EMI शील्डिंग मटेरियलचे वितरण: थुंकण्याचा पर्याय

इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंटरफेरन्स (EMI) पासून इलेक्ट्रॉनिक सिस्टीमचे संरक्षण करणे हा चर्चेचा विषय बनला आहे. 5G मानकांमधील तांत्रिक प्रगती, मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी वायरलेस चार्जिंग, चेसिसमध्ये अँटेना एकत्रीकरण आणि पॅकेजमध्ये सिस्टम (SiP) ची ओळख यामुळे घटक पॅकेजेस आणि मोठ्या मॉड्यूलर ऍप्लिकेशन्समध्ये चांगल्या EMI शील्डिंग आणि अलगावची आवश्यकता आहे. कॉन्फॉर्मल शील्डिंगसाठी, पॅकेजच्या बाह्य पृष्ठभागासाठी EMI शील्डिंग सामग्री मुख्यतः अंतर्गत पॅकेजिंग ऍप्लिकेशन्ससाठी प्रीपॅकेजिंग तंत्रज्ञानाचा वापर करून भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD) प्रक्रिया वापरून जमा केली जाते. तथापि, स्प्रे टेक्नॉलॉजीची स्केलेबिलिटी आणि खर्च समस्या, तसेच उपभोग्य वस्तूंमधील प्रगती, EMI शील्डिंगसाठी पर्यायी स्प्रे पद्धतींचा विचार करण्यास प्रवृत्त करत आहेत.
लेखक पट्ट्या आणि मोठ्या SiP पॅकेजेसवरील वैयक्तिक घटकांच्या बाह्य पृष्ठभागावर EMI शील्डिंग सामग्री लागू करण्यासाठी स्प्रे कोटिंग प्रक्रियेच्या विकासावर चर्चा करतील. उद्योगासाठी नवीन विकसित आणि सुधारित साहित्य आणि उपकरणे वापरून, 10 मायक्रॉनपेक्षा कमी जाडीच्या पॅकेजेसवर एकसमान कव्हरेज आणि पॅकेज कॉर्नर आणि पॅकेज साइडवॉलभोवती एकसमान कव्हरेज प्रदान करणारी प्रक्रिया प्रदर्शित केली गेली आहे. बाजूच्या भिंतीच्या जाडीचे प्रमाण 1:1. पुढील संशोधनातून असे दिसून आले आहे की घटक पॅकेजेसवर EMI शील्डिंग लागू करण्याचा उत्पादन खर्च स्प्रेचा दर वाढवून आणि पॅकेजच्या विशिष्ट भागात निवडकपणे कोटिंग्ज लागू करून कमी केला जाऊ शकतो. याशिवाय, उपकरणांची कमी भांडवली किंमत आणि फवारणी उपकरणांच्या तुलनेत फवारणीसाठी लागणारा कमी वेळ यामुळे उत्पादन क्षमता वाढवण्याची क्षमता सुधारते.
मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्सचे पॅकेजिंग करताना, SiP मॉड्यूल्सच्या काही उत्पादकांना इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपापासून संरक्षण करण्यासाठी SiP अंतर्गत घटक एकमेकांपासून आणि बाहेरून वेगळे करण्याच्या समस्येचा सामना करावा लागतो. अंतर्गत घटकांभोवती खोबणी कापली जातात आणि केसच्या आत एक लहान फॅराडे पिंजरा तयार करण्यासाठी चरांवर प्रवाहकीय पेस्ट लावली जाते. जसजसे खंदक डिझाइन अरुंद होत जाते, तसतसे खंदक भरणाऱ्या सामग्रीच्या स्थानाची मात्रा आणि अचूकता नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. नवीनतम प्रगत ब्लास्टिंग उत्पादने व्हॉल्यूम नियंत्रित करतात आणि अरुंद एअरफ्लो रुंदी अचूक खंदक भरण्याची खात्री देते. शेवटच्या टप्प्यात, या पेस्टने भरलेल्या खंदकांच्या वरच्या भागांना बाह्य EMI शील्डिंग कोटिंग लावून एकत्र चिकटवले जाते. स्प्रे कोटिंग स्पटरिंग उपकरणांच्या वापराशी संबंधित समस्यांचे निराकरण करते आणि सुधारित EMI सामग्री आणि डिपॉझिशन उपकरणांचा फायदा घेते, ज्यामुळे SiP पॅकेजेस कार्यक्षम अंतर्गत पॅकेजिंग पद्धती वापरून तयार करता येतात.
अलिकडच्या वर्षांत, EMI शील्डिंग ही एक प्रमुख चिंता बनली आहे. 5G वायरलेस तंत्रज्ञानाचा हळूहळू मुख्य प्रवाहात अवलंब केल्यामुळे आणि 5G इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT) आणि मिशन-क्रिटिकल कम्युनिकेशन्समध्ये आणणाऱ्या भविष्यातील संधींमुळे, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपापासून इलेक्ट्रॉनिक घटक आणि असेंब्लींचे प्रभावीपणे संरक्षण करण्याची गरज वाढली आहे. आवश्यक आगामी 5G वायरलेस मानकासह, 600 MHz ते 6 GHz आणि मिलिमीटर वेव्ह बँड्समधील सिग्नल फ्रिक्वेन्सी अधिक सामान्य आणि शक्तिशाली बनतील कारण तंत्रज्ञान स्वीकारले जाईल. काही प्रस्तावित वापर प्रकरणे आणि अंमलबजावणीमध्ये कार्यालयीन इमारतींसाठी खिडकीचे फलक किंवा सार्वजनिक वाहतूक कमी अंतरावर संप्रेषण ठेवण्यास मदत होते.
5G फ्रिक्वेन्सींना भिंती आणि इतर कठीण वस्तूंमध्ये प्रवेश करण्यात अडचण येत असल्याने, इतर प्रस्तावित अंमलबजावणीमध्ये पुरेसा कव्हरेज देण्यासाठी घरे आणि कार्यालयीन इमारतींमध्ये रिपीटर्स समाविष्ट आहेत. या सर्व क्रियांमुळे 5G फ्रिक्वेन्सी बँड्समधील सिग्नल्सचा प्रसार वाढेल आणि या फ्रिक्वेन्सी बँड आणि त्यांच्या हार्मोनिक्समध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपाचा धोका वाढेल.
सुदैवाने, बाह्य घटकांवर आणि सिस्टम-इन-पॅकेज (SiP) उपकरणांवर पातळ, प्रवाहकीय धातूचा लेप लावून EMI सुरक्षित ठेवता येते (आकृती 1). भूतकाळात, घटकांच्या गटांभोवती मुद्रांकित धातूचे डबे ठेवून किंवा वैयक्तिक घटकांना शील्डिंग टेप लावून ईएमआय शिल्डिंग लागू केले गेले आहे. तथापि, पॅकेजेस आणि एंड डिव्हायसेसचे लघुकरण होत राहिल्याने, आकाराच्या मर्यादांमुळे आणि मोबाइल आणि वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वाढत्या प्रमाणात वापरल्या जाणाऱ्या वैविध्यपूर्ण, ऑर्थोगोनल पॅकेज संकल्पना हाताळण्यासाठी लवचिकता यामुळे हा संरक्षणात्मक दृष्टीकोन अस्वीकार्य बनतो.
त्याचप्रमाणे, काही आघाडीच्या पॅकेज डिझाईन्स संपूर्ण पॅकेजसह पॅकेजच्या संपूर्ण बाह्य भागाला कव्हर करण्याऐवजी, EMI शील्डिंगसाठी पॅकेजचे केवळ काही भाग निवडकपणे कव्हर करण्याच्या दिशेने जात आहेत. बाह्य EMI शील्डिंग व्यतिरिक्त, नवीन SiP डिव्हाइसेसना समान पॅकेजमधील विविध घटक एकमेकांपासून योग्यरित्या वेगळे करण्यासाठी थेट पॅकेजमध्ये तयार केलेले अतिरिक्त अंगभूत शिल्डिंग आवश्यक आहे.
मोल्डेड घटक पॅकेजेस किंवा मोल्डेड SiP उपकरणांवर EMI शील्डिंग तयार करण्याची मुख्य पद्धत म्हणजे पृष्ठभागावर धातूचे अनेक स्तर फवारणे. स्पटरिंग करून, 1 ते 7 µm जाडी असलेल्या पॅकेजच्या पृष्ठभागावर शुद्ध धातू किंवा धातूच्या मिश्र धातुंचे अत्यंत पातळ एकसमान कोटिंग्ज जमा केले जाऊ शकतात. स्पटरिंग प्रक्रिया अँग्स्ट्रॉम स्तरावर धातू जमा करण्यास सक्षम असल्यामुळे, त्याच्या कोटिंग्जचे विद्युत गुणधर्म आतापर्यंत सामान्य संरक्षण अनुप्रयोगांसाठी प्रभावी आहेत.
तथापि, संरक्षणाची गरज जसजशी वाढत जाते, तसतसे स्पटरिंगचे महत्त्वपूर्ण अंतर्निहित तोटे आहेत जे उत्पादक आणि विकासकांसाठी स्केलेबल पद्धत म्हणून वापरण्यापासून प्रतिबंधित करतात. स्प्रे उपकरणांची प्रारंभिक भांडवली किंमत खूप जास्त आहे, लाखो डॉलर्सच्या श्रेणीमध्ये. मल्टी-चेंबर प्रक्रियेमुळे, स्प्रे उपकरण लाइनला मोठ्या क्षेत्राची आवश्यकता असते आणि पूर्णतः एकात्मिक हस्तांतरण प्रणालीसह अतिरिक्त रिअल इस्टेटची आवश्यकता वाढते. स्पटर चेंबरची ठराविक स्थिती ४०० डिग्री सेल्सिअस पर्यंत पोहोचू शकते कारण प्लाझ्मा उत्तेजित पदार्थ थुंकण्याच्या लक्ष्यापासून ते सब्सट्रेटपर्यंत थुंकते; म्हणून, अनुभवलेले तापमान कमी करण्यासाठी सब्सट्रेट थंड करण्यासाठी "कोल्ड प्लेट" माउंटिंग फिक्स्चर आवश्यक आहे. डिपॉझिशन प्रक्रियेदरम्यान, धातू दिलेल्या सब्सट्रेटवर जमा केली जाते, परंतु, नियमानुसार, 3D पॅकेजच्या उभ्या बाजूच्या भिंतींच्या कोटिंगची जाडी वरच्या पृष्ठभागाच्या थराच्या जाडीच्या तुलनेत 60% पर्यंत असते.
शेवटी, थुंकणे ही दृष्टीक्षेपात टाकण्याची प्रक्रिया आहे या वस्तुस्थितीमुळे, धातूचे कण निवडकपणे करता येत नाहीत किंवा ते ओव्हरहँगिंग स्ट्रक्चर्स आणि टोपोलॉजीज अंतर्गत जमा केले जाणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे चेंबरच्या भिंतींच्या आत जमा होण्याव्यतिरिक्त महत्त्वपूर्ण सामग्रीचे नुकसान होऊ शकते; त्यामुळे त्याची खूप देखभाल करावी लागते. जर दिलेल्या सब्सट्रेटचे काही भाग उघडे सोडायचे असतील किंवा EMI शील्डिंग आवश्यक नसेल, तर सब्सट्रेट देखील पूर्व-मास्क केलेले असणे आवश्यक आहे.
इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक इंटरफेरन्स (EMI) पासून इलेक्ट्रॉनिक सिस्टीमचे संरक्षण करणे हा चर्चेचा विषय बनला आहे. 5G मानकांमधील तांत्रिक प्रगती, मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्ससाठी वायरलेस चार्जिंग, चेसिसमध्ये अँटेना एकत्रीकरण आणि पॅकेजमध्ये सिस्टम (SiP) ची ओळख यामुळे घटक पॅकेजेस आणि मोठ्या मॉड्यूलर ऍप्लिकेशन्समध्ये चांगल्या EMI शील्डिंग आणि अलगावची आवश्यकता आहे. कॉन्फॉर्मल शील्डिंगसाठी, पॅकेजच्या बाह्य पृष्ठभागासाठी EMI शील्डिंग सामग्री मुख्यतः अंतर्गत पॅकेजिंग ऍप्लिकेशन्ससाठी प्रीपॅकेजिंग तंत्रज्ञानाचा वापर करून भौतिक वाष्प निक्षेपण (PVD) प्रक्रिया वापरून जमा केली जाते. तथापि, स्प्रे टेक्नॉलॉजीची स्केलेबिलिटी आणि खर्च समस्या, तसेच उपभोग्य वस्तूंमधील प्रगती, EMI शील्डिंगसाठी पर्यायी स्प्रे पद्धतींचा विचार करण्यास प्रवृत्त करत आहेत.
लेखक पट्ट्या आणि मोठ्या SiP पॅकेजेसवरील वैयक्तिक घटकांच्या बाह्य पृष्ठभागावर EMI शील्डिंग सामग्री लागू करण्यासाठी स्प्रे कोटिंग प्रक्रियेच्या विकासावर चर्चा करतील. उद्योगासाठी नवीन विकसित आणि सुधारित साहित्य आणि उपकरणे वापरून, 10 मायक्रॉनपेक्षा कमी जाडीच्या पॅकेजेसवर एकसमान कव्हरेज आणि पॅकेज कॉर्नर आणि पॅकेज साइडवॉलभोवती एकसमान कव्हरेज प्रदान करणारी प्रक्रिया प्रदर्शित केली गेली आहे. बाजूच्या भिंतीच्या जाडीचे प्रमाण 1:1. पुढील संशोधनातून असे दिसून आले आहे की घटक पॅकेजेसवर EMI शील्डिंग लागू करण्याचा उत्पादन खर्च स्प्रेचा दर वाढवून आणि पॅकेजच्या विशिष्ट भागात निवडकपणे कोटिंग्ज लागू करून कमी केला जाऊ शकतो. याशिवाय, उपकरणांची कमी भांडवली किंमत आणि फवारणी उपकरणांच्या तुलनेत फवारणीसाठी लागणारा कमी वेळ यामुळे उत्पादन क्षमता वाढवण्याची क्षमता सुधारते.
मोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्सचे पॅकेजिंग करताना, SiP मॉड्यूल्सच्या काही उत्पादकांना इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपापासून संरक्षण करण्यासाठी SiP अंतर्गत घटक एकमेकांपासून आणि बाहेरून वेगळे करण्याच्या समस्येचा सामना करावा लागतो. अंतर्गत घटकांभोवती खोबणी कापली जातात आणि केसच्या आत एक लहान फॅराडे पिंजरा तयार करण्यासाठी चरांवर प्रवाहकीय पेस्ट लावली जाते. जसजसे खंदक डिझाइन अरुंद होत जाते, तसतसे खंदक भरणाऱ्या सामग्रीच्या स्थानाची मात्रा आणि अचूकता नियंत्रित करणे आवश्यक आहे. नवीनतम प्रगत ब्लास्टिंग उत्पादने व्हॉल्यूम आणि अरुंद एअरफ्लो रुंदी नियंत्रित करतात अचूक खंदक भरणे सुनिश्चित करतात. शेवटच्या टप्प्यात, या पेस्टने भरलेल्या खंदकांच्या वरच्या भागांना बाह्य EMI शील्डिंग कोटिंग लावून एकत्र चिकटवले जाते. स्प्रे कोटिंग स्पटरिंग उपकरणांच्या वापराशी संबंधित समस्यांचे निराकरण करते आणि सुधारित EMI सामग्री आणि डिपॉझिशन उपकरणांचा फायदा घेते, ज्यामुळे SiP पॅकेजेस कार्यक्षम अंतर्गत पॅकेजिंग पद्धती वापरून तयार करता येतात.
अलिकडच्या वर्षांत, EMI शील्डिंग ही एक प्रमुख चिंता बनली आहे. 5G वायरलेस तंत्रज्ञानाचा हळूहळू मुख्य प्रवाहात अवलंब केल्यामुळे आणि 5G इंटरनेट ऑफ थिंग्ज (IoT) आणि मिशन-क्रिटिकल कम्युनिकेशन्समध्ये आणणाऱ्या भविष्यातील संधींमुळे, इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपापासून इलेक्ट्रॉनिक घटक आणि असेंब्लींचे प्रभावीपणे संरक्षण करण्याची गरज वाढली आहे. आवश्यक आगामी 5G वायरलेस मानकासह, 600 MHz ते 6 GHz आणि मिलिमीटर वेव्ह बँड्समधील सिग्नल फ्रिक्वेन्सी अधिक सामान्य आणि शक्तिशाली बनतील कारण तंत्रज्ञान स्वीकारले जाईल. काही प्रस्तावित वापर प्रकरणे आणि अंमलबजावणीमध्ये कार्यालयीन इमारतींसाठी खिडकीचे फलक किंवा सार्वजनिक वाहतूक कमी अंतरावर संप्रेषण ठेवण्यास मदत होते.
5G फ्रिक्वेन्सींना भिंती आणि इतर कठीण वस्तूंमध्ये प्रवेश करण्यात अडचण येत असल्याने, इतर प्रस्तावित अंमलबजावणीमध्ये पुरेसा कव्हरेज देण्यासाठी घरे आणि कार्यालयीन इमारतींमध्ये रिपीटर्स समाविष्ट आहेत. या सर्व क्रियांमुळे 5G फ्रिक्वेन्सी बँड्समधील सिग्नल्सचा प्रसार वाढेल आणि या फ्रिक्वेन्सी बँड आणि त्यांच्या हार्मोनिक्समध्ये इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक हस्तक्षेपाचा धोका वाढेल.
सुदैवाने, बाह्य घटकांवर आणि सिस्टम-इन-पॅकेज (SiP) उपकरणांवर पातळ, प्रवाहकीय धातूचा लेप लावून EMI सुरक्षित ठेवता येते (आकृती 1). भूतकाळात, घटकांच्या गटांभोवती स्टँप केलेले धातूचे डबे ठेवून किंवा विशिष्ट घटकांना शील्डिंग टेप लावून EMI शील्डिंग लागू केले गेले आहे. तथापि, पॅकेजेस आणि एंड डिव्हायसेसचे सूक्ष्मीकरण होत राहिल्याने, आकाराच्या मर्यादांमुळे आणि मोबाइल आणि वेअरेबल इलेक्ट्रॉनिक्समध्ये वाढत्या प्रमाणात आढळणाऱ्या गैर-ऑर्थोगोनल पॅकेज संकल्पनांच्या विविधतेला हाताळण्यासाठी लवचिकता यामुळे संरक्षणाचा हा दृष्टीकोन अस्वीकार्य बनतो.
त्याचप्रमाणे, काही आघाडीच्या पॅकेज डिझाईन्स संपूर्ण पॅकेजसह पॅकेजच्या संपूर्ण बाह्य भागाला कव्हर करण्याऐवजी, EMI शील्डिंगसाठी पॅकेजचे केवळ काही भाग निवडकपणे कव्हर करण्याच्या दिशेने जात आहेत. बाह्य EMI शील्डिंग व्यतिरिक्त, नवीन SiP डिव्हाइसेसना समान पॅकेजमधील विविध घटक एकमेकांपासून योग्यरित्या वेगळे करण्यासाठी थेट पॅकेजमध्ये तयार केलेले अतिरिक्त अंगभूत शिल्डिंग आवश्यक आहे.
मोल्डेड घटक पॅकेजेस किंवा मोल्डेड SiP उपकरणांवर EMI शील्डिंग तयार करण्याची मुख्य पद्धत म्हणजे पृष्ठभागावर धातूचे अनेक स्तर फवारणे. स्पटरिंग करून, 1 ते 7 µm जाडी असलेल्या पॅकेजच्या पृष्ठभागावर शुद्ध धातू किंवा धातूच्या मिश्र धातुंचे अत्यंत पातळ एकसमान कोटिंग्ज जमा केले जाऊ शकतात. स्पटरिंग प्रक्रिया अँग्स्ट्रॉम स्तरावर धातू जमा करण्यास सक्षम असल्यामुळे, त्याच्या कोटिंग्जचे विद्युत गुणधर्म आतापर्यंत सामान्य संरक्षण अनुप्रयोगांसाठी प्रभावी आहेत.
तथापि, संरक्षणाची गरज जसजशी वाढत जाते, तसतसे स्पटरिंगचे महत्त्वपूर्ण अंतर्निहित तोटे आहेत जे उत्पादक आणि विकासकांसाठी स्केलेबल पद्धत म्हणून वापरण्यापासून प्रतिबंधित करतात. स्प्रे उपकरणांची प्रारंभिक भांडवली किंमत खूप जास्त आहे, लाखो डॉलर्सच्या श्रेणीमध्ये. मल्टी-चेंबर प्रक्रियेमुळे, स्प्रे उपकरण लाइनला मोठ्या क्षेत्राची आवश्यकता असते आणि पूर्णतः एकात्मिक हस्तांतरण प्रणालीसह अतिरिक्त रिअल इस्टेटची आवश्यकता वाढते. स्पटर चेंबरची ठराविक स्थिती ४०० डिग्री सेल्सिअस पर्यंत पोहोचू शकते कारण प्लाझ्मा उत्तेजित पदार्थ थुंकण्याच्या लक्ष्यापासून ते सब्सट्रेटपर्यंत थुंकते; म्हणून, अनुभवलेले तापमान कमी करण्यासाठी सब्सट्रेट थंड करण्यासाठी "कोल्ड प्लेट" माउंटिंग फिक्स्चर आवश्यक आहे. डिपॉझिशन प्रक्रियेदरम्यान, धातू दिलेल्या सब्सट्रेटवर जमा केली जाते, परंतु, नियमानुसार, 3D पॅकेजच्या उभ्या बाजूच्या भिंतींच्या कोटिंगची जाडी वरच्या पृष्ठभागाच्या थराच्या जाडीच्या तुलनेत 60% पर्यंत असते.
शेवटी, थुंकणे ही दृष्टीक्षेपात टाकण्याची प्रक्रिया आहे या वस्तुस्थितीमुळे, धातूचे कण निवडकपणे असू शकत नाहीत किंवा ते ओव्हरहँगिंग स्ट्रक्चर्स आणि टोपोलॉजीज अंतर्गत जमा केले जाणे आवश्यक आहे, ज्यामुळे चेंबरच्या भिंतींच्या आत जमा होण्याव्यतिरिक्त महत्त्वपूर्ण सामग्रीचे नुकसान होऊ शकते; त्यामुळे त्याची खूप देखभाल करावी लागते. जर दिलेल्या सब्सट्रेटचे काही भाग उघडे सोडायचे असतील किंवा EMI शील्डिंग आवश्यक नसेल, तर सब्सट्रेट देखील पूर्व-मास्क केलेले असणे आवश्यक आहे.
श्वेतपत्र: लहान ते मोठ्या वर्गीकरण उत्पादनाकडे जाताना, उत्पादन उत्पादकता वाढवण्यासाठी विविध उत्पादनांच्या एकाधिक बॅचचे थ्रूपुट ऑप्टिमाइझ करणे महत्वाचे आहे. एकूणच रेषेचा उपयोग… श्वेतपत्रिका पहा