A proteção de sistemas eletrônicos contra interferência eletromagnética (EMI) tornou-se um tema quente. Os avanços tecnológicos nos padrões 5G, o carregamento sem fio para eletrônicos móveis, a integração da antena no chassi e a introdução do System in Package (SiP) estão impulsionando a necessidade de melhor blindagem e isolamento EMI em pacotes de componentes e aplicações modulares maiores. Para blindagem conformal, os materiais de blindagem EMI para as superfícies externas da embalagem são depositados principalmente usando processos de deposição física de vapor (PVD) usando tecnologia de pré-embalagem para aplicações de embalagem interna. No entanto, as questões de escalabilidade e custo da tecnologia de pulverização, bem como os avanços nos consumíveis, estão levando à consideração de métodos alternativos de pulverização para blindagem EMI.
Os autores discutirão o desenvolvimento de processos de revestimento por pulverização para aplicação de materiais de blindagem EMI nas superfícies externas de componentes individuais em tiras e pacotes SiP maiores. Usando materiais e equipamentos recém-desenvolvidos e aprimorados para a indústria, foi demonstrado um processo que fornece cobertura uniforme em embalagens com menos de 10 mícrons de espessura e cobertura uniforme em torno dos cantos e paredes laterais da embalagem. relação de espessura da parede lateral 1:1. Outras pesquisas mostraram que o custo de fabricação da aplicação de blindagem EMI em embalagens de componentes pode ser reduzido aumentando a taxa de pulverização e aplicando seletivamente revestimentos em áreas específicas da embalagem. Além disso, o baixo custo de capital do equipamento e o menor tempo de configuração do equipamento de pulverização em comparação com o equipamento de pulverização melhoram a capacidade de aumentar a capacidade de produção.
Ao embalar eletrônicos móveis, alguns fabricantes de módulos SiP enfrentam o problema de isolar os componentes internos do SiP uns dos outros e do exterior para proteção contra interferência eletromagnética. Ranhuras são cortadas ao redor dos componentes internos e pasta condutora é aplicada nas ranhuras para criar uma gaiola de Faraday menor dentro do gabinete. À medida que o desenho da vala se estreita, é necessário controlar o volume e a precisão da colocação do material que preenche a vala. Os mais recentes produtos avançados de detonação controlam o volume e a largura estreita do fluxo de ar garantem o enchimento preciso da vala. Na última etapa, os topos dessas trincheiras preenchidas com pasta são colados através da aplicação de um revestimento externo de blindagem EMI. O Spray Coating resolve os problemas associados ao uso de equipamentos de pulverização catódica e aproveita materiais EMI aprimorados e equipamentos de deposição, permitindo que embalagens SiP sejam fabricadas usando métodos eficientes de embalagem interna.
Nos últimos anos, a blindagem EMI tornou-se uma grande preocupação. Com a adoção gradual da tecnologia sem fios 5G e as oportunidades futuras que o 5G trará para a Internet das Coisas (IoT) e para as comunicações de missão crítica, aumentou a necessidade de proteger eficazmente os componentes e conjuntos eletrónicos contra interferências eletromagnéticas. essencial. Com o próximo padrão sem fio 5G, as frequências de sinal nas bandas de 600 MHz a 6 GHz e ondas milimétricas se tornarão mais comuns e poderosas à medida que a tecnologia for adotada. Alguns casos de uso e implementações propostas incluem vidraças para edifícios de escritórios ou transporte público para ajudar a manter a comunicação em distâncias mais curtas.
Como as frequências 5G têm dificuldade em penetrar paredes e outros objetos rígidos, outras implementações propostas incluem repetidores em residências e edifícios de escritórios para fornecer cobertura adequada. Todas estas ações levarão a um aumento da prevalência de sinais nas faixas de frequência 5G e a um maior risco de exposição a interferências eletromagnéticas nestas faixas de frequência e suas harmónicas.
Felizmente, a EMI pode ser protegida aplicando-se um revestimento metálico fino e condutor a componentes externos e dispositivos System-in-Package (SiP) (Figura 1). No passado, a blindagem EMI era aplicada colocando latas de metal estampadas em torno de grupos de componentes ou aplicando fita de blindagem em componentes individuais. No entanto, à medida que as embalagens e os dispositivos finais continuam a ser miniaturizados, esta abordagem de blindagem torna-se inaceitável devido às limitações de tamanho e à flexibilidade para lidar com os diversos conceitos de embalagens não ortogonais que estão sendo cada vez mais utilizados em eletrônicos móveis e vestíveis.
Da mesma forma, alguns designs de embalagens líderes estão avançando no sentido de cobrir seletivamente apenas certas áreas da embalagem para blindagem EMI, em vez de cobrir todo o exterior da embalagem com uma embalagem completa. Além da blindagem EMI externa, os novos dispositivos SiP exigem blindagem adicional incorporada diretamente no pacote para isolar adequadamente os vários componentes uns dos outros no mesmo pacote.
O principal método para criar blindagem EMI em pacotes de componentes moldados ou dispositivos SiP moldados é pulverizar múltiplas camadas de metal na superfície. Por pulverização catódica, revestimentos uniformes muito finos de metal puro ou ligas metálicas podem ser depositados em superfícies de embalagens com uma espessura de 1 a 7 µm. Como o processo de pulverização catódica é capaz de depositar metais no nível de angstrom, as propriedades elétricas de seus revestimentos têm sido eficazes até agora para aplicações típicas de blindagem.
No entanto, à medida que a necessidade de proteção aumenta, a pulverização catódica apresenta desvantagens inerentes significativas que a impedem de ser usada como um método escalonável para fabricantes e desenvolvedores. O custo de capital inicial do equipamento de pulverização é muito alto, na faixa dos milhões de dólares. Devido ao processo multicâmara, a linha de equipamentos de pulverização requer uma grande área e aumenta ainda mais a necessidade de espaço adicional com um sistema de transferência totalmente integrado. As condições típicas da câmara de pulverização catódica podem atingir a faixa de 400°C à medida que a excitação do plasma espalha o material do alvo da pulverização catódica para o substrato; portanto, é necessário um dispositivo de montagem de “placa fria” para resfriar o substrato e reduzir as temperaturas experimentadas. Durante o processo de deposição, o metal é depositado sobre um determinado substrato, mas, via de regra, a espessura do revestimento das paredes laterais verticais de uma embalagem 3D é normalmente de até 60% em comparação com a espessura da camada superficial superior.
Finalmente, devido ao fato de a pulverização catódica ser um processo de deposição em linha de visão, as partículas metálicas não podem ser seletivamente ou devem ser depositadas sob estruturas e topologias salientes, o que pode levar a perdas significativas de material, além de seu acúmulo dentro das paredes da câmara; portanto, requer muita manutenção. Se certas áreas de um determinado substrato ficarem expostas ou se a blindagem EMI não for necessária, o substrato também deverá ser pré-mascarado.
A proteção de sistemas eletrônicos contra interferência eletromagnética (EMI) tornou-se um tema quente. Os avanços tecnológicos nos padrões 5G, o carregamento sem fio para eletrônicos móveis, a integração da antena no chassi e a introdução do System in Package (SiP) estão impulsionando a necessidade de melhor blindagem e isolamento EMI em pacotes de componentes e aplicações modulares maiores. Para blindagem conformal, os materiais de blindagem EMI para as superfícies externas da embalagem são depositados principalmente usando processos de deposição física de vapor (PVD) usando tecnologia de pré-embalagem para aplicações de embalagem interna. No entanto, as questões de escalabilidade e custo da tecnologia de pulverização, bem como os avanços nos consumíveis, estão levando à consideração de métodos alternativos de pulverização para blindagem EMI.
Os autores discutirão o desenvolvimento de processos de revestimento por pulverização para aplicação de materiais de blindagem EMI nas superfícies externas de componentes individuais em tiras e pacotes SiP maiores. Usando materiais e equipamentos recém-desenvolvidos e aprimorados para a indústria, foi demonstrado um processo que fornece cobertura uniforme em embalagens com menos de 10 mícrons de espessura e cobertura uniforme em torno dos cantos e paredes laterais da embalagem. relação de espessura da parede lateral 1:1. Outras pesquisas mostraram que o custo de fabricação da aplicação de blindagem EMI em embalagens de componentes pode ser reduzido aumentando a taxa de pulverização e aplicando seletivamente revestimentos em áreas específicas da embalagem. Além disso, o baixo custo de capital do equipamento e o menor tempo de configuração do equipamento de pulverização em comparação com o equipamento de pulverização melhoram a capacidade de aumentar a capacidade de produção.
Ao embalar eletrônicos móveis, alguns fabricantes de módulos SiP enfrentam o problema de isolar os componentes internos do SiP uns dos outros e do exterior para proteção contra interferência eletromagnética. Ranhuras são cortadas ao redor dos componentes internos e pasta condutora é aplicada nas ranhuras para criar uma gaiola de Faraday menor dentro do gabinete. À medida que o desenho da vala se estreita, é necessário controlar o volume e a precisão da colocação do material que preenche a vala. Os mais recentes produtos avançados de detonação controlam o volume e a largura estreita do fluxo de ar garantem o enchimento preciso da vala. Na última etapa, os topos dessas trincheiras preenchidas com pasta são colados através da aplicação de um revestimento externo de blindagem EMI. O Spray Coating resolve os problemas associados ao uso de equipamentos de pulverização catódica e aproveita materiais EMI aprimorados e equipamentos de deposição, permitindo que embalagens SiP sejam fabricadas usando métodos eficientes de embalagem interna.
Nos últimos anos, a blindagem EMI tornou-se uma grande preocupação. Com a adoção gradual da tecnologia sem fios 5G e as oportunidades futuras que o 5G trará para a Internet das Coisas (IoT) e para as comunicações de missão crítica, aumentou a necessidade de proteger eficazmente os componentes e conjuntos eletrónicos contra interferências eletromagnéticas. essencial. Com o próximo padrão sem fio 5G, as frequências de sinal nas bandas de 600 MHz a 6 GHz e ondas milimétricas se tornarão mais comuns e poderosas à medida que a tecnologia for adotada. Alguns casos de uso e implementações propostas incluem vidraças para edifícios de escritórios ou transporte público para ajudar a manter a comunicação em distâncias mais curtas.
Como as frequências 5G têm dificuldade em penetrar paredes e outros objetos rígidos, outras implementações propostas incluem repetidores em residências e edifícios de escritórios para fornecer cobertura adequada. Todas estas ações levarão a um aumento da prevalência de sinais nas faixas de frequência 5G e a um maior risco de exposição a interferências eletromagnéticas nestas faixas de frequência e suas harmónicas.
Felizmente, a EMI pode ser protegida aplicando-se um revestimento metálico fino e condutor a componentes externos e dispositivos System-in-Package (SiP) (Figura 1). No passado, a blindagem EMI era aplicada colocando latas de metal estampadas em torno de grupos de componentes ou aplicando fita de blindagem em determinados componentes. No entanto, à medida que as embalagens e os dispositivos finais continuam a ser miniaturizados, esta abordagem de blindagem torna-se inaceitável devido às limitações de tamanho e à flexibilidade para lidar com a variedade de conceitos de embalagens não ortogonais que são cada vez mais encontrados em eletrônicos móveis e vestíveis.
Da mesma forma, alguns designs de embalagens líderes estão avançando no sentido de cobrir seletivamente apenas certas áreas da embalagem para blindagem EMI, em vez de cobrir todo o exterior da embalagem com uma embalagem completa. Além da blindagem EMI externa, os novos dispositivos SiP exigem blindagem adicional incorporada diretamente no pacote para isolar adequadamente os vários componentes uns dos outros no mesmo pacote.
O principal método para criar blindagem EMI em pacotes de componentes moldados ou dispositivos SiP moldados é pulverizar múltiplas camadas de metal na superfície. Por pulverização catódica, revestimentos uniformes muito finos de metal puro ou ligas metálicas podem ser depositados em superfícies de embalagens com uma espessura de 1 a 7 µm. Como o processo de pulverização catódica é capaz de depositar metais no nível de angstrom, as propriedades elétricas de seus revestimentos têm sido eficazes até agora para aplicações típicas de blindagem.
No entanto, à medida que a necessidade de proteção aumenta, a pulverização catódica apresenta desvantagens inerentes significativas que a impedem de ser usada como um método escalonável para fabricantes e desenvolvedores. O custo de capital inicial do equipamento de pulverização é muito alto, na faixa dos milhões de dólares. Devido ao processo multicâmara, a linha de equipamentos de pulverização requer uma grande área e aumenta ainda mais a necessidade de espaço adicional com um sistema de transferência totalmente integrado. As condições típicas da câmara de pulverização catódica podem atingir a faixa de 400°C à medida que a excitação do plasma espalha o material do alvo da pulverização catódica para o substrato; portanto, é necessário um dispositivo de montagem de “placa fria” para resfriar o substrato e reduzir as temperaturas experimentadas. Durante o processo de deposição, o metal é depositado sobre um determinado substrato, mas, via de regra, a espessura do revestimento das paredes laterais verticais de uma embalagem 3D é normalmente de até 60% em comparação com a espessura da camada superficial superior.
Finalmente, devido ao fato de a pulverização catódica ser um processo de deposição em linha de visão, as partículas metálicas não podem ser seletivamente ou devem ser depositadas sob estruturas e topologias salientes, o que pode resultar em perda significativa de material além de seu acúmulo dentro das paredes da câmara; portanto, requer muita manutenção. Se certas áreas de um determinado substrato ficarem expostas ou se a blindagem EMI não for necessária, o substrato também deverá ser pré-mascarado.
White paper: Ao passar de uma produção de sortimento pequeno para um grande sortimento, otimizar o rendimento de vários lotes de produtos diferentes é fundamental para maximizar a produtividade da produção. Utilização geral da linha… Veja o white paper
Horário da postagem: 19 de abril de 2023