Ochrona systemów elektronicznych przed zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI) stała się gorącym tematem. Postęp technologiczny w standardach 5G, bezprzewodowe ładowanie elektroniki mobilnej, integracja anteny z obudową i wprowadzenie systemu w pakiecie (SiP) napędzają potrzebę lepszego ekranowania i izolacji EMI w pakietach komponentów i większych zastosowaniach modułowych. W przypadku ekranowania konforemnego materiały ekranujące EMI na zewnętrzne powierzchnie opakowania są osadzane głównie przy użyciu procesów fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) z wykorzystaniem technologii wstępnego pakowania do zastosowań w opakowaniach wewnętrznych. Jednakże skalowalność i koszty technologii natryskiwania, a także postęp w zakresie materiałów eksploatacyjnych prowadzą do rozważenia alternatywnych metod natryskiwania w celu ekranowania EMI.
Autorzy omówią rozwój procesów powlekania natryskowego w celu nałożenia materiałów ekranujących EMI na zewnętrzne powierzchnie poszczególnych elementów na paskach i większych pakietach SiP. Wykazano, że przy użyciu nowo opracowanych i ulepszonych materiałów i sprzętu dla przemysłu zastosowano proces zapewniający równomierne pokrycie opakowań o grubości mniejszej niż 10 mikronów oraz równomierne pokrycie wokół narożników opakowań i ścian bocznych opakowań. stosunek grubości ścianki bocznej 1:1. Dalsze badania wykazały, że koszt produkcji ekranowania EMI na pakietach komponentów można obniżyć poprzez zwiększenie szybkości natryskiwania i selektywne nakładanie powłok na określone obszary opakowania. Ponadto niski koszt inwestycyjny sprzętu i krótszy czas konfiguracji sprzętu do natryskiwania w porównaniu ze sprzętem do natryskiwania poprawiają zdolność do zwiększania wydajności produkcyjnej.
Podczas pakowania elektroniki mobilnej niektórzy producenci modułów SiP stają przed problemem izolowania komponentów wewnątrz SiP od siebie i od zewnątrz w celu ochrony przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. Rowki są wycinane wokół wewnętrznych elementów i nakładana jest na nie pasta przewodząca, aby stworzyć mniejszą klatkę Faradaya wewnątrz obudowy. W miarę zwężania się projektu wykopu konieczne jest kontrolowanie objętości i dokładności umieszczenia materiału wypełniającego wykop. Najnowsze zaawansowane produkty do piaskowania kontrolują objętość, a mała szerokość przepływu powietrza zapewnia dokładne wypełnianie rowów. W ostatnim etapie wierzchołki rowów wypełnionych pastą są sklejane ze sobą poprzez nałożenie zewnętrznej powłoki ekranującej EMI. Powłoka natryskowa rozwiązuje problemy związane ze stosowaniem sprzętu do napylania i wykorzystuje ulepszone materiały EMI i sprzęt do osadzania, umożliwiając produkcję opakowań SiP przy użyciu wydajnych metod pakowania wewnętrznego.
W ostatnich latach głównym problemem stało się ekranowanie EMI. Wraz ze stopniowym wprowadzaniem do głównego nurtu technologii bezprzewodowej 5G i przyszłymi możliwościami, jakie 5G wniesie do Internetu rzeczy (IoT) i komunikacji o znaczeniu krytycznym, wzrosła potrzeba skutecznej ochrony komponentów i zespołów elektronicznych przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. niezbędny. Wraz z nadchodzącym standardem sieci bezprzewodowej 5G częstotliwości sygnału w zakresie od 600 MHz do 6 GHz oraz pasma fal milimetrowych staną się coraz bardziej powszechne i wydajne w miarę wdrażania tej technologii. Niektóre proponowane przypadki użycia i wdrożenia obejmują szyby okienne w budynkach biurowych lub transporcie publicznym, aby ułatwić komunikację na krótszych dystansach.
Ponieważ częstotliwości 5G z trudem przenikają przez ściany i inne twarde obiekty, inne proponowane wdrożenia obejmują wzmacniacze w domach i budynkach biurowych, aby zapewnić odpowiedni zasięg. Wszystkie te działania doprowadzą do wzrostu rozpowszechnienia sygnałów w pasmach częstotliwości 5G i zwiększenia ryzyka narażenia na zakłócenia elektromagnetyczne w tych pasmach częstotliwości i ich harmoniczne.
Na szczęście zakłócenia elektromagnetyczne można ekranować, nakładając cienką, przewodzącą powłokę metalową na komponenty zewnętrzne i urządzenia typu System-in-Package (SiP) (rysunek 1). W przeszłości stosowano ekranowanie EMI poprzez umieszczanie puszek z wytłoczonego metalu wokół grup komponentów lub przez nakładanie taśmy ekranującej na poszczególne komponenty. Jednakże w miarę postępującej miniaturyzacji opakowań i urządzeń końcowych takie podejście do ekranowania staje się nie do zaakceptowania ze względu na ograniczenia rozmiaru i elastyczność w obsłudze różnorodnych, nieortogonalnych koncepcji opakowań, które są coraz częściej stosowane w elektronice mobilnej i do noszenia.
Podobnie, niektóre wiodące projekty opakowań zmierzają w kierunku selektywnego pokrywania tylko niektórych obszarów opakowania w celu ekranowania EMI, zamiast zakrywania całej zewnętrznej części opakowania pełnym opakowaniem. Oprócz zewnętrznego ekranowania EMI, nowe urządzenia SiP wymagają dodatkowego wbudowanego ekranowania wbudowanego bezpośrednio w obudowę, aby prawidłowo odizolować od siebie różne komponenty w tej samej obudowie.
Główną metodą tworzenia ekranowania EMI na pakietach elementów formowanych lub formowanych urządzeniach SiP jest natryskiwanie wielu warstw metalu na powierzchnię. Dzięki napylaniu można nakładać na powierzchnie opakowań bardzo cienkie, jednolite powłoki z czystego metalu lub stopów metali o grubości od 1 do 7 µm. Ponieważ proces napylania umożliwia osadzanie metali na poziomie angstremów, właściwości elektryczne powłok są jak dotąd skuteczne w typowych zastosowaniach ekranowania.
Jednak w miarę wzrostu zapotrzebowania na ochronę rozpylanie ma istotne, nieodłączne wady, które uniemożliwiają jego wykorzystanie jako skalowalnej metody dla producentów i programistów. Początkowy koszt inwestycyjny sprzętu natryskowego jest bardzo wysoki i sięga milionów dolarów. Ze względu na proces wielokomorowy linia urządzeń natryskowych wymaga dużej powierzchni i dodatkowo zwiększa zapotrzebowanie na dodatkową nieruchomość z w pełni zintegrowanym systemem przesyłowym. Typowe warunki w komorze napylania mogą sięgać zakresu 400°C, gdy wzbudzenie plazmy powoduje rozpylenie materiału z celu napylania na podłoże; dlatego też do schłodzenia podłoża w celu zmniejszenia występujących temperatur wymagany jest uchwyt montażowy „zimnej płyty”. Podczas procesu osadzania metal osadzany jest na danym podłożu, jednak z reguły grubość powłoki pionowych ścianek bocznych pakietu 3D wynosi zwykle do 60% w porównaniu z grubością górnej warstwy wierzchniej.
Wreszcie, ze względu na fakt, że rozpylanie jest procesem osadzania w polu widzenia, cząstki metalu nie mogą być selektywnie osadzane lub muszą być osadzane pod wystającymi strukturami i topologiami, co może prowadzić do znacznych strat materiału oprócz jego akumulacji wewnątrz ścian komory; dlatego wymaga wielu konserwacji. Jeśli pewne obszary danego podłoża mają pozostać odsłonięte lub ekranowanie EMI nie jest wymagane, podłoże należy również wstępnie zamaskować.
Ochrona systemów elektronicznych przed zakłóceniami elektromagnetycznymi (EMI) stała się gorącym tematem. Postęp technologiczny w standardach 5G, bezprzewodowe ładowanie elektroniki mobilnej, integracja anteny z obudową i wprowadzenie systemu w pakiecie (SiP) napędzają potrzebę lepszego ekranowania i izolacji EMI w pakietach komponentów i większych zastosowaniach modułowych. W przypadku ekranowania konforemnego materiały ekranujące EMI na zewnętrzne powierzchnie opakowania są osadzane głównie przy użyciu procesów fizycznego osadzania z fazy gazowej (PVD) z wykorzystaniem technologii wstępnego pakowania do zastosowań w opakowaniach wewnętrznych. Jednakże skalowalność i koszty technologii natryskiwania, a także postęp w zakresie materiałów eksploatacyjnych prowadzą do rozważenia alternatywnych metod natryskiwania w celu ekranowania EMI.
Autorzy omówią rozwój procesów powlekania natryskowego w celu nałożenia materiałów ekranujących EMI na zewnętrzne powierzchnie poszczególnych elementów na paskach i większych pakietach SiP. Wykazano, że przy użyciu nowo opracowanych i ulepszonych materiałów i sprzętu dla przemysłu zastosowano proces zapewniający równomierne pokrycie opakowań o grubości mniejszej niż 10 mikronów oraz równomierne pokrycie wokół narożników opakowań i ścian bocznych opakowań. stosunek grubości ścianki bocznej 1:1. Dalsze badania wykazały, że koszt produkcji ekranowania EMI na pakietach komponentów można obniżyć poprzez zwiększenie szybkości natryskiwania i selektywne nakładanie powłok na określone obszary opakowania. Ponadto niski koszt inwestycyjny sprzętu i krótszy czas konfiguracji sprzętu do natryskiwania w porównaniu ze sprzętem do natryskiwania poprawiają zdolność do zwiększania wydajności produkcyjnej.
Podczas pakowania elektroniki mobilnej niektórzy producenci modułów SiP stają przed problemem izolowania komponentów wewnątrz SiP od siebie i od zewnątrz w celu ochrony przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. Rowki są wycinane wokół wewnętrznych elementów i nakładana jest na nie pasta przewodząca, aby stworzyć mniejszą klatkę Faradaya wewnątrz obudowy. W miarę zwężania się projektu wykopu konieczne jest kontrolowanie objętości i dokładności umieszczenia materiału wypełniającego wykop. Najnowsze zaawansowane produkty do piaskowania kontrolują objętość i wąską szerokość przepływu powietrza, co zapewnia dokładne wypełnianie rowów. W ostatnim etapie wierzchołki rowów wypełnionych pastą są sklejane ze sobą poprzez nałożenie zewnętrznej powłoki ekranującej EMI. Powłoka natryskowa rozwiązuje problemy związane ze stosowaniem sprzętu do napylania i wykorzystuje ulepszone materiały EMI i sprzęt do osadzania, umożliwiając produkcję opakowań SiP przy użyciu wydajnych metod pakowania wewnętrznego.
W ostatnich latach głównym problemem stało się ekranowanie EMI. Wraz ze stopniowym wprowadzaniem do głównego nurtu technologii bezprzewodowej 5G i przyszłymi możliwościami, jakie 5G wniesie do Internetu rzeczy (IoT) i komunikacji o znaczeniu krytycznym, wzrosła potrzeba skutecznej ochrony komponentów i zespołów elektronicznych przed zakłóceniami elektromagnetycznymi. niezbędny. Wraz z nadchodzącym standardem sieci bezprzewodowej 5G częstotliwości sygnału w zakresie od 600 MHz do 6 GHz oraz pasma fal milimetrowych staną się coraz bardziej powszechne i wydajne w miarę wdrażania tej technologii. Niektóre proponowane przypadki użycia i wdrożenia obejmują szyby okienne w budynkach biurowych lub transporcie publicznym, aby ułatwić komunikację na krótszych dystansach.
Ponieważ częstotliwości 5G z trudem przenikają przez ściany i inne twarde obiekty, inne proponowane wdrożenia obejmują wzmacniacze w domach i budynkach biurowych, aby zapewnić odpowiedni zasięg. Wszystkie te działania doprowadzą do wzrostu rozpowszechnienia sygnałów w pasmach częstotliwości 5G i zwiększenia ryzyka narażenia na zakłócenia elektromagnetyczne w tych pasmach częstotliwości i ich harmoniczne.
Na szczęście zakłócenia elektromagnetyczne można ekranować, nakładając cienką, przewodzącą powłokę metalową na komponenty zewnętrzne i urządzenia typu System-in-Package (SiP) (rysunek 1). W przeszłości stosowano ekranowanie EMI poprzez umieszczanie puszek z wytłoczonego metalu wokół grup komponentów lub przez nakładanie taśmy ekranującej na określone komponenty. Jednakże w miarę postępującej miniaturyzacji opakowań i urządzeń końcowych takie podejście do ekranowania staje się nie do zaakceptowania ze względu na ograniczenia rozmiaru i elastyczność w obsłudze różnorodnych koncepcji nieortogonalnych opakowań, które coraz częściej spotyka się w urządzeniach mobilnych i urządzeniach do noszenia.
Podobnie, niektóre wiodące projekty opakowań zmierzają w kierunku selektywnego pokrywania tylko niektórych obszarów opakowania w celu ekranowania EMI, zamiast zakrywania całej zewnętrznej części opakowania pełnym opakowaniem. Oprócz zewnętrznego ekranowania EMI, nowe urządzenia SiP wymagają dodatkowego wbudowanego ekranowania wbudowanego bezpośrednio w obudowę, aby prawidłowo odizolować od siebie różne komponenty w tej samej obudowie.
Główną metodą tworzenia ekranowania EMI na pakietach elementów formowanych lub formowanych urządzeniach SiP jest natryskiwanie wielu warstw metalu na powierzchnię. Dzięki napylaniu można nakładać na powierzchnie opakowań bardzo cienkie, jednolite powłoki z czystego metalu lub stopów metali o grubości od 1 do 7 µm. Ponieważ proces napylania umożliwia osadzanie metali na poziomie angstremów, właściwości elektryczne powłok są jak dotąd skuteczne w typowych zastosowaniach ekranowania.
Jednak w miarę wzrostu zapotrzebowania na ochronę rozpylanie ma istotne, nieodłączne wady, które uniemożliwiają jego wykorzystanie jako skalowalnej metody dla producentów i programistów. Początkowy koszt inwestycyjny sprzętu natryskowego jest bardzo wysoki i sięga milionów dolarów. Ze względu na proces wielokomorowy linia urządzeń natryskowych wymaga dużej powierzchni i dodatkowo zwiększa zapotrzebowanie na dodatkową nieruchomość z w pełni zintegrowanym systemem przesyłowym. Typowe warunki w komorze napylania mogą sięgać zakresu 400°C, gdy wzbudzenie plazmy powoduje rozpylenie materiału z celu napylania na podłoże; dlatego też do schłodzenia podłoża w celu zmniejszenia występujących temperatur wymagany jest uchwyt montażowy „zimnej płyty”. Podczas procesu osadzania metal osadzany jest na danym podłożu, jednak z reguły grubość powłoki pionowych ścianek bocznych pakietu 3D wynosi zwykle do 60% w porównaniu z grubością górnej warstwy wierzchniej.
Wreszcie, ze względu na fakt, że rozpylanie jest procesem osadzania w polu widzenia, cząstki metalu nie mogą być selektywnie osadzane lub muszą być osadzane pod wystającymi strukturami i topologiami, co może skutkować znaczną utratą materiału oprócz jego akumulacji wewnątrz ścian komory; dlatego wymaga wielu konserwacji. Jeśli pewne obszary danego podłoża mają pozostać odsłonięte lub ekranowanie EMI nie jest wymagane, podłoże należy również wstępnie zamaskować.
Oficjalna księga: W przypadku przechodzenia z produkcji małych asortymentów do dużych, optymalizacja przepustowości wielu partii różnych produktów ma kluczowe znaczenie dla maksymalizacji produktywności produkcji. Ogólne wykorzystanie linii… Zobacz białą księgę
Czas publikacji: 19 kwietnia 2023 r