|
|
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
) }+ T( s" d R( W, {
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。1 N( L+ ? n1 `% k, l* ?, n* [
图1iPhone厚度变化& E U9 R4 g7 u! y/ G
9 z ^% c. t4 |5 B
h$ Y8 ?) s4 h0 G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。
1 x. S% C3 y5 P1 J2 _2 ^# F
6 B- J9 |$ a+ T$ U: A
3 y6 W( E) ` p) t5 c% f" h8 b图2iPhone7主板上采用共形屏蔽技术的模组+ \9 ~1 K2 l3 Q& X( j5 j$ _
; l$ D* `; w+ n7 E& ]$ \SiP封装共形屏蔽
, b' ~7 e4 R' B8 z- `5 J1 o+ ?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。
( f* l$ d7 C* {
& w! T( ^0 f$ d% X
( Z6 V, l: j6 |4 V2 s
图3传统的屏蔽罩模组及SiP封装内集成（Overmolded shielding）屏蔽罩
3 f9 Y( p7 F# G1 p( {5 K3 ^4 U* A2 j4 d/ |# Y
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。2 M$ x) o6 q5 _1 G% s: u) k K
; E* `+ Z5 X/ p6 [
5 \* w% }, x* D2 }# C
图4共形屏蔽SiP封装以及与传统屏蔽罩的区别% C1 v1 i& F( ^6 V2 |# l
v4 r7 ^ { F t: n) W共形屏蔽的性能9 O) c8 _+ p& k
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。3 t% @' L" K+ w; |: n
! X+ C8 d$ d4 A: P# _. k
( Z+ Z' ?2 N" }3 l) |# r3 y6 l2 f+ z* A. H7 g
图5共形屏蔽的测试效果' C( U% f2 p+ V6 F Y9 q$ o
/ M& i8 i! o8 Q5 Z1 w9 p% v Z v4 b
共形屏蔽的工艺/ F% U+ P, F; D7 n8 D3 C( \
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：8 B7 b. k( A) h* i
1 `. D* m& ^3 `+ I, y# @% {以溅射为例，工艺流程如图6：3 @2 t+ }; k5 v0 X
: y7 U; p" ~7 V
. e7 i1 t9 V9 w0 g
图6共形屏蔽的溅射工艺流程
1 {* G. @$ Q) g7 C8 r+ e1 i0 m& \! F$ g) d+ N5 z: [
共形屏蔽的应用8 ?# n- E. R- I' a* o9 Y! s
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。
* ^# @% [8 r3 r9 e' A V. z9 m/ x. L% V! D" c+ G
' X/ s; I! y: E9 q* Y& w
0 @) u. h9 \; ^: q+ H+ z图7 WiFi模组共形屏蔽结构6 ^. o8 P0 _# U* I6 e
3 c2 r$ z" E6 p
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。( S5 w& S' e: j; A8 j
3 C& n1 j3 l1 T7 f2 e3 SCompartment 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。
_" e0 {7 a( ~
% @& N# ~5 A9 r1 T1 a" D3 f b' ISiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析
0 J7 b: ^; v/ N3 j
; `: l8 z6 C6 a4 P( z
图8苹果S1 SiP封装Compartment shielding结构5 Y) O# K* g P; S. X
$ u% {8 w/ c; O9 \+ u! G9 j
总结SiP共形屏蔽的优点：
# n" p) m @2 a共形（Conformal）和划区（Compartmental）屏蔽方案应用灵活广泛：; Y+ e7 |1 {* L- P: j
( J$ O# N e4 y6 Z6 A
最大限度减少封装中的杂散和EMI辐射% t+ Z- r# j6 G9 K
, v; C7 ]' `/ l
最大限度减少系统中相邻器件间的干扰
/ y0 Z8 e; `' D+ |3 |; |# I( p3 B( c8 b1 L
+ M5 B, k3 B1 {. x' _9 m器件封装横向和纵向尺寸增加几乎为零4 v, i4 `9 Z- L
" l: G* |8 `4 Q
节省系统特殊屏蔽部件的加工和组装成本
2 l# G% Z! k9 K& _' A/ ^
" ]: d. K N$ \8 e' v% o# ~节省PCB面积和设备内部空间! B. U% t% a; i N
& s. ?) y: W9 y0 t% Z2 t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 2021-10-22 11:18
收藏
淘帖
支持！
反对！