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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 0 F' G2 Y5 j# D+ c
/ Q4 }3 V/ X) K
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。
9 p' V! Z( m: t( k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。# U7 {$ m7 h! l
(那个时代的巨头们的风采,啧啧...)/ y- U  s6 h& T9 \

, ~  Q: e" n& n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。
) u- k7 S" r+ t" I
3 u5 v- [0 W* ~/ v( {5 l; j. F. q/ T; c0 W% v4 w' R* R5 w5 N& T( Y
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。
4 m+ G# `0 E' q! S, O& X5 b6 S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)
& w) p. p* C6 ?( jPCB上有大把空间,三个芯片单独封装完全可以放的下。
- X0 @* `& f4 V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。
9 U% X5 L. x6 [+ v5 cmcm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。
8 u- f/ c. ]# c) k. y) ~; B( U6 g
8 @7 E$ H4 t# s: @下两图是他们在采用mcm技术前后的emc测试对比。
2 A- F. D4 H! _9 A4 m/ M
3 j; v2 r) i2 U2 d7 u8 }2 Y. T, i
9 A; W: l, U( h( }$ v" j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。
+ ?& B+ N# ?+ E/ ]( n( k" Z; s6 r( B未完待续...
' R: q# ~  w8 V2 N, K, `6 M+ J  ~6 c& a. I+ B
继续
* ^( J! X3 P" X& L: f# ?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。, t* F" N4 |- s7 t2 O6 n& e
从外观我们看不出什么来,芯片被塑封料完全覆盖。
6 H) B7 L4 x9 Y' h9 e  l
( d0 f% W+ h3 w
; [; W2 b1 @0 l& d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。) [. ]# a, n4 g
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
5 g5 g0 y5 n- @; [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。
/ @. P7 h$ {$ W/ i' o9 H. k
- ^$ q* c7 f$ E# |/ G

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 9 V8 p$ m6 T& E0 Z* _

    : l3 P+ n3 c* \) C( [" i  j+ x3 Y继续0 G) S. I* A% d- k8 I: d5 M
    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。
    9 x  ?( d! O2 f% r, _4 k  F下图分别是屏蔽盖、供形屏蔽、金属封装的。* w: }" L0 T' A4 _* k8 _

    # j; ]% y' `& S; S9 x' O* 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。" n0 c% B$ j/ M3 k" o# u# a! ^, T

    1 J: u, B7 M: g! ^  F* Q! _2 F 1 V- G$ U5 ^4 o* X1 ?+ d- H/ P* f
    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。
    6 \) [3 M4 j1 W3 B
    6 Y8 S* H; `) ]0 n9 B
    3 a' ^" m+ D$ {! z1 F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。& [1 B8 i/ x# Q6 D7 z. S9 h. p& u
    ) |- {) `5 s$ z+ 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。2 N$ T" i4 `% j# S' g
    详情参阅:https://www.eda365.com/thread-105112-1-1.html' d* j( ^7 {- Y5 o& J, y6 z

    & G. F1 ]- T1 K9 K- M
    " e0 T) c( D7 O+ d1 Z; b( N" ?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。
    * w4 F! N# G4 m9 Z* u. u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。
    " }2 w% C' k4 Y( e) Q& m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。
    ; u4 u" Y' W3 ]9 `8 |   
    , A5 L8 t% S1 }  w2 _8 J! p( t; _/ e% y
    ) w9 W. e; V% z% U" }6 \# H

    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?

    该用户从未签到

    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

    该用户从未签到

    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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