლია ლითონების დეპონირება ანგსტრომის დონეზე, მისი საფარების ელექტრული თვისებები აქამდე ეფექტური იყო ტიპიური დამცავი აპლიკაციებისთვის.
თუმცა, როგორც იზრდება დაცვის საჭიროება, sputtering-ს აქვს მნიშვნელოვანი თანდაყოლილი უარყოფითი მხარეები, რაც ხელს უშლის მის გამოყენებას, როგორც მასშტაბირებადი მეთოდი მწარმოებლებისა და დეველოპერებისთვის. სპრეის აღჭურვილობის საწყისი კაპიტალის ღირებულება ძალიან მაღალია, მილიონობით დოლარის დიაპაზონში. მრავალკამერიანი პროცესის გამო, შესხურების აღჭურვილობის ხაზი მოითხოვს დიდ ფართობს და კიდევ უფრო ზრდის დამატებითი უძრავი ქონების საჭიროებას სრულად ინტეგრირებული გადაცემის სისტემით. დამახინჯების კამერის ტიპურმა პირობებმა შეიძლება მიაღწიოს 400°C დიაპაზონს, რადგან პლაზმური აგზნება აფრქვევს მასალას სამიზნედან სუბსტრატამდე; ამიტომ, სუბსტრატის გასაგრილებლად საჭიროა "ცივი ფირფიტის" სამონტაჟო მოწყობილობა, რათა შემცირდეს გამოცდილი ტემპერატურა. დეპონირების პროცესში ლითონი დეპონირდება მოცემულ სუბსტრატზე, მაგრამ, როგორც წესი, 3D პაკეტის ვერტიკალური გვერდითი კედლების საფარის სისქე, როგორც წესი, 60%-მდეა ზედა ზედაპირის ფენის სისქესთან შედარებით.
დაბოლოს, იმის გამო, რომ დაფქვა არის მხედველობითი დეპონირების პროცესი, ლითონის ნაწილაკები არ შეიძლება იყოს შერჩევითი ან უნდა განთავსდეს გადახურული სტრუქტურებისა და ტოპოლოგიების ქვეშ, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს მნიშვნელოვანი მატერიალური დანაკარგი, გარდა მისი დაგროვების პალატის კედლებში; შესაბამისად, მას დიდი მოვლა სჭირდება. თუ მოცემული სუბსტრატის გარკვეული უბნები უნდა დარჩეს ღიად ან არ არის საჭირო EMI ფარი, სუბსტრატი ასევე წინასწარ უნდა იყოს ნიღბიანი.
თეთრი ქაღალდი: მცირე ასორტიმენტის წარმოებაზე გადასვლისას, სხვადასხვა პროდუქტის მრავალი პარტიის გამტარუნარიანობის ოპტიმიზაცია გადამწყვეტია წარმოების პროდუქტიულობის მაქსიმიზაციისთვის. მთლიანი ხაზის გამოყენება… თეთრი ქაღალდის ნახვა