Der Schutz elektronischer Systeme vor elektromagnetischen Störungen (EMI) ist zu einem heißen Thema geworden.Technologische Fortschritte bei 5G-Standards, kabellosem Laden für mobile Elektronik, Antennenintegration in das Gehäuse und die Einführung von System in Package (SiP) erhöhen den Bedarf an besserer EMI-Abschirmung und -Isolation in Komponentenpaketen und größeren modularen Anwendungen.Zur konformen Abschirmung werden EMI-Abschirmmaterialien für die Außenflächen der Verpackung hauptsächlich mithilfe von PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) aufgebracht, wobei die Vorverpackungstechnologie für interne Verpackungsanwendungen zum Einsatz kommt.Allerdings führen die Skalierbarkeits- und Kostenprobleme der Sprühtechnologie sowie Fortschritte bei den Verbrauchsmaterialien dazu, alternative Sprühmethoden zur EMI-Abschirmung in Betracht zu ziehen.
Die Autoren werden die Entwicklung von Sprühbeschichtungsverfahren zum Auftragen von EMI-Abschirmmaterialien auf die Außenflächen einzelner Komponenten auf Streifen und größeren SiP-Paketen diskutieren.Unter Verwendung neu entwickelter und verbesserter Materialien und Geräte für die Industrie wurde ein Verfahren demonstriert, das eine gleichmäßige Abdeckung von Paketen mit einer Dicke von weniger als 10 Mikrometern sowie eine gleichmäßige Abdeckung um Paketecken und Paketseitenwände herum bietet.Seitenwandstärkenverhältnis 1:1.Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Herstellungskosten für die Anbringung einer EMI-Abschirmung auf Komponentengehäusen gesenkt werden können, indem die Sprührate erhöht und Beschichtungen selektiv auf bestimmte Bereiche des Gehäuses aufgetragen werden.Darüber hinaus verbessern die geringen Kapitalkosten der Ausrüstung und die kürzere Rüstzeit für Sprühausrüstung im Vergleich zu Sprühausrüstung die Möglichkeit, die Produktionskapazität zu erhöhen.
Bei der Verpackung mobiler Elektronik stehen einige Hersteller von SiP-Modulen vor dem Problem, Komponenten innerhalb des SiP voneinander und von außen zu isolieren, um sie vor elektromagnetischen Störungen zu schützen.Um die inneren Komponenten herum werden Rillen geschnitten und leitfähige Paste auf die Rillen aufgetragen, um einen kleineren Faradayschen Käfig im Inneren des Gehäuses zu schaffen.Wenn die Grabenkonstruktion schmaler wird, ist es notwendig, das Volumen und die Genauigkeit der Platzierung des den Graben füllenden Materials zu kontrollieren.Die modernsten Strahlmittel steuern das Volumen und die schmale Luftstrombreite sorgt für eine präzise Grabenfüllung.Im letzten Schritt werden die Oberseiten dieser mit Paste gefüllten Gräben durch Aufbringen einer externen EMI-Abschirmbeschichtung zusammengeklebt.Die Sprühbeschichtung löst die mit der Verwendung von Sputtergeräten verbundenen Probleme und nutzt die Vorteile verbesserter EMI-Materialien und Abscheidungsgeräte, sodass SiP-Gehäuse mithilfe effizienter interner Verpackungsmethoden hergestellt werden können.
In den letzten Jahren ist die EMI-Abschirmung zu einem wichtigen Anliegen geworden.Mit der allmählichen allgemeinen Einführung der 5G-Funktechnologie und den zukünftigen Chancen, die 5G für das Internet der Dinge (IoT) und die geschäftskritische Kommunikation bieten wird, ist die Notwendigkeit, elektronische Komponenten und Baugruppen wirksam vor elektromagnetischen Störungen zu schützen, gestiegen.essentiell.Mit dem kommenden 5G-Funkstandard werden Signalfrequenzen im Bereich von 600 MHz bis 6 GHz und im Millimeterwellenbereich mit der Einführung der Technologie häufiger und leistungsfähiger.Einige vorgeschlagene Anwendungsfälle und Implementierungen umfassen Fensterscheiben für Bürogebäude oder öffentliche Verkehrsmittel, um die Kommunikation über kürzere Entfernungen aufrechtzuerhalten.
Da 5G-Frequenzen nur schwer Wände und andere harte Objekte durchdringen können, umfassen andere vorgeschlagene Implementierungen Repeater in Wohnhäusern und Bürogebäuden, um eine ausreichende Abdeckung zu gewährleisten.All diese Maßnahmen werden zu einer Zunahme der Verbreitung von Signalen in den 5G-Frequenzbändern und einem höheren Risiko einer Exposition gegenüber elektromagnetischen Störungen in diesen Frequenzbändern und ihren Oberwellen führen.
Glücklicherweise kann EMI durch Aufbringen einer dünnen, leitfähigen Metallbeschichtung auf externe Komponenten und System-in-Package-Geräte (SiP) abgeschirmt werden (Abbildung 1).In der Vergangenheit wurde die EMI-Abschirmung dadurch erreicht, dass gestanzte Metalldosen um Komponentengruppen gelegt wurden oder indem Abschirmband auf einzelne Komponenten aufgebracht wurde.Da Gehäuse und Endgeräte jedoch immer weiter miniaturisiert werden, wird dieser Abschirmungsansatz aufgrund von Größenbeschränkungen und der Flexibilität, die vielfältigen, nicht orthogonalen Gehäusekonzepte zu handhaben, die zunehmend in der mobilen und tragbaren Elektronik verwendet werden, inakzeptabel.
Ebenso gehen einige führende Gehäusedesigns dazu über, zur EMI-Abschirmung nur bestimmte Bereiche des Gehäuses selektiv abzudecken, anstatt die gesamte Außenseite des Gehäuses mit einem vollständigen Gehäuse abzudecken.Zusätzlich zur externen EMI-Abschirmung erfordern neue SiP-Geräte eine zusätzliche integrierte Abschirmung direkt in das Gehäuse, um die verschiedenen Komponenten im selben Gehäuse ordnungsgemäß voneinander zu isolieren.
Die Hauptmethode zum Erzeugen einer EMI-Abschirmung auf geformten Komponentengehäusen oder geformten SiP-Geräten besteht darin, mehrere Metallschichten auf die Oberfläche zu sprühen.Durch Sputtern können sehr dünne, gleichmäßige Schichten aus reinem Metall oder Metalllegierungen mit einer Dicke von 1 bis 7 µm auf Gehäuseoberflächen abgeschieden werden.Da der Sputterprozess Metalle im Angström-Bereich abscheiden kann, waren die elektrischen Eigenschaften seiner Beschichtungen bisher für typische Abschirmungsanwendungen wirksam.
Da jedoch der Schutzbedarf wächst, weist das Sputtern erhebliche inhärente Nachteile auf, die einen Einsatz als skalierbare Methode für Hersteller und Entwickler verhindern.Die anfänglichen Investitionskosten für Sprühgeräte sind sehr hoch und liegen im Millionen-Dollar-Bereich.Aufgrund des Mehrkammerverfahrens benötigt die Sprühanlagenlinie eine große Fläche und erhöht den Bedarf an zusätzlicher Fläche bei einem vollständig integrierten Transfersystem zusätzlich.Typische Sputterkammerbedingungen können den Bereich von 400 °C erreichen, wenn die Plasmaanregung das Material vom Sputtertarget auf das Substrat sputtert;Daher ist eine „Kühlplatte“-Montagevorrichtung erforderlich, um das Substrat zu kühlen und die auftretenden Temperaturen zu senken.Während des Abscheidungsprozesses wird das Metall auf einem bestimmten Substrat abgeschieden, aber in der Regel beträgt die Beschichtungsdicke der vertikalen Seitenwände eines 3D-Gehäuses bis zu 60 % im Vergleich zur Dicke der oberen Oberflächenschicht.
Da es sich beim Sputtern schließlich um einen Abscheidungsprozess auf Sichtlinie handelt, können Metallpartikel nicht selektiv abgeschieden werden oder müssen unter überhängenden Strukturen und Topologien abgeschieden werden, was neben der Ansammlung innerhalb der Kammerwände auch zu erheblichen Materialverlusten führen kann.Daher ist viel Wartung erforderlich.Wenn bestimmte Bereiche eines bestimmten Substrats frei bleiben sollen oder eine EMI-Abschirmung nicht erforderlich ist, muss das Substrat ebenfalls vorab maskiert werden.
Der Schutz elektronischer Systeme vor elektromagnetischen Störungen (EMI) ist zu einem heißen Thema geworden.Technologische Fortschritte bei 5G-Standards, kabellosem Laden für mobile Elektronik, Antennenintegration in das Gehäuse und die Einführung von System in Package (SiP) erhöhen den Bedarf an besserer EMI-Abschirmung und -Isolation in Komponentenpaketen und größeren modularen Anwendungen.Zur konformen Abschirmung werden EMI-Abschirmmaterialien für die Außenflächen der Verpackung hauptsächlich mithilfe von PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition) aufgebracht, wobei die Vorverpackungstechnologie für interne Verpackungsanwendungen zum Einsatz kommt.Allerdings führen die Skalierbarkeits- und Kostenprobleme der Sprühtechnologie sowie Fortschritte bei den Verbrauchsmaterialien dazu, alternative Sprühmethoden zur EMI-Abschirmung in Betracht zu ziehen.
Die Autoren werden die Entwicklung von Sprühbeschichtungsverfahren zum Auftragen von EMI-Abschirmmaterialien auf die Außenflächen einzelner Komponenten auf Streifen und größeren SiP-Paketen diskutieren.Unter Verwendung neu entwickelter und verbesserter Materialien und Geräte für die Industrie wurde ein Verfahren demonstriert, das eine gleichmäßige Abdeckung von Paketen mit einer Dicke von weniger als 10 Mikrometern sowie eine gleichmäßige Abdeckung um Paketecken und Paketseitenwände herum bietet.Seitenwandstärkenverhältnis 1:1.Weitere Untersuchungen haben gezeigt, dass die Herstellungskosten für die Anbringung einer EMI-Abschirmung auf Komponentengehäusen gesenkt werden können, indem die Sprührate erhöht und Beschichtungen selektiv auf bestimmte Bereiche des Gehäuses aufgetragen werden.Darüber hinaus verbessern die geringen Kapitalkosten der Ausrüstung und die kürzere Rüstzeit für Sprühausrüstung im Vergleich zu Sprühausrüstung die Möglichkeit, die Produktionskapazität zu erhöhen.
Bei der Verpackung mobiler Elektronik stehen einige Hersteller von SiP-Modulen vor dem Problem, Komponenten innerhalb des SiP voneinander und von außen zu isolieren, um sie vor elektromagnetischen Störungen zu schützen.Um die inneren Komponenten herum werden Rillen geschnitten und leitfähige Paste auf die Rillen aufgetragen, um einen kleineren Faradayschen Käfig im Inneren des Gehäuses zu schaffen.Wenn die Grabenkonstruktion schmaler wird, ist es notwendig, das Volumen und die Genauigkeit der Platzierung des den Graben füllenden Materials zu kontrollieren.Die neuesten, fortschrittlichen Strahlprodukte steuern das Volumen und die schmale Luftstrombreite sorgt für eine präzise Grabenfüllung.Im letzten Schritt werden die Oberseiten dieser mit Paste gefüllten Gräben durch Aufbringen einer externen EMI-Abschirmbeschichtung zusammengeklebt.Die Sprühbeschichtung löst die mit der Verwendung von Sputtergeräten verbundenen Probleme und nutzt die Vorteile verbesserter EMI-Materialien und Abscheidungsgeräte, sodass SiP-Gehäuse mithilfe effizienter interner Verpackungsmethoden hergestellt werden können.
In den letzten Jahren ist die EMI-Abschirmung zu einem wichtigen Anliegen geworden.Mit der allmählichen allgemeinen Einführung der 5G-Funktechnologie und den zukünftigen Chancen, die 5G für das Internet der Dinge (IoT) und die geschäftskritische Kommunikation bieten wird, ist die Notwendigkeit, elektronische Komponenten und Baugruppen wirksam vor elektromagnetischen Störungen zu schützen, gestiegen.essentiell.Mit dem kommenden 5G-Funkstandard werden Signalfrequenzen im Bereich von 600 MHz bis 6 GHz und im Millimeterwellenbereich mit der Einführung der Technologie häufiger und leistungsfähiger.Einige vorgeschlagene Anwendungsfälle und Implementierungen umfassen Fensterscheiben für Bürogebäude oder öffentliche Verkehrsmittel, um die Kommunikation über kürzere Entfernungen aufrechtzuerhalten.
Da 5G-Frequenzen nur schwer Wände und andere harte Objekte durchdringen können, umfassen andere vorgeschlagene Implementierungen Repeater in Wohnhäusern und Bürogebäuden, um eine ausreichende Abdeckung zu gewährleisten.All diese Maßnahmen werden zu einer Zunahme der Verbreitung von Signalen in den 5G-Frequenzbändern und einem höheren Risiko einer Exposition gegenüber elektromagnetischen Störungen in diesen Frequenzbändern und ihren Oberwellen führen.
Glücklicherweise kann EMI durch Aufbringen einer dünnen, leitfähigen Metallbeschichtung auf externe Komponenten und System-in-Package-Geräte (SiP) abgeschirmt werden (Abbildung 1).In der Vergangenheit wurde die EMI-Abschirmung dadurch erreicht, dass gestanzte Metalldosen um Komponentengruppen herum platziert wurden oder indem auf bestimmte Komponenten Abschirmband aufgebracht wurde.Da Gehäuse und Endgeräte jedoch immer weiter miniaturisiert werden, wird dieser Abschirmungsansatz aufgrund von Größenbeschränkungen und der Flexibilität, die Vielfalt nicht-orthogonaler Gehäusekonzepte zu bewältigen, die zunehmend in mobilen und tragbaren Elektronikgeräten zu finden sind, inakzeptabel.
Ebenso gehen einige führende Gehäusedesigns dazu über, zur EMI-Abschirmung nur bestimmte Bereiche des Gehäuses selektiv abzudecken, anstatt die gesamte Außenseite des Gehäuses mit einem vollständigen Gehäuse abzudecken.Zusätzlich zur externen EMI-Abschirmung erfordern neue SiP-Geräte eine zusätzliche integrierte Abschirmung direkt in das Gehäuse, um die verschiedenen Komponenten im selben Gehäuse ordnungsgemäß voneinander zu isolieren.
Die Hauptmethode zum Erzeugen einer EMI-Abschirmung auf geformten Komponentengehäusen oder geformten SiP-Geräten besteht darin, mehrere Metallschichten auf die Oberfläche zu sprühen.Durch Sputtern können sehr dünne, gleichmäßige Schichten aus reinem Metall oder Metalllegierungen mit einer Dicke von 1 bis 7 µm auf Gehäuseoberflächen abgeschieden werden.Da der Sputterprozess Metalle im Angström-Bereich abscheiden kann, waren die elektrischen Eigenschaften seiner Beschichtungen bisher für typische Abschirmungsanwendungen wirksam.
Da jedoch der Schutzbedarf wächst, weist das Sputtern erhebliche inhärente Nachteile auf, die einen Einsatz als skalierbare Methode für Hersteller und Entwickler verhindern.Die anfänglichen Investitionskosten für Sprühgeräte sind sehr hoch und liegen im Millionen-Dollar-Bereich.Aufgrund des Mehrkammerverfahrens benötigt die Sprühanlagenlinie eine große Fläche und erhöht den Bedarf an zusätzlicher Fläche bei einem vollständig integrierten Transfersystem zusätzlich.Typische Sputterkammerbedingungen können den Bereich von 400 °C erreichen, wenn die Plasmaanregung das Material vom Sputtertarget auf das Substrat sputtert;Daher ist eine „Kühlplatte“-Montagevorrichtung erforderlich, um das Substrat zu kühlen und die auftretenden Temperaturen zu senken.Während des Abscheidungsprozesses wird das Metall auf einem bestimmten Substrat abgeschieden, aber in der Regel beträgt die Beschichtungsdicke der vertikalen Seitenwände eines 3D-Gehäuses bis zu 60 % im Vergleich zur Dicke der oberen Oberflächenschicht.
Da es sich beim Sputtern schließlich um einen Abscheidungsprozess auf Sichtlinie handelt, können Metallpartikel nicht selektiv abgeschieden werden oder müssen unter überhängenden Strukturen und Topologien abgeschieden werden, was neben der Ansammlung innerhalb der Kammerwände auch zu erheblichen Materialverlusten führen kann.Daher ist viel Wartung erforderlich.Wenn bestimmte Bereiche eines bestimmten Substrats frei bleiben sollen oder eine EMI-Abschirmung nicht erforderlich ist, muss das Substrat ebenfalls vorab maskiert werden.
Whitepaper: Bei der Umstellung von der Produktion kleinerer auf große Sortimente ist die Optimierung des Durchsatzes mehrerer Chargen unterschiedlicher Produkte von entscheidender Bedeutung für die Maximierung der Produktionsproduktivität.Gesamtlinienauslastung… Whitepaper anzeigen
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 19. April 2023