SiP封装共形屏蔽技术介绍
前言
移动设备向着轻薄短小的方向发展，手机行业是这一方向的前锋，从几代iphone的尺寸可以看出----薄，是一直演进的方向（图1）。随着物联网、可穿戴等市场兴起，将这一方向推向极致。
手机的薄型化，得益于多方面技术的进步，包括sip、pcb、显示屏等技术，其中关键的技术之一就是emi屏蔽技术。传统的手机emi屏蔽是采用金属屏蔽罩，屏蔽罩在横向上要占用宝贵的pcb面积，纵向上也要占用设备内部的立体空间，是设备小型化的一大障碍。新的屏蔽技术——共形屏蔽（conformal shielding），将屏蔽层和封装完全融合在一起，模组自身就带有屏蔽功能，芯片贴装在pcb上后，不再需要外加屏蔽罩，不占用额外的设备空间，从而解决这一难题。如图2，iphone 7主板上，大部分芯片都采用了conformal shielding技术，包括wifi/bt、pa、memory等模组，达到高度集成且轻薄短小的目的。
图2 iphone7主板上采用共形屏蔽技术的模组
sip封装共形屏蔽
电子系统中的屏蔽主要两个目的：符合emc规范；避免干扰。传统解决方案主要是将屏蔽罩安装在pcb上，会带来规模产量的可修复性问题。 此方法也可以在sip模组中使用，如图3中的模组封装，或overmolded shielding将屏蔽罩封装在塑封体内。 这两种屏蔽解决方案，虽然实现了屏蔽罩的sip封装集成，但是并未降低模组的高度，同时也会带来工艺和成本问题。
图3 传统的屏蔽罩模组及sip封装内集成（overmolded shielding）屏蔽罩
sip封装的共形屏蔽，可以解决以上问题。如图4，sip封装采用共形屏蔽技术，其外形与封装一致，不增额外尺寸。
图4 共形屏蔽sip封装以及与传统屏蔽罩的区别
共形屏蔽的性能
共形屏蔽实现了极好的屏蔽效果，在远场高达12ghz，近场高达6ghz，以及10mhz-100mhz的低频，屏蔽效果在30db以上。如图5，从sip封装实际测量结果，可以看出共形屏蔽的出色效果。
图5 共形屏蔽的测试效果
共形屏蔽的工艺
共形屏蔽目前主流工艺有三种：电镀，喷涂，溅射。各工艺的优缺点对比如下表：
以溅射为例，工艺流程如图6：
图6 共形屏蔽的溅射工艺流程
共形屏蔽的应用
共形屏蔽主要用于pa，wifi/bt、memory等sip模组封装上，用来隔离封装内部电路与外部系统之间的干扰，如图7。
图7 wifi模组共形屏蔽结构
对于复杂的sip封装，将ap/bb、memory、wifi/bt、fem等集成在一起，封装内部各子系统之间也会相互干扰，需要在封装内部隔离。另外，对于大尺寸的sip封装，其整个屏蔽结构的电磁谐振频率较低，加上数字系统本身的噪声带宽很宽，容易在sip内部形成共振，导致系统无法正常工作。
compartment shielding（划区屏蔽）除了可用于封装外部屏蔽，还可以对封装内部各子系统模块间实现隔离。其由conformal shielding技术改进而来，用激光打穿塑封体，露出封装基板上的接地铜箔，灌入导电填料形成屏蔽墙，并与封装表面的共形屏蔽层一起将各子系统完全隔离开。另外，划区屏蔽将屏蔽腔划分成小腔体，减小了屏蔽腔的尺寸，其谐振频率远高于系统噪声频率，避免了电磁共振，从而使得系统更稳定。compartment shielding典型的应用案例就是iwatch里的s1模组，如图8。
图8 苹果s1 sip封装compartment shielding结构
总结
sip共形屏蔽的优点：
共形（conformal）和划区（compartmental）屏蔽方案应用灵活广泛最大限度减少封装中的杂散和emi辐射最大限度减少系统中相邻器件间的干扰器件封装横向和纵向尺寸增加几乎为零节省系统特殊屏蔽部件的加工和组装成本节省pcb面积和设备内部空间共形屏蔽技术，可以解决sip内部以及周围环境之间的emi干扰，对封装尺寸和重量几乎没有影响，具有优良的电磁屏蔽性能，可以取代大尺寸的金属屏蔽罩。必将随着sip技术以及设备小型化需求而普及。
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图2 iphone7主板上采用共形屏蔽技术的模组
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图3 传统的屏蔽罩模组及sip封装内集成（overmolded shielding）屏蔽罩
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图4 共形屏蔽sip封装以及与传统屏蔽罩的区别
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图5 共形屏蔽的测试效果
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以溅射为例，工艺流程如图6：
图6 共形屏蔽的溅射工艺流程
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图7 wifi模组共形屏蔽结构
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图8 苹果s1 sip封装compartment shielding结构
总结
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