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4 t. P" h9 O, t6 l7 J- j+ C; c1 |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。. e1 e c! o- }% Y( e
图1iPhone厚度变化. Z: j! I9 X- U0 \1 N B
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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。0 n1 _0 \6 |9 k! y$ R6 B
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. P& E; B0 ~' Z' s5 T! N' t* c图2iPhone7主板上采用共形屏蔽技术的模组
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6 c% j! _4 x5 m+ NSiP封装共形屏蔽
: r4 T9 L3 x3 Q5 d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。
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3 j+ [ k# q/ \7 S图3传统的屏蔽罩模组及SiP封装内集成（Overmolded shielding）屏蔽罩' G; K& v+ g3 o) X, \( R9 ~, T
/ q( r! f+ `; Z; U% `5 K/ ~5 r' vSiP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。
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图4共形屏蔽SiP封装以及与传统屏蔽罩的区别
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共形屏蔽的性能# N: d3 P V k ~7 i1 W8 {5 ?
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。
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图5共形屏蔽的测试效果! U5 G, I/ w: q' M/ X
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共形屏蔽的工艺/ C) K1 u* X% 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：2 h7 m H4 q$ j- s* l$ W
1 V- O# Q9 v4 N1 V) b, i8 G以溅射为例，工艺流程如图6：
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图6共形屏蔽的溅射工艺流程& Q# n Q2 W* m# j3 W6 U
2 t2 r0 c, z# D& V$ ]共形屏蔽的应用8 \, n0 H7 E a& B' W1 B% i
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。* u5 |0 B. F* h
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! a0 ]: ~' B- M4 H- [ ]* C& o图7 WiFi模组共形屏蔽结构2 e# e8 ~# b: G7 a: L
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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。
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: {8 M+ i; B8 Z9 l+ rCompartment 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。
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' w& Q) z u# a/ V; h: o$ k; MSiP封装共形屏蔽简介、性能、工艺、应用及优点解析
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图8苹果S1 SiP封装Compartment shielding结构8 q/ A8 _% z& l/ x* [
% D6 x6 M- {( I. k总结SiP共形屏蔽的优点：
3 ?# z8 |1 f1 |- Y; M# q* H/ u; {共形（Conformal）和划区（Compartmental）屏蔽方案应用灵活广泛：9 j' A( N( t5 R N
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最大限度减少封装中的杂散和EMI辐射
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最大限度减少系统中相邻器件间的干扰' o, p: z2 N! U5 L! } S
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器件封装横向和纵向尺寸增加几乎为零: v" J: c& f" f; l0 ^& S# }( x
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节省系统特殊屏蔽部件的加工和组装成本
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* x% G( w2 ?; \节省PCB面积和设备内部空间3 s8 N( v% ^4 D, R
& v* E0 M; F3 {, n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。 |
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发表于 2021-10-22 11:18
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