Beskyttelse av elektroniske systemer mot elektromagnetisk interferens (EMI) har blitt et hett tema. Teknologiske fremskritt innen 5G-standarder, trådløs lading for mobil elektronikk, antenneintegrering i chassiset og introduksjonen av System in Package (SiP) driver behovet for bedre EMI-skjerming og isolasjon i komponentpakker og større modulære applikasjoner. For konform skjerming avsettes EMI-skjermingsmaterialer for de ytre overflatene av pakken hovedsakelig ved bruk av fysiske dampavsetningsprosesser (PVD) ved bruk av forhåndspakkingsteknologi for interne emballasjeapplikasjoner. Skalerbarheten og kostnadsproblemene til sprayteknologi, samt fremskritt innen forbruksvarer, fører imidlertid til vurdering av alternative spraymetoder for EMI-skjerming.
Forfatterne vil diskutere utviklingen av spraybeleggsprosesser for påføring av EMI-skjermingsmaterialer på de ytre overflatene av individuelle komponenter på strimler og større SiP-pakker. Ved å bruke nyutviklede og forbedrede materialer og utstyr for industrien er det demonstrert en prosess som gir jevn dekning på pakker mindre enn 10 mikron tykke og jevn dekning rundt pakkehjørner og pakkesidevegger. sideveggstykkelse forhold 1:1. Ytterligere forskning har vist at produksjonskostnadene ved å påføre EMI-skjerming på komponentpakninger kan reduseres ved å øke sprøytehastigheten og selektivt påføre belegg på bestemte områder av pakken. I tillegg forbedrer den lave kapitalkostnaden for utstyret og den kortere oppstillingstiden for sprøyteutstyr sammenlignet med sprøyteutstyr muligheten til å øke produksjonskapasiteten.
Når man pakker mobil elektronikk, står noen produsenter av SiP-moduler overfor problemet med å isolere komponenter inne i SiP fra hverandre og fra utsiden for å beskytte mot elektromagnetisk interferens. Riller kuttes rundt de interne komponentene og ledende pasta påføres rillene for å lage et mindre Faraday-bur inne i kassen. Når grøftdesignen smalner, er det nødvendig å kontrollere volumet og nøyaktigheten av plasseringen av materialet som fyller grøften. De siste avanserte sprengningsproduktene kontrollerer volumet og den smale luftstrømbredden sikrer nøyaktig grøftfylling. I det siste trinnet limes toppen av disse pastafylte grøftene sammen ved å påføre et eksternt EMI-skjermingsbelegg. Spray Coating løser problemene forbundet med bruk av sputterutstyr og drar fordel av forbedrede EMI-materialer og deponeringsutstyr, slik at SiP-pakker kan produseres ved hjelp av effektive interne pakkingsmetoder.
De siste årene har EMI-skjerming blitt en stor bekymring. Med den gradvise mainstream-adopsjonen av 5G trådløs teknologi og de fremtidige mulighetene som 5G vil gi til tingenes internett (IoT) og virksomhetskritisk kommunikasjon, har behovet for å effektivt beskytte elektroniske komponenter og sammenstillinger fra elektromagnetisk interferens økt. viktig. Med den kommende trådløse 5G-standarden vil signalfrekvenser i 600 MHz til 6 GHz og millimeterbølgebånd bli mer vanlig og kraftig etter hvert som teknologien tas i bruk. Noen foreslåtte brukstilfeller og implementeringer inkluderer vindusruter for kontorbygg eller offentlig transport for å holde kommunikasjonen over kortere avstander.
Fordi 5G-frekvenser har problemer med å trenge gjennom vegger og andre harde gjenstander, inkluderer andre foreslåtte implementeringer repeatere i hjem og kontorbygg for å gi tilstrekkelig dekning. Alle disse handlingene vil føre til en økning i forekomsten av signaler i 5G-frekvensbåndene og en høyere risiko for eksponering for elektromagnetisk interferens i disse frekvensbåndene og deres harmoniske.
Heldigvis kan EMI skjermes ved å påføre et tynt, ledende metallbelegg på eksterne komponenter og System-in-Package (SiP)-enheter (Figur 1). Tidligere har EMI-skjerming blitt påført ved å plassere stemplede metallbokser rundt grupper av komponenter, eller ved å bruke skjermingstape på individuelle komponenter. Men ettersom pakker og sluttenheter fortsetter å miniatyriseres, blir denne skjermingsmetoden uakseptabel på grunn av størrelsesbegrensninger og fleksibiliteten til å håndtere de forskjellige, ikke-ortogonale pakkekonseptene som i økende grad brukes i mobil og bærbar elektronikk.
På samme måte beveger noen ledende pakkedesign seg mot å selektivt dekke bare visse områder av pakken for EMI-skjerming, i stedet for å dekke hele utsiden av pakken med en full pakke. I tillegg til ekstern EMI-skjerming, krever nye SiP-enheter ekstra innebygd skjerming innebygd direkte i pakken for å isolere de ulike komponentene fra hverandre i den samme pakken.
Hovedmetoden for å lage EMI-skjerming på støpte komponentpakker eller støpte SiP-enheter er å spraye flere lag med metall på overflaten. Ved sputtering kan svært tynne jevne belegg av rent metall eller metallegeringer avsettes på pakningsoverflater med en tykkelse på 1 til 7 µm. Fordi sputterprosessen er i stand til å avsette metaller på ångstrømnivå, har de elektriske egenskapene til beleggene så langt vært effektive for typiske skjermingsapplikasjoner.
Etter hvert som behovet for beskyttelse øker, har imidlertid sputtering betydelige iboende ulemper som hindrer den i å bli brukt som en skalerbar metode for produsenter og utviklere. Startkapitalkostnaden for sprøyteutstyr er svært høy, i millionklassen. På grunn av flerkammerprosessen krever sprøyteutstyrslinjen et stort areal og øker ytterligere behovet for ytterligere eiendom med et fullt integrert overføringssystem. Typiske sputterkammerforhold kan nå 400°C området ettersom plasmaeksitasjonen sputter materialet fra sputtermålet til substratet; derfor kreves det en "kald plate" monteringsfeste for å avkjøle underlaget for å redusere temperaturene som oppleves. Under avsetningsprosessen avsettes metallet på et gitt substrat, men som regel er beleggtykkelsen på de vertikale sideveggene til en 3D-pakke vanligvis opptil 60 % sammenlignet med tykkelsen på det øvre overflatelaget.
Til slutt, på grunn av det faktum at sputtering er en siktlinjeavsetningsprosess, kan metallpartikler ikke selektivt eller må avsettes under overhengende strukturer og topologier, noe som kan føre til betydelig materialtap i tillegg til akkumulering inne i kammerveggene; dermed krever det mye vedlikehold. Hvis visse områder av et gitt underlag skal etterlates eksponert eller EMI-skjerming ikke er nødvendig, må underlaget også forhåndsmaskes.
Beskyttelse av elektroniske systemer mot elektromagnetisk interferens (EMI) har blitt et hett tema. Teknologiske fremskritt innen 5G-standarder, trådløs lading for mobil elektronikk, antenneintegrering i chassiset og introduksjonen av System in Package (SiP) driver behovet for bedre EMI-skjerming og isolasjon i komponentpakker og større modulære applikasjoner. For konform skjerming avsettes EMI-skjermingsmaterialer for de ytre overflatene av pakken hovedsakelig ved bruk av fysiske dampavsetningsprosesser (PVD) ved bruk av forhåndspakkingsteknologi for interne emballasjeapplikasjoner. Skalerbarheten og kostnadsproblemene til sprayteknologi, samt fremskritt innen forbruksvarer, fører imidlertid til vurdering av alternative spraymetoder for EMI-skjerming.
Forfatterne vil diskutere utviklingen av spraybeleggsprosesser for påføring av EMI-skjermingsmaterialer på de ytre overflatene av individuelle komponenter på strimler og større SiP-pakker. Ved å bruke nyutviklede og forbedrede materialer og utstyr for industrien er det demonstrert en prosess som gir jevn dekning på pakker mindre enn 10 mikron tykke og jevn dekning rundt pakkehjørner og pakkesidevegger. sideveggstykkelse forhold 1:1. Ytterligere forskning har vist at produksjonskostnadene ved å påføre EMI-skjerming på komponentpakninger kan reduseres ved å øke sprøytehastigheten og selektivt påføre belegg på bestemte områder av pakken. I tillegg forbedrer den lave kapitalkostnaden for utstyret og den kortere oppstillingstiden for sprøyteutstyr sammenlignet med sprøyteutstyr muligheten til å øke produksjonskapasiteten.
Når man pakker mobil elektronikk, står noen produsenter av SiP-moduler overfor problemet med å isolere komponenter inne i SiP fra hverandre og fra utsiden for å beskytte mot elektromagnetisk interferens. Riller kuttes rundt de interne komponentene og ledende pasta påføres rillene for å lage et mindre Faraday-bur inne i kassen. Når grøftdesignen smalner, er det nødvendig å kontrollere volumet og nøyaktigheten av plasseringen av materialet som fyller grøften. De siste avanserte sprengningsproduktene kontrollerer volumet og smal luftstrømbredde sikrer nøyaktig grøftfylling. I det siste trinnet limes toppen av disse pastafylte grøftene sammen ved å påføre et eksternt EMI-skjermingsbelegg. Spray Coating løser problemene forbundet med bruk av sputterutstyr og drar fordel av forbedrede EMI-materialer og deponeringsutstyr, slik at SiP-pakker kan produseres ved hjelp av effektive interne pakkingsmetoder.
De siste årene har EMI-skjerming blitt en stor bekymring. Med den gradvise mainstream-adopsjonen av 5G trådløs teknologi og de fremtidige mulighetene som 5G vil gi til tingenes internett (IoT) og virksomhetskritisk kommunikasjon, har behovet for å effektivt beskytte elektroniske komponenter og sammenstillinger fra elektromagnetisk interferens økt. viktig. Med den kommende trådløse 5G-standarden vil signalfrekvenser i 600 MHz til 6 GHz og millimeterbølgebånd bli mer vanlig og kraftig etter hvert som teknologien tas i bruk. Noen foreslåtte brukstilfeller og implementeringer inkluderer vindusruter for kontorbygg eller offentlig transport for å holde kommunikasjonen over kortere avstander.
Fordi 5G-frekvenser har problemer med å trenge gjennom vegger og andre harde gjenstander, inkluderer andre foreslåtte implementeringer repeatere i hjem og kontorbygg for å gi tilstrekkelig dekning. Alle disse handlingene vil føre til en økning i forekomsten av signaler i 5G-frekvensbåndene og en høyere risiko for eksponering for elektromagnetisk interferens i disse frekvensbåndene og deres harmoniske.
Heldigvis kan EMI skjermes ved å påføre et tynt, ledende metallbelegg på eksterne komponenter og System-in-Package (SiP)-enheter (Figur 1). Tidligere har EMI-skjerming blitt påført ved å plassere stemplede metallbokser rundt grupper av komponenter, eller ved å bruke skjermingstape på enkelte komponenter. Imidlertid, ettersom pakker og sluttenheter fortsetter å miniatyriseres, blir denne skjermingsmetoden uakseptabel på grunn av størrelsesbegrensninger og fleksibiliteten til å håndtere mangfoldet av ikke-ortogonale pakkekonsepter som i økende grad finnes i mobil og bærbar elektronikk.
På samme måte beveger noen ledende pakkedesign seg mot å selektivt dekke bare visse områder av pakken for EMI-skjerming, i stedet for å dekke hele utsiden av pakken med en full pakke. I tillegg til ekstern EMI-skjerming, krever nye SiP-enheter ekstra innebygd skjerming innebygd direkte i pakken for å isolere de ulike komponentene fra hverandre i den samme pakken.
Hovedmetoden for å lage EMI-skjerming på støpte komponentpakker eller støpte SiP-enheter er å spraye flere lag med metall på overflaten. Ved sputtering kan svært tynne jevne belegg av rent metall eller metallegeringer avsettes på pakningsoverflater med en tykkelse på 1 til 7 µm. Fordi sputterprosessen er i stand til å avsette metaller på ångstrømnivå, har de elektriske egenskapene til beleggene så langt vært effektive for typiske skjermingsapplikasjoner.
Etter hvert som behovet for beskyttelse øker, har imidlertid sputtering betydelige iboende ulemper som hindrer den i å bli brukt som en skalerbar metode for produsenter og utviklere. Startkapitalkostnaden for sprøyteutstyr er svært høy, i millionklassen. På grunn av flerkammerprosessen krever sprøyteutstyrslinjen et stort areal og øker ytterligere behovet for ytterligere eiendom med et fullt integrert overføringssystem. Typiske sputterkammerforhold kan nå 400°C området ettersom plasmaeksitasjonen sputter materialet fra sputtermålet til substratet; derfor kreves det en "kald plate" monteringsfeste for å avkjøle underlaget for å redusere temperaturene som oppleves. Under avsetningsprosessen avsettes metallet på et gitt substrat, men som regel er beleggtykkelsen på de vertikale sideveggene til en 3D-pakke vanligvis opptil 60 % sammenlignet med tykkelsen på det øvre overflatelaget.
Til slutt, på grunn av det faktum at sputtering er en siktlinjeavsetningsprosess, kan metallpartikler ikke selektivt eller må avsettes under overhengende strukturer og topologier, noe som kan resultere i betydelig materialtap i tillegg til akkumulering inne i kammerveggene; dermed krever det mye vedlikehold. Hvis visse områder av et gitt underlag skal etterlates eksponert eller EMI-skjerming ikke er nødvendig, må underlaget også forhåndsmaskes.
Hvitbok: Når du går fra små til store sortimentsproduksjoner, er optimalisering av gjennomstrømningen av flere batcher av forskjellige produkter avgjørende for å maksimere produksjonsproduktiviteten. Generell linjeutnyttelse... Se hvitbok
Innleggstid: 19-apr-2023