如何把芯片的EMI消灭在源头----从封装入手

pjh02032121 · 发表于 2015-2-15 16:46

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本帖最后由 pjh02032121 于 2015-2-16 11:45 编辑

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。
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。
(那个时代的巨头们的风采，啧啧...)

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。

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。
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）
PCB上有大把空间，三个芯片单独封装完全可以放的下。
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。
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。

下两图是他们在采用mcm技术前后的emc测试对比。

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。
未完待续...

继续
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。
从外观我们看不出什么来，芯片被塑封料完全覆盖。

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。
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

）
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。

奋斗者 · 发表于 2015-2-16 10:11

顶礼膜拜。。。。。

古莘 · 发表于 2015-2-16 10:43

20年前绝对是顶尖技术！

dzkcool · 发表于 2015-2-16 13:31

第一次看到芯片内部实物图

shangwu · 发表于 2015-2-16 13:58

20年前啊，想都不敢想，老外真是先进

willyeing · 发表于 2015-2-16 15:31

见识了，版主

pjh02032121 · 发表于 2015-2-23 13:22

本帖最后由 pjh02032121 于 2015-2-23 13:37 编辑

继续
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。
下图分别是屏蔽盖、供形屏蔽、金属封装的。

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。

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。

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。

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。
详情参阅：https://www.eda365.com/thread-105112-1-1.html

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。
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。
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。

Julia_E365 · 发表于 2015-3-10 19:56

受教了

jj9981 · 发表于 2015-3-11 09:29

以后都内埋了，做LAYOUT的还有价值吗？

bingshuihuo · 发表于 2015-3-11 10:17

20年前绝对是顶尖技术！以后都内埋了，做LAYOUT的还有价值吗？

沙漠风铃 · 发表于 2015-3-15 09:06

可望而不可即的，都没接触过这方面

f__liu · 发表于 2015-3-15 11:13

厉害

Xuxingfu · 发表于 2015-3-16 09:55

很好很强大的技术啊

chenqitan · 发表于 2016-1-11 11:39

受教了

completely · 发表于 2016-2-22 16:49

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！

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