如何把芯片的EMI消灭在源头----从封装入手

pjh02032121

' m5 M- q5 Y0 u- x& \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。
0 `) E' V- y) c" _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。
" s6 u) O' t1 O3 [$ Q  q(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。

) e* Y/ }$ ~  L' U
/ o3 e) ~2 R/ i4 U- @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。
2 ^1 O( u0 P; r8 x  W* B: l, x4 v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。
; T. [* I- Y1 {
下两图是他们在采用mcm技术前后的emc测试对比。
8 J9 v" ?7 ~+ |% s* ~; `
* R& z; U  N& H3 d  b
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。
: }4 V/ V) P5 X- A! ~) a! A未完待续...

; O- B# k; O9 c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。
2 c, R/ g& x6 Y0 I* X9 H* u# f2 P从外观我们看不出什么来，芯片被塑封料完全覆盖。

3 B. h% y% v3 u0 v- K' N
8 N; c  g& E% s3 |" x: A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）
0 r2 B; C: w! n3 \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

顶礼膜拜。。。。。

古莘

20年前绝对是顶尖技术！

dzkcool

第一次看到芯片内部实物图

shangwu

20年前啊，想都不敢想，老外真是先进

willyeing

见识了，版主

pjh02032121

3 h8 j+ f: G' I3 D2 z6 J
, f% L5 w* h" ]( [: a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。
$ K  f) F/ ]' c7 ]
! `1 s6 K  S6 w" _! ]: S2 f
+ M4 e" f1 D0 I! b& D$ 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。

! F: l1 W/ V7 w% r6 d* q+ Z3 O
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。

! z2 M  d  @8 g& u0 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。
; C  q, `, f9 N! M; f详情参阅：https://www.eda365.com/thread-105112-1-1.html
" t9 R+ ~" ~+ V7 Z3 v& E* Q
) `& Y2 ~! ?) v0 Y6 n
* d6 i3 m. n5 m( r; c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。
) x: F& @4 {( n- {( w. Q: C% M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。
) q: p- P* l1 q   
2 @  O2 g4 b$ A& e8 u

Julia_E365

受教了

jj9981

以后都内埋了，做LAYOUT的还有价值吗？

bingshuihuo

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

可望而不可即的，都没接触过这方面

f__liu

厉害

Xuxingfu

很好很强大的技术啊

chenqitan

受教了

completely

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！