|
|
EDA365欢迎您登录！
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
移动设备向着轻薄短小的方向发展，手机行业是这一方向的前锋，从几代iPhone的尺寸可以看出----薄，是一直演进的方向（图1）。随着物联网、可穿戴等市场兴起，将这一方向推向极致。
: Y$ E: l* Y; o' s8 N- }3 Z
" ~ T- o1 Q B4 B5 n7 Q
3 t9 o/ r* B6 lSiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析4 h4 d" _' _" F
1 z( _9 ]" C: {/ R9 q图1iPhone厚度变化
% u7 X! a; F9 j# }, b% D9 X V1 n4 Q# Y, F. f. F- U
手机的薄型化，得益于多方面技术的进步，包括SiP、PCB、显示屏等技术，其中关键的技术之一就是EMI屏蔽技术。传统的手机EMI屏蔽是采用金属屏蔽罩，屏蔽罩在横向上要占用宝贵的PCB面积，纵向上也要占用设备内部的立体空间，是设备小型化的一大障碍。新的屏蔽技术——共形屏蔽（Conformal shielding），将屏蔽层和封装完全融合在一起，模组自身就带有屏蔽功能，芯片贴装在PCB上后，不再需要外加屏蔽罩，不占用额外的设备空间，从而解决这一难题。如图2，iPhone 7主板上，大部分芯片都采用了Conformal shielding技术，包括WiFi/BT、PA、Memory等模组，达到高度集成且轻薄短小的目的。* o7 j2 A3 g6 Z4 a2 z3 O O. K
. [0 @% j: }, r1 `
SiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析
% t$ l, u7 f* {6 h9 J8 i( _2 E" s6 T+ [, V5 i
图2iPhone7主板上采用共形屏蔽技术的模组6 d5 i9 h1 T% z6 j0 J
. {; y; X, [, Q. w" a! l
SiP封装共形屏蔽0 z w* G4 g; ^+ ?' b+ ~% z
电子系统中的屏蔽主要两个目的：符合EMC规范；避免干扰。传统解决方案主要是将屏蔽罩安装在PCB上，会带来规模产量的可修复性问题。 此方法也可以在SiP模组中使用，如图3中的模组封装，或Overmolded shielding将屏蔽罩封装在塑封体内。 这两种屏蔽解决方案，虽然实现了屏蔽罩的SiP封装集成，但是并未降低模组的高度，同时也会带来工艺和成本问题。
+ c2 y; ?/ r8 A4 z; e( B& ]5 w1 ]$ @- }7 Q" |
SiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析% x7 ~' W4 F' d+ r2 _. K/ J
5 ~9 U. ]6 a9 f# a( s+ ?/ j
图3传统的屏蔽罩模组及SiP封装内集成（Overmolded shielding）屏蔽罩2 s4 T" |1 Y `& Y
& [5 a1 R+ S7 c) W, N$ r4 ?8 ?SiP封装的共形屏蔽，可以解决以上问题。如图4，SiP封装采用共形屏蔽技术，其外形与封装一致，不增额外尺寸。4 k1 j7 y& T; K3 k/ @( l* Z n
' a' Y/ T; ]$ H, }4 M, i5 L
SiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析; t) q9 S! `1 K9 ^- q
0 B, k% h. v8 {/ {3 r
图4共形屏蔽SiP封装以及与传统屏蔽罩的区别
* u l- |# M8 q+ p2 ~. z. @7 N
* Q$ s- P0 }6 H& A/ `& Y共形屏蔽的性能1 e6 `9 h# ^# [: D8 l8 }" E8 s
共形屏蔽实现了极好的屏蔽效果，在远场高达12GHz，近场高达6GHz，以及10MHz-100MHz的低频，屏蔽效果在30dB以上。如图5，从SiP封装实际测量结果，可以看出共形屏蔽的出色效果。( t6 A g) D& U r; O$ i0 j1 q2 e
9 a1 L; L9 P- e4 p5 W% m/ O- o/ }8 I
' o! i3 T. g7 l3 @9 G+ G
图5共形屏蔽的测试效果
# a ~7 _7 X3 y O* J. Z! a+ G( _* K6 _! |; e
共形屏蔽的工艺
* @2 W$ m* _1 @! a* t1 s共形屏蔽目前主流工艺有三种：电镀，喷涂，溅射。各工艺的优缺点对比如下表：
. \( ?( p' O# V1 {8 _' F. Q
+ `, g4 C& l# t* L, S' D- TSiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析
$ [3 B$ S. g* \$ G- p" K! ?- x# P6 Q* x/ F3 V# M
以溅射为例，工艺流程如图6：" ~: h$ m; i8 H' @) s+ P9 G4 i
0 e4 N9 \, |, U9 a* N, z
SiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析
! L0 P! Q& b. d$ L& W0 ^' G" m! y7 _0 }) j) Q0 y% U G7 I
图6共形屏蔽的溅射工艺流程( M* F9 v% o4 R3 N4 _( M
6 ^3 _# P9 _: I% l" Q共形屏蔽的应用# ?8 X" F4 X0 M) X3 f# E# \
共形屏蔽主要用于PA，WiFi/BT、Memory等SiP模组封装上，用来隔离封装内部电路与外部系统之间的干扰，如图7。
$ K" U' T* o) X* A6 P
" b; ~3 j5 j% X
* W/ s2 x; y) y4 l/ p3 u; d
% R% {3 z0 Q# l) F3 @) I0 @3 u图7 WiFi模组共形屏蔽结构5 ]/ w: i0 J7 f" h; M4 [% p
x7 D; v4 o, p6 G4 G( c对于复杂的SiP封装，将AP/BB、Memory、WiFi/BT、FEM等集成在一起，封装内部各子系统之间也会相互干扰，需要在封装内部隔离。另外，对于大尺寸的SiP封装，其整个屏蔽结构的电磁谐振频率较低，加上数字系统本身的噪声带宽很宽，容易在SiP内部形成共振，导致系统无法正常工作。
3 e- G% p, ^3 p6 O" I4 S# \- ]+ ~* z! `( |3 \) M
Compartment shielding（划区屏蔽）除了可用于封装外部屏蔽，还可以对封装内部各子系统模块间实现隔离。其由Conformal shielding技术改进而来，用激光打穿塑封体，露出封装基板上的接地铜箔，灌入导电填料形成屏蔽墙，并与封装表面的共形屏蔽层一起将各子系统完全隔离开。另外，划区屏蔽将屏蔽腔划分成小腔体，减小了屏蔽腔的尺寸，其谐振频率远高于系统噪声频率，避免了电磁共振，从而使得系统更稳定。Compartment shielding典型的应用案例就是iWatch里的S1模组，如图8。
, i; y4 z7 q2 o* Z
$ t8 ^, a) b0 X5 [* uSiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析
4 s, A7 O3 E5 O& \: p$ |. H& X
+ A% r. o# `0 |' G* k$ Z" V2 o图8苹果S1 SiP封装Compartment shielding结构
' G3 a& [( t# J$ R0 G9 t/ ]
# z c: }/ I% b& x" U! z总结SiP共形屏蔽的优点：
5 L' Q7 L8 Z" C7 Z+ ^9 z共形（Conformal）和划区（Compartmental）屏蔽方案应用灵活广泛：. I8 {3 H7 v2 b2 h
* w4 I) ~1 ~/ W+ o$ w& D, s
最大限度减少封装中的杂散和EMI辐射
2 ]; O: @- C6 U* M6 z5 y
* h% ^4 s, N6 W( n; M最大限度减少系统中相邻器件间的干扰9 Y: [! \) H1 h' ]6 D
; E8 E4 d8 j x% V器件封装横向和纵向尺寸增加几乎为零
# C5 l- T7 L% n( K6 \- |. b8 L$ A4 Z$ c
节省系统特殊屏蔽部件的加工和组装成本
2 [* ~( ?8 N* ^3 v6 a! O. ~$ p, j$ k l" E2 r! l5 h. s
节省PCB面积和设备内部空间8 ^( R; k& E) r( d6 y
* Q+ m9 A/ h6 |8 ~
共形屏蔽技术，可以解决SiP内部以及周围环境之间的EMI干扰，对封装尺寸和重量几乎没有影响，具有优良的电磁屏蔽性能，可以取代大尺寸的金属屏蔽罩。必将随着SiP技术以及设备小型化需求而普及。 |
|
/1 
发表于 2021-11-11 13:49
收藏
淘帖
支持！
反对！