Att skydda elektroniska system från elektromagnetisk störning (EMI) har blivit ett hett ämne. Teknologiska framsteg inom 5G-standarder, trådlös laddning för mobil elektronik, antennintegrering i chassit och introduktionen av System in Package (SiP) driver behovet av bättre EMI-skärmning och isolering i komponentpaket och större modulära applikationer. För konform skärmning deponeras EMI-avskärmningsmaterial för de yttre ytorna av förpackningen huvudsakligen med hjälp av fysiska ångavsättningsprocesser (PVD) med förpackningsteknik för interna förpackningsapplikationer. Skalbarheten och kostnadsproblemen för sprayteknik, såväl som framsteg inom förbrukningsvaror, leder dock till övervägande av alternativa spraymetoder för EMI-avskärmning.
Författarna kommer att diskutera utvecklingen av spraybeläggningsprocesser för applicering av EMI-avskärmande material på de yttre ytorna av enskilda komponenter på remsor och större SiP-förpackningar. Med hjälp av nyutvecklade och förbättrade material och utrustning för industrin har en process demonstrerats som ger enhetlig täckning på förpackningar mindre än 10 mikron tjocka och enhetlig täckning runt förpackningens hörn och förpackningssidoväggar. sidoväggstjockleksförhållande 1:1. Ytterligare forskning har visat att tillverkningskostnaden för att applicera EMI-skärmning på komponentförpackningar kan minskas genom att öka spruthastigheten och selektivt applicera beläggningar på specifika områden av förpackningen. Dessutom förbättrar den låga kapitalkostnaden för utrustningen och den kortare inställningstiden för sprututrustning jämfört med sprututrustning möjligheten att öka produktionskapaciteten.
Vid förpackning av mobil elektronik står vissa tillverkare av SiP-moduler inför problemet med att isolera komponenter inuti SiP från varandra och från utsidan för att skydda mot elektromagnetiska störningar. Spår skärs runt de inre komponenterna och ledande pasta appliceras på spåren för att skapa en mindre Faraday-bur inuti höljet. När dikets design smalnar av är det nödvändigt att kontrollera volymen och noggrannheten för placeringen av materialet som fyller diket. De senaste avancerade blästringsprodukterna kontrollerar volymen och den smala luftflödesbredden säkerställer noggrann dikesfyllning. I det sista steget limmas topparna på dessa pastafyllda diken samman genom att applicera en extern EMI-skyddande beläggning. Spray Coating löser problemen i samband med användningen av sputterutrustning och drar fördel av förbättrade EMI-material och deponeringsutrustning, vilket gör att SiP-förpackningar kan tillverkas med effektiva interna förpackningsmetoder.
Under de senaste åren har EMI-avskärmning blivit ett stort problem. Med det gradvisa vanliga införandet av trådlös 5G-teknik och de framtida möjligheter som 5G kommer att ge till Internet of Things (IoT) och verksamhetskritisk kommunikation, har behovet av att effektivt skydda elektroniska komponenter och sammansättningar från elektromagnetisk störning ökat. grundläggande. Med den kommande trådlösa 5G-standarden kommer signalfrekvenser i 600 MHz till 6 GHz och millimetervågband att bli vanligare och kraftfullare i takt med att tekniken anammas. Några föreslagna användningsfall och implementeringar inkluderar fönsterrutor för kontorsbyggnader eller kollektivtrafik för att hjälpa till att hålla kommunikationen över kortare avstånd.
Eftersom 5G-frekvenser har svårt att penetrera väggar och andra hårda föremål, inkluderar andra föreslagna implementeringar repeatrar i hem och kontorsbyggnader för att ge tillräcklig täckning. Alla dessa åtgärder kommer att leda till en ökning av förekomsten av signaler i 5G-frekvensbanden och en högre risk för exponering för elektromagnetiska störningar i dessa frekvensband och deras övertoner.
Lyckligtvis kan EMI skärmas genom att applicera en tunn, ledande metallbeläggning på externa komponenter och System-in-Package (SiP)-enheter (Figur 1). Tidigare har EMI-skärmning applicerats genom att placera ut stansade metallburkar runt grupper av komponenter, eller genom att applicera skärmtejp på enskilda komponenter. Men eftersom förpackningar och slutenheter fortsätter att miniatyriseras, blir denna skärmningsmetod oacceptabel på grund av storleksbegränsningar och flexibiliteten att hantera de olika, icke-ortogonala förpackningskoncepten som alltmer används i mobil och bärbar elektronik.
På samma sätt går vissa ledande förpackningsdesigner mot att selektivt täcka endast vissa områden av förpackningen för EMI-avskärmning, snarare än att täcka hela utsidan av förpackningen med en hel förpackning. Utöver extern EMI-skärmning kräver nya SiP-enheter ytterligare inbyggd skärmning inbyggd direkt i paketet för att korrekt isolera de olika komponenterna från varandra i samma paket.
Den huvudsakliga metoden för att skapa EMI-skärmning på gjutna komponentpaket eller gjutna SiP-enheter är att spraya flera lager av metall på ytan. Genom sputtering kan mycket tunna enhetliga beläggningar av ren metall eller metallegeringar avsättas på förpackningsytor med en tjocklek av 1 till 7 µm. Eftersom förstoftningsprocessen kan avsätta metaller på ångströmnivå, har de elektriska egenskaperna hos dess beläggningar hittills varit effektiva för typiska skärmningsapplikationer.
Men i takt med att behovet av skydd växer har sputtering betydande inneboende nackdelar som hindrar den från att användas som en skalbar metod för tillverkare och utvecklare. Den initiala kapitalkostnaden för sprayutrustning är mycket hög, i intervallet miljontals dollar. På grund av flerkammarprocessen kräver sprayutrustningslinjen en stor yta och ökar ytterligare behovet av ytterligare fastigheter med ett helt integrerat överföringssystem. Typiska förstoftningskammarförhållanden kan nå 400°C-intervallet då plasmaexcitationen förstoftar materialet från sputtermålet till substratet; därför krävs en monteringsfixtur för "kallplatta" för att kyla substratet för att minska de upplevda temperaturerna. Under deponeringsprocessen avsätts metallen på ett givet substrat, men som regel är beläggningstjockleken på de vertikala sidoväggarna i ett 3D-paket vanligtvis upp till 60 % jämfört med tjockleken på det övre ytskiktet.
Slutligen, på grund av det faktum att förstoftning är en siktlinjeavsättningsprocess, kan metallpartiklar inte selektivt eller måste deponeras under överhängande strukturer och topologier, vilket kan leda till betydande materialförluster utöver dess ackumulering inuti kammarväggarna; därför kräver det mycket underhåll. Om vissa områden av ett givet substrat ska lämnas exponerade eller EMI-skärmning inte krävs, måste substratet också förmaskeras.
Att skydda elektroniska system från elektromagnetisk störning (EMI) har blivit ett hett ämne. Teknologiska framsteg inom 5G-standarder, trådlös laddning för mobil elektronik, antennintegrering i chassit och introduktionen av System in Package (SiP) driver behovet av bättre EMI-skärmning och isolering i komponentpaket och större modulära applikationer. För konform skärmning deponeras EMI-avskärmningsmaterial för de yttre ytorna av förpackningen huvudsakligen med hjälp av fysiska ångavsättningsprocesser (PVD) med förpackningsteknik för interna förpackningsapplikationer. Skalbarheten och kostnadsproblemen för sprayteknik, såväl som framsteg inom förbrukningsvaror, leder dock till övervägande av alternativa spraymetoder för EMI-avskärmning.
Författarna kommer att diskutera utvecklingen av spraybeläggningsprocesser för applicering av EMI-avskärmande material på de yttre ytorna av enskilda komponenter på remsor och större SiP-förpackningar. Med hjälp av nyutvecklade och förbättrade material och utrustning för industrin har en process demonstrerats som ger enhetlig täckning på förpackningar mindre än 10 mikron tjocka och enhetlig täckning runt förpackningens hörn och förpackningssidoväggar. sidoväggstjockleksförhållande 1:1. Ytterligare forskning har visat att tillverkningskostnaden för att applicera EMI-skärmning på komponentförpackningar kan minskas genom att öka spruthastigheten och selektivt applicera beläggningar på specifika områden av förpackningen. Dessutom förbättrar den låga kapitalkostnaden för utrustningen och den kortare inställningstiden för sprututrustning jämfört med sprututrustning möjligheten att öka produktionskapaciteten.
Vid förpackning av mobil elektronik står vissa tillverkare av SiP-moduler inför problemet med att isolera komponenter inuti SiP från varandra och från utsidan för att skydda mot elektromagnetiska störningar. Spår skärs runt de inre komponenterna och ledande pasta appliceras på spåren för att skapa en mindre Faraday-bur inuti höljet. När dikets design smalnar av är det nödvändigt att kontrollera volymen och noggrannheten för placeringen av materialet som fyller diket. De senaste avancerade blästringsprodukterna kontrollerar volymen och den smala luftflödesbredden säkerställer noggrann dikesfyllning. I det sista steget limmas topparna på dessa pastafyllda diken samman genom att applicera en extern EMI-skyddande beläggning. Spray Coating löser problemen i samband med användningen av sputterutrustning och drar fördel av förbättrade EMI-material och deponeringsutrustning, vilket gör att SiP-förpackningar kan tillverkas med effektiva interna förpackningsmetoder.
Under de senaste åren har EMI-avskärmning blivit ett stort problem. Med det gradvisa vanliga införandet av trådlös 5G-teknik och de framtida möjligheter som 5G kommer att ge till Internet of Things (IoT) och verksamhetskritisk kommunikation, har behovet av att effektivt skydda elektroniska komponenter och sammansättningar från elektromagnetisk störning ökat. grundläggande. Med den kommande trådlösa 5G-standarden kommer signalfrekvenser i 600 MHz till 6 GHz och millimetervågband att bli vanligare och kraftfullare i takt med att tekniken anammas. Några föreslagna användningsfall och implementeringar inkluderar fönsterrutor för kontorsbyggnader eller kollektivtrafik för att hjälpa till att hålla kommunikationen över kortare avstånd.
Eftersom 5G-frekvenser har svårt att penetrera väggar och andra hårda föremål, inkluderar andra föreslagna implementeringar repeatrar i hem och kontorsbyggnader för att ge tillräcklig täckning. Alla dessa åtgärder kommer att leda till en ökning av förekomsten av signaler i 5G-frekvensbanden och en högre risk för exponering för elektromagnetiska störningar i dessa frekvensband och deras övertoner.
Lyckligtvis kan EMI skärmas genom att applicera en tunn, ledande metallbeläggning på externa komponenter och System-in-Package (SiP)-enheter (Figur 1). Tidigare har EMI-skärmning applicerats genom att placera ut stansade metallburkar runt grupper av komponenter, eller genom att applicera skärmtejp på vissa komponenter. Men eftersom förpackningar och slutenheter fortsätter att miniatyriseras, blir denna skärmningsmetod oacceptabel på grund av storleksbegränsningar och flexibiliteten att hantera mångfalden av icke-ortogonala förpackningskoncept som alltmer återfinns i mobil och bärbar elektronik.
På samma sätt går vissa ledande förpackningsdesigner mot att selektivt täcka endast vissa områden av förpackningen för EMI-avskärmning, snarare än att täcka hela utsidan av förpackningen med en hel förpackning. Utöver extern EMI-skärmning kräver nya SiP-enheter ytterligare inbyggd skärmning inbyggd direkt i paketet för att korrekt isolera de olika komponenterna från varandra i samma paket.
Den huvudsakliga metoden för att skapa EMI-skärmning på gjutna komponentpaket eller gjutna SiP-enheter är att spraya flera lager av metall på ytan. Genom sputtering kan mycket tunna enhetliga beläggningar av ren metall eller metallegeringar avsättas på förpackningsytor med en tjocklek av 1 till 7 µm. Eftersom förstoftningsprocessen kan avsätta metaller på ångströmnivå, har de elektriska egenskaperna hos dess beläggningar hittills varit effektiva för typiska skärmningsapplikationer.
Men i takt med att behovet av skydd växer har sputtering betydande inneboende nackdelar som hindrar den från att användas som en skalbar metod för tillverkare och utvecklare. Den initiala kapitalkostnaden för sprayutrustning är mycket hög, i intervallet miljontals dollar. På grund av flerkammarprocessen kräver sprayutrustningslinjen en stor yta och ökar ytterligare behovet av ytterligare fastigheter med ett helt integrerat överföringssystem. Typiska förstoftningskammarförhållanden kan nå 400°C-intervallet då plasmaexcitationen förstoftar materialet från sputtermålet till substratet; därför krävs en monteringsfixtur för "kallplatta" för att kyla substratet för att minska de upplevda temperaturerna. Under deponeringsprocessen avsätts metallen på ett givet substrat, men som regel är beläggningstjockleken på de vertikala sidoväggarna i ett 3D-paket vanligtvis upp till 60 % jämfört med tjockleken på det övre ytskiktet.
Slutligen, på grund av det faktum att förstoftning är en siktlinjeavsättningsprocess, kan metallpartiklar inte selektivt eller måste deponeras under överhängande strukturer och topologier, vilket kan resultera i betydande materialförluster utöver dess ackumulering inuti kammarväggarna; därför kräver det mycket underhåll. Om vissa områden av ett givet substrat ska lämnas exponerade eller EMI-skärmning inte krävs, måste substratet också förmaskeras.
Vitbok: Vid övergång från små till stora sortimentsproduktion är optimering av genomströmningen av flera partier av olika produkter avgörande för att maximera produktionsproduktiviteten. Övergripande linjeanvändning... Se vitbok
Posttid: 2023-apr-19