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如何把芯片的EMI消灭在源头----从封装入手

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1#
发表于 2015-2-15 16:46 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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本帖最后由 pjh02032121 于 2015-2-16 11:45 编辑 & ^# D" A& y. F2 `' M+ J( W3 Z  q
) v1 F; K* M/ n: O3 _3 x+ W
下图是一块1994年的pcb,现在看来是很简单了,但是20多年前却是绝对的高大上。
' e" e5 {2 O) y: Q9 V; c" i. ^它是一个ECU(engin contol unit)模块,是Motorola(摩托罗拉)给Chrysler(克莱斯勒)专门定做的发动机引擎控制单元,地地道道的发动机心脏。
. f) O7 b, j- A+ y3 _( x0 }; f(那个时代的巨头们的风采,啧啧...)
: X  h/ d. q7 m/ n. o" ]- m6 b5 A2 v3 w- G& g* k0 M! V: O1 O* F2 F* X
汽车电子对可靠性的要求,基本和军工是一个等级,所以对EMC的要求也是相当的高。6 z7 w6 ~1 }$ {9 K' N# }
, ]) R  Z, m" _
, t* X$ y* D2 p* H4 Q1 j( u* `3 x
图中红圈中是PCB上贴装的一个mcm芯片封装(QFP的,BGA技术还没商用),内部封了3个裸芯,三个裸芯具体的功能就不讲了。
  u8 L, S6 c9 q7 F/ |为什么要把三个芯片做在一起呢?(那时多芯片封装还极少商用,主要是成本高,技术不成熟)
/ I6 j( t  z/ dPCB上有大把空间,三个芯片单独封装完全可以放的下。
- ]( h0 d5 F% c但是由于单独封装,芯片之间的互联路径太长,造成EMI辐射。问题解决不了,不得不尝试新技术mcm。2 X, P* C# ~5 P$ G
mcm将三个裸芯放在一个封装里,互联路径短了,信号辐射就降下来了。" B  @; n1 e& O& |) L
4 n5 w+ Z" N# h- C2 t; U
下两图是他们在采用mcm技术前后的emc测试对比。1 F- E% d* X3 ]1 ~9 [7 s
$ A% n( {/ p0 d

0 Q& e3 H0 U$ i: C  y所以封装的小型化,高集成度不失为解决EMI问题的一个好方法。9 v/ e/ J( B) U; O, D2 x' I! u
未完待续...
7 D4 I# m4 ]! r) X+ R" U% x4 P3 X! T5 N% @0 t3 q  X
继续
# [6 V3 k' N" N$ m: e7 ^8 G) U芯片封装里的电磁辐射来自哪里,看下图是贴在pcb上的封装好的芯片,我们常用的芯片基本都是这种塑封封装。0 q+ b; p. g1 \0 W9 _
从外观我们看不出什么来,芯片被塑封料完全覆盖。3 P. Z- j1 v" B7 b, P/ K
- f2 `* l! j! E4 m" S- Y7 J

9 @, h3 O& m0 X# `3 M& Z继续看下图封装内部的图片,可以看到封装内部的互联金丝、基板走线、以及芯片上的布线等所有的互联结构。& t: v+ @1 S8 o, }" n8 M4 m. ^
塑封料只能对封装内部起到物理保护和化学保护,风吹雨打没问题。但塑封料对电磁辐射完去没有任何招架能力,所有的电路都是完全暴露在电磁环境下的。(可以想象一下,我们的pcb所有的封装塑封都去除掉后的样子,那是一大堆的光屁股裸奔芯片
1 @# W, u+ U& J! v8 J4 G0 l封装内部的辐射直接到空间,空间的辐射直接到封装内,尤其高频的芯片,更易产生EMI问题。
1 F) W/ O" ^! A8 k
  @8 i  f5 [" M) H' V5 Z3 @9 J! l# M

该用户从未签到

3#
发表于 2015-2-16 10:43 | 只看该作者
20年前绝对是顶尖技术!
  • TA的每日心情
    开心
    2024-2-21 15:59
  • 签到天数: 313 天

    [LV.8]以坛为家I

    4#
    发表于 2015-2-16 13:31 | 只看该作者
    第一次看到芯片内部实物图

    该用户从未签到

    5#
    发表于 2015-2-16 13:58 | 只看该作者
    20年前啊,想都不敢想,老外真是先进
  • TA的每日心情
    郁闷
    2025-4-28 15:02
  • 签到天数: 13 天

    [LV.3]偶尔看看II

    6#
    发表于 2015-2-16 15:31 | 只看该作者
    见识了,版主

    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2015-2-23 13:22 | 只看该作者
    本帖最后由 pjh02032121 于 2015-2-23 13:37 编辑 % P: j) W  ?6 {3 f& Q/ G" _, o
    9 p: r* j/ t- c1 D( r0 [
    继续
    ! ?$ R0 {( `" t0 n) u  M7 Z0 V小型化只是减小了EMI,并不能完全完全消除,所以sip封装有时候需要进一步的做EMI工作,终极的隔离屏蔽措施。
    ( z+ S% t! F3 f  A! K% ~$ \! L* _下图分别是屏蔽盖、供形屏蔽、金属封装的。0 o" D8 I) W- m9 S- C

    7 R. z; A7 ]9 z6 u! S屏蔽盖,有效的解决EMI问题,无论在封装级还是在系统级都是常用的,也是成本最低的措施。
    - g' H) p  O1 }. L& k" C9 r
    + J  |6 r7 r# |; ~! L! {
    # h: z6 `  ]2 K3 Z) K' R共形屏蔽,在塑封的表面溅射一层金属,并与IC载板的地层连接在一起,这样所有的元器件都被包裹在屏蔽层内,与外界电磁环境完全隔离。4 t" [0 [9 S5 R

    4 f( @/ |7 S2 d! r/ l- v2 J$ K3 J, a; w" j' @) N0 H
    金属屏蔽,用金属壳体将芯片等完全密封起来,屏蔽效果最佳,成本也高。
    . T. Q" Q; x8 ~' I) W9 W. Q9 S) |! A1 A1 r) h' h5 F
    最近几年最IC载板内埋器件的厂家也越来越多,这也是在封装级解决EMI的一个独到方案。
    ! }& [* A4 x$ S. j. i4 H) F$ q详情参阅:https://www.eda365.com/thread-105112-1-1.html
    & [" k8 X& e+ S7 d5 o8 t1 }$ ~5 w% s5 Z! Z

    . H) T' M& \2 y$ `对sip来说,采用屏蔽盖和共形屏蔽层,将封装内部电路与外界电磁环境完全隔离,对去除EMI效果相当好。
    , _  P. U/ K+ z0 ~% d* W* r* k但由于屏蔽层距离芯片太近,处理不当却会适得其反,引起封装内部电路的相互干扰。7 M3 ]) T& t8 C0 A. ?
    如下图分别是共形屏蔽和屏蔽盖挖空处理,即将敏感部分或干扰源部分的屏蔽层挖空(与地平面分割原理类似),防止引起封装内部干扰。0 D5 a' J  Z/ g* _
      
    " g* g1 w' @* z7 ?2 y, D/ s+ K$ t/ b6 j; }9 N
    $ p2 D+ X" U, i- R4 S

    该用户从未签到

    9#
    发表于 2015-3-11 09:29 | 只看该作者
    以后都内埋了,做LAYOUT的还有价值吗?

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    10#
    发表于 2015-3-11 10:17 | 只看该作者
    20年前绝对是顶尖技术!以后都内埋了,做LAYOUT的还有价值吗?

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    11#
    发表于 2015-3-15 09:06 | 只看该作者
    可望而不可即的,都没接触过这方面

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    13#
    发表于 2015-3-16 09:55 | 只看该作者
    很好很强大的技术啊

    该用户从未签到

    15#
    发表于 2016-2-22 16:49 | 只看该作者
    太厉害!最近看到新闻《苹果已委托星科金朋和艾克尔负责iPhone 7主要芯片的EMI屏蔽处理》,是不是就是用金属层隔离呢?这种方式能够实现所说的“能更精细地组装电路板,一旦芯片之间的安装空间减小,多出来的空间就能用来安装更大容量的电池”吗?还是采用的内埋的方式?求大神不吝赐教!

    点评

    内埋成本太高了,iphone7主要还是采用溅射金属--共形屏蔽。  详情 回复 发表于 2016-2-22 20:06
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