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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 7 v7 J; m  S6 S  r7 u6 S  _- k
# X. r7 m3 `9 N
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。
, Y  b7 Y; X9 t0 L! @9 d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。# u' k! p; M6 ?! ^( R# J% O
(那个时代的巨头们的风采,啧啧...)
+ O) J! u+ ~; h. |- Z$ _( K0 m0 e2 N% O) i
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。
) y$ ~9 A3 t- g! p8 V" F ' n* b! f: w! Q' I! t

  @# D, t1 @3 p# w% M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。1 i8 b( n3 E8 M. N! C( H; E
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)
" z$ B- E. l) n, R( tPCB上有大把空间,三个芯片单独封装完全可以放的下。
1 l  O3 T4 \: j. G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。
$ D, m/ F* Q- Q8 |' z7 ?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。) {, t% N% L6 U1 X' Y" h# c+ P. B, i
* ^& v. ], I. ?6 b" j( ]. f
下两图是他们在采用mcm技术前后的emc测试对比。5 q( \- P0 T/ g: K& B

" {& |5 a" v' ~+ R! P2 ~0 J9 [3 u2 i* k# V$ z& s, e/ l
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。" u, j- v  C! t( L; w6 A5 X- z9 F2 n
未完待续...
  S  y0 x* m( U! L" s" u; L  i8 A; a0 C2 V
继续
$ \% f5 J2 Z/ M! Y1 i; }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。
  X! v. J/ O) Y# z) ~1 X从外观我们看不出什么来,芯片被塑封料完全覆盖。
+ ~' P3 X& h6 N' P
" v6 a, c$ x' r# l& o" |/ D4 \% j' b
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。7 J& w3 i2 ?# N, U4 L3 m: P
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 J1 d' }! f8 n% W0 r4 l. k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。
$ D+ n; z- ~2 j6 w! Q: @; v % s- z2 D& F2 a8 S

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   Y4 U- z5 r% b9 L& c  J4 ]
    8 Z- o6 s4 w. g+ l. U; t5 r2 P" P
    继续
    3 ?" S& S" J8 Q" G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。
    7 L9 e, V; a% l3 u, O下图分别是屏蔽盖、供形屏蔽、金属封装的。
    6 m- r% I: t& h& h0 k 4 c; H8 R* H9 B2 _
    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。
    1 _; f/ }5 E6 Q7 u  K
    8 L( K1 `, o1 ^* L
    8 b4 F# I6 P! V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。
    9 W- [, v: c, b5 G% R6 r- k 6 m6 C0 e2 `& u/ W5 o7 `. G

    2 ~, c" L, s" E: ?: y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。! h/ `3 ^1 l0 N5 _  V

    / U9 a0 M9 n" @# P. [! s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。, M1 h- L3 C+ a! Q& z+ N- {
    详情参阅:https://www.eda365.com/thread-105112-1-1.html
    ) e0 E- ^' Z/ Y/ y! T) x/ Q% I( J1 y- I( o1 X3 S

    3 m/ s( J9 ?4 f  F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。
    6 v  n/ a8 }, q0 `9 R# n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。4 e# A3 L3 B5 C# U& u) y3 w& u
    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。
    - B' h& j% S, k- y   
    6 F7 `; a$ R3 ~' f9 z! i! Z+ v
    ( b- V# k/ v2 U5 l) u* Z( T2 w8 Z1 m3 g* ?; s4 X

    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?

    该用户从未签到

    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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