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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
. N, D- ~9 R$ v* B4 c0 e
) y- x; Q) z( d' K6 J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。5 K. p1 R* h4 M& |, A9 r
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。. ~9 F5 S- r. h, X
(那个时代的巨头们的风采,啧啧...)" V. x4 j6 e  j2 h% f! b+ Q/ B
+ V0 n" r# d. j' T% V
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。, ?' w* ?% w2 O- k: O& M
" g; U& N" W7 S+ E- ~9 }

3 Q, Z8 h' H$ r3 t6 _8 `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。
- y5 x- F9 T( C4 ?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)* F  Q( c8 @+ J, \1 i0 t
PCB上有大把空间,三个芯片单独封装完全可以放的下。
$ f6 B/ h3 a: a! e3 G' v' f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 G" ~; b9 _* Q" Y, H2 D3 n3 i
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。
! i# U. X! L( k* h. ~
# [: B" c/ v, O& _0 {! g下两图是他们在采用mcm技术前后的emc测试对比。3 t( }/ l  g6 X$ d
+ u$ V1 i# \0 G
' }6 i  r8 l  p/ ~
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。( y. p" y0 ]( o% E8 o
未完待续...6 C5 Q9 F5 t8 u$ s  d
$ K  r9 J4 k" t
继续
  W, N3 F3 @4 \+ K8 p% q, n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 P2 ~( R3 u# p2 F* D从外观我们看不出什么来,芯片被塑封料完全覆盖。
% v) a2 n1 d) i 5 v1 k& I) [; l- `  x
( |$ Y$ S/ |/ G& _# j' o
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。) M$ H1 I" S' A, k
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
4 d. `3 U& ?& r) }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。
. s" N1 C" ~4 g7 ?2 W6 W. ? # N% l* x- ]! R9 s% H

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 1 u5 {4 T5 s0 [/ {; S. V0 k
    ! P. b* Z3 b+ D: ~
    继续
    : C: E* S: ?. z) [2 j) @0 r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。4 ?) v2 e9 S' r( Q- J3 }1 X
    下图分别是屏蔽盖、供形屏蔽、金属封装的。
    2 d) O4 v! O: ?- y: E
      m1 Z# u% U9 {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。  e" T+ b% N/ b5 k
    + D% t" {, X, z, q- \
    8 a6 V2 V: w3 Z7 a- `2 p
    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。' `% b% u- k% r5 @

    - ^- h! D9 D0 g
    6 F, ]1 g* ~7 I" K3 ~4 c7 ]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。
    4 J# `4 A7 z1 S: d8 A; v8 F' e9 y' u6 r! ?& q) l" z. W
    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。
    # P: K) c7 W: I7 l. ^6 F详情参阅:https://www.eda365.com/thread-105112-1-1.html& ~$ h+ g7 W  Y' k& x. _" {4 C3 n

    5 f  V* q' \8 f, q! Q
    ; j% K0 C4 Y: w# f+ l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。  c$ N! E% L: U! B5 F
    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。. D- C+ G/ `9 V! W; ^
    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。
    . m2 e% o8 [7 f- V    3 {. _1 G; J; W& D: i8 Z; |" C1 r

    & |& ?# m' ?7 d; I% |) J9 Q+ G& a( Y& [9 [

    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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