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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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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 8 |- f1 U0 q& R! p7 ]; c! l
* c. }' k! x" v- n+ M/ l, @2 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。
. M$ u, l0 v# w) E- s6 F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。
) x- i" Y6 H2 Z(那个时代的巨头们的风采,啧啧...)  E: M! Q' j3 a/ c' S+ N" [% e3 J9 e
  [: U/ q& B) f- m3 f! y; P6 e
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。
, E! Z. [8 v  H   Z+ i; \4 [3 ]6 I' I  K% ^
0 U; i" v' j2 D( n9 i
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。/ c5 I5 ]. {& V0 H+ I6 U8 i* U) N5 c
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): c* ?7 P' i+ R/ s! R- H5 R3 A
PCB上有大把空间,三个芯片单独封装完全可以放的下。
* ]3 H. m! Y  B* |, ?9 O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。; u- t$ d3 O1 e7 [: Q8 _, u
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。* i2 x  o. g2 v3 K& j

2 L8 C# ^5 J$ _) @: D& b" h下两图是他们在采用mcm技术前后的emc测试对比。5 r6 q2 x' L/ ?( M' t* K

, T# [, x' B( }2 s9 ]% [" e7 a( [8 H% v; k+ L2 v) R
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。/ C$ C! ^# V/ u4 f/ m, e
未完待续...
+ X+ J; C* u6 ~1 m. L
' z# d8 c0 s& ?7 q" G1 U继续
( {2 `, h. n3 P* J7 H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。
! c6 w# ?6 H6 Y/ k* M8 I从外观我们看不出什么来,芯片被塑封料完全覆盖。
, x9 Q& ], |5 D( \9 P ! W% G+ @, I3 o$ [3 k4 c/ Q# F
+ @0 d  W. m. F
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。0 _) D) x- ]5 R5 j# e& w8 N
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 C, g: y7 ]: J& k- g
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。
* g7 G5 p) Y: `1 G8 c  T
# \+ h! e# ^; y, ]
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发表于 2015-2-16 10:11 | 只看该作者
顶礼膜拜。。。。。

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发表于 2015-2-16 10:43 | 只看该作者
20年前绝对是顶尖技术!

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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
专业服务(价格面议):
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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

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发表于 2015-2-16 15:31 | 只看该作者
见识了,版主

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 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
: v* S9 p/ B$ p+ }
) j" T2 f$ }( f, I' b继续
8 C; N$ j9 a- ^4 N5 h3 L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。0 K% S, h. q% z6 T/ \8 e
下图分别是屏蔽盖、供形屏蔽、金属封装的。/ `0 b  O& {! g2 b9 z. E
" r& ]* X$ v" [
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。, l% e& B; l, N

1 ]' P1 N2 R( ^1 V0 V : b, i* g( ~% V- }% K& x' z* a1 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。) B+ y. Z2 G3 f1 {) t& N3 x

1 V: n( T2 n, G2 H0 ]' E1 [6 p2 E6 s! u
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。7 {( K! Y. F# S8 J4 _, h9 Z9 Z! p

* S8 R% _  P9 Q! e0 t) M8 _8 x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。
5 u: a  h5 o1 t  `% v% R5 ]5 G详情参阅:https://www.eda365.com/thread-105112-1-1.html
1 R* J* O& a4 g
# P) Q* p7 k9 u! M# c  D! i0 S9 n. Z# [% 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。
0 V7 u  J  d+ R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。8 O1 h$ A8 t% C) V/ s6 |% r* Z: H
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。
2 N+ O' z9 ?0 F    / Y( f) Q. R% d5 u' O. y- i8 g, q& o
# w/ i7 }0 x) g- v5 U
- ?0 x. n& l2 g8 ?+ G3 s' W/ [
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发表于 2015-3-10 19:56 | 只看该作者
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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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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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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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发表于 2015-3-15 11:13 | 只看该作者
厉害
8 t! @; [- P+ }; C

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发表于 2015-3-16 09:55 | 只看该作者
很好很强大的技术啊

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发表于 2016-1-11 11:39 | 只看该作者
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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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