Защита электронных систем от электромагнитных помех (EMI) стала горячей темой. Технологические достижения в стандартах 5G, беспроводная зарядка для мобильной электроники, интеграция антенн в корпус и внедрение системы в корпусе (SiP) приводят к необходимости лучшего экранирования и изоляции электромагнитных помех в пакетах компонентов и более крупных модульных приложениях. Для конформной защиты материалы, экранирующие электромагнитные помехи для внешних поверхностей упаковки, в основном наносятся с использованием процессов физического осаждения из паровой фазы (PVD) с использованием технологии предварительной упаковки для внутренней упаковки. Однако проблемы масштабируемости и стоимости технологии распыления, а также развитие расходных материалов приводят к рассмотрению альтернативных методов распыления для защиты от электромагнитных помех.
Авторы обсудят разработку процессов нанесения покрытия распылением для нанесения материалов, экранирующих электромагнитные помехи, на внешние поверхности отдельных компонентов на полосах и более крупных корпусах SiP. С использованием недавно разработанных и усовершенствованных материалов и оборудования для отрасли был продемонстрирован процесс, обеспечивающий равномерное покрытие упаковок толщиной менее 10 микрон и равномерное покрытие вокруг углов и боковых стенок упаковки. соотношение толщины боковых стенок 1:1. Дальнейшие исследования показали, что производственные затраты на применение защиты от электромагнитных помех к корпусам компонентов можно снизить за счет увеличения скорости распыления и избирательного нанесения покрытий на определенные участки корпуса. Кроме того, низкие капитальные затраты на оборудование и более короткое время наладки распылительного оборудования по сравнению с распылительным оборудованием улучшают возможность увеличения производственной мощности.
При упаковке мобильной электроники некоторые производители SiP-модулей сталкиваются с проблемой изоляции компонентов внутри SiP друг от друга и снаружи для защиты от электромагнитных помех. Вокруг внутренних компонентов вырезаются канавки, и на канавки наносится проводящая паста, чтобы создать внутри корпуса клетку Фарадея меньшего размера. По мере сужения конструкции траншеи необходимо контролировать объем и точность размещения материала, заполняющего траншею. Новейшие усовершенствованные средства для струйной обработки контролируют объем, а узкая ширина воздушного потока обеспечивает точное заполнение траншеи. На последнем этапе верхушки этих заполненных пастой траншей склеиваются путем нанесения внешнего экранирующего покрытия от электромагнитных помех. Напыление покрытия решает проблемы, связанные с использованием оборудования для напыления, и использует преимущества улучшенных материалов, обеспечивающих электромагнитные помехи, и оборудования для осаждения, позволяя изготавливать SiP-корпусы с использованием эффективных методов внутренней упаковки.
В последние годы экранирование электромагнитных помех стало серьезной проблемой. С постепенным массовым внедрением беспроводной технологии 5G и будущими возможностями, которые 5G принесет в Интернет вещей (IoT) и критически важные коммуникации, возросла необходимость эффективной защиты электронных компонентов и сборок от электромагнитных помех. существенный. С будущим стандартом беспроводной связи 5G частоты сигналов в диапазонах от 600 МГц до 6 ГГц и миллиметровых волн станут более распространенными и мощными по мере внедрения этой технологии. Некоторые предлагаемые варианты использования и реализации включают оконные стекла для офисных зданий или общественного транспорта, которые помогают поддерживать связь на более коротких расстояниях.
Поскольку частотам 5G трудно проникать через стены и другие твердые объекты, другие предлагаемые реализации включают ретрансляторы в домах и офисных зданиях для обеспечения адекватного покрытия. Все эти действия приведут к увеличению распространенности сигналов в диапазонах частот 5G и повышению риска воздействия электромагнитных помех в этих диапазонах частот и их гармоник.
К счастью, электромагнитные помехи можно защитить, нанеся тонкое проводящее металлическое покрытие на внешние компоненты и устройства «система в корпусе» (SiP) (рис. 1). Раньше экранирование от электромагнитных помех применялось путем размещения штампованных металлических банок вокруг групп компонентов или путем наклеивания защитной ленты на отдельные компоненты. Однако, поскольку корпуса и конечные устройства продолжают миниатюризироваться, такой подход к экранированию становится неприемлемым из-за ограничений по размеру и гибкости для работы с разнообразными, неортогональными концепциями корпусов, которые все чаще используются в мобильной и носимой электронике.
Аналогичным образом, некоторые ведущие конструкции упаковок движутся к выборочному покрытию только определенных областей упаковки для защиты от электромагнитных помех, а не к покрытию всей внешней части упаковки полной упаковкой. Помимо внешнего экранирования от электромагнитных помех, новым устройствам SiP требуется дополнительная встроенная защита, встроенная непосредственно в корпус, чтобы должным образом изолировать различные компоненты друг от друга в одном корпусе.
Основным методом создания экранирования электромагнитных помех на формованных корпусах компонентов или формованных устройствах SiP является напыление на поверхность нескольких слоев металла. Путем напыления на поверхности упаковки можно наносить очень тонкие однородные покрытия из чистого металла или металлических сплавов толщиной от 1 до 7 мкм. Поскольку процесс распыления способен осаждать металлы на уровне ангстрем, электрические свойства его покрытий до сих пор были эффективны для типичных экранирующих применений.
Однако по мере роста потребности в защите напыление имеет существенные недостатки, которые не позволяют использовать его в качестве масштабируемого метода для производителей и разработчиков. Первоначальные капитальные затраты на распылительное оборудование очень высоки и составляют миллионы долларов. Из-за многокамерного процесса линия распылительного оборудования требует большой площади и еще больше увеличивает потребность в дополнительной площади с полностью интегрированной системой транспортировки. Типичные условия в камере распыления могут достигать диапазона 400°C, поскольку плазменное возбуждение распыляет материал от мишени распыления к подложке; поэтому требуется монтажное приспособление «холодная пластина» для охлаждения подложки и снижения температуры. В процессе осаждения металл осаждается на заданную подложку, но, как правило, толщина покрытия вертикальных боковых стенок 3D-пакета обычно составляет до 60% по сравнению с толщиной верхнего поверхностного слоя.
Наконец, в связи с тем, что напыление представляет собой процесс осаждения на прямой видимости, металлические частицы не могут быть выборочно или должны осаждаться под нависающие структуры и топологии, что может привести к значительным потерям материала помимо его накопления внутри стенок камеры; таким образом, он требует большого обслуживания. Если определенные области данной подложки остаются открытыми или защита от электромагнитных помех не требуется, подложку также необходимо предварительно замаскировать.
Защита электронных систем от электромагнитных помех (EMI) стала горячей темой. Технологические достижения в стандартах 5G, беспроводная зарядка для мобильной электроники, интеграция антенн в корпус и внедрение системы в корпусе (SiP) приводят к необходимости лучшего экранирования и изоляции электромагнитных помех в пакетах компонентов и более крупных модульных приложениях. Для конформной защиты материалы, экранирующие электромагнитные помехи для внешних поверхностей упаковки, в основном наносятся с использованием процессов физического осаждения из паровой фазы (PVD) с использованием технологии предварительной упаковки для внутренней упаковки. Однако проблемы масштабируемости и стоимости технологии распыления, а также развитие расходных материалов приводят к рассмотрению альтернативных методов распыления для защиты от электромагнитных помех.
Авторы обсудят разработку процессов нанесения покрытия распылением для нанесения материалов, экранирующих электромагнитные помехи, на внешние поверхности отдельных компонентов на полосах и более крупных корпусах SiP. С использованием недавно разработанных и усовершенствованных материалов и оборудования для отрасли был продемонстрирован процесс, обеспечивающий равномерное покрытие упаковок толщиной менее 10 микрон и равномерное покрытие вокруг углов и боковых стенок упаковки. соотношение толщины боковых стенок 1:1. Дальнейшие исследования показали, что производственные затраты на применение защиты от электромагнитных помех к корпусам компонентов можно снизить за счет увеличения скорости распыления и избирательного нанесения покрытий на определенные участки корпуса. Кроме того, низкие капитальные затраты на оборудование и более короткое время наладки распылительного оборудования по сравнению с распылительным оборудованием улучшают возможность увеличения производственной мощности.
При упаковке мобильной электроники некоторые производители SiP-модулей сталкиваются с проблемой изоляции компонентов внутри SiP друг от друга и снаружи для защиты от электромагнитных помех. Вокруг внутренних компонентов вырезаются канавки, и на канавки наносится проводящая паста, чтобы создать внутри корпуса клетку Фарадея меньшего размера. По мере сужения конструкции траншеи необходимо контролировать объем и точность размещения материала, заполняющего траншею. Новейшие усовершенствованные средства для струйной обработки контролируют объем, а узкая ширина воздушного потока обеспечивает точное заполнение траншеи. На последнем этапе верхние части этих заполненных пастой траншей склеиваются путем нанесения внешнего экранирующего покрытия от электромагнитных помех. Напыление покрытия решает проблемы, связанные с использованием оборудования для напыления, и использует преимущества улучшенных материалов, обеспечивающих электромагнитные помехи, и оборудования для осаждения, позволяя изготавливать SiP-упаковки с использованием эффективных методов внутренней упаковки.
В последние годы экранирование электромагнитных помех стало серьезной проблемой. С постепенным массовым внедрением беспроводной технологии 5G и будущими возможностями, которые 5G принесет в Интернет вещей (IoT) и критически важные коммуникации, возросла необходимость эффективной защиты электронных компонентов и сборок от электромагнитных помех. существенный. С будущим стандартом беспроводной связи 5G частоты сигналов в диапазонах от 600 МГц до 6 ГГц и миллиметровых волн станут более распространенными и мощными по мере внедрения этой технологии. Некоторые предлагаемые варианты использования и реализации включают оконные стекла для офисных зданий или общественного транспорта, которые помогают поддерживать связь на более коротких расстояниях.
Поскольку частотам 5G трудно проникать через стены и другие твердые объекты, другие предлагаемые реализации включают ретрансляторы в домах и офисных зданиях для обеспечения адекватного покрытия. Все эти действия приведут к увеличению распространенности сигналов в диапазонах частот 5G и повышению риска воздействия электромагнитных помех в этих диапазонах частот и их гармоник.
К счастью, электромагнитные помехи можно защитить, нанеся тонкое проводящее металлическое покрытие на внешние компоненты и устройства «система в корпусе» (SiP) (рис. 1). Раньше экранирование от электромагнитных помех применялось путем размещения штампованных металлических банок вокруг групп компонентов или путем наклеивания защитной ленты на определенные компоненты. Однако, поскольку корпуса и конечные устройства продолжают уменьшаться в размерах, такой подход к экранированию становится неприемлемым из-за ограничений по размеру и гибкости для работы с различными концепциями неортогональных корпусов, которые все чаще встречаются в мобильной и носимой электронике.
Аналогичным образом, некоторые ведущие конструкции упаковок движутся к выборочному покрытию только определенных областей упаковки для защиты от электромагнитных помех, а не к покрытию всей внешней части упаковки полной упаковкой. Помимо внешнего экранирования от электромагнитных помех, новым устройствам SiP требуется дополнительная встроенная защита, встроенная непосредственно в корпус, чтобы должным образом изолировать различные компоненты друг от друга в одном корпусе.
Основным методом создания экранирования электромагнитных помех на формованных корпусах компонентов или формованных устройствах SiP является напыление на поверхность нескольких слоев металла. Путем напыления на поверхности упаковки можно наносить очень тонкие однородные покрытия из чистого металла или металлических сплавов толщиной от 1 до 7 мкм. Поскольку процесс распыления способен осаждать металлы на уровне ангстрем, электрические свойства его покрытий до сих пор были эффективны для типичных экранирующих применений.
Однако по мере роста потребности в защите напыление имеет существенные недостатки, которые не позволяют использовать его в качестве масштабируемого метода для производителей и разработчиков. Первоначальные капитальные затраты на распылительное оборудование очень высоки и составляют миллионы долларов. Из-за многокамерного процесса линия распылительного оборудования требует большой площади и еще больше увеличивает потребность в дополнительной площади с полностью интегрированной системой транспортировки. Типичные условия в камере распыления могут достигать диапазона 400°C, поскольку плазменное возбуждение распыляет материал от мишени распыления к подложке; поэтому требуется монтажное приспособление «холодная пластина» для охлаждения подложки и снижения температуры. В процессе осаждения металл осаждается на заданную подложку, но, как правило, толщина покрытия вертикальных боковых стенок 3D-пакета обычно составляет до 60% по сравнению с толщиной верхнего поверхностного слоя.
Наконец, из-за того, что распыление представляет собой процесс осаждения на прямой видимости, металлические частицы не могут быть выборочно или должны осаждаться под нависающие структуры и топологии, что может привести к значительным потерям материала помимо его накопления внутри стенок камеры; таким образом, он требует большого ухода. Если определенные участки данной подложки остаются открытыми или защита от электромагнитных помех не требуется, подложку также необходимо предварительно замаскировать.
Информационный документ: При переходе от мелкосерийного производства к крупному ассортименту оптимизация пропускной способности нескольких партий различной продукции имеет решающее значение для максимизации производительности производства. Общая загрузка линии… Посмотреть информационный документ
Время публикации: 19 апреля 2023 г.