Neuer Prozess für die EMV-Abschirmung Inkjet-Druck statt Sputtern für 5G-Geräte

Um künftige System-in-Packages fertigen zu können, sind neue Backend-Prozesse erforderlich.

Bisherige Methoden zur Abschirmung von ICs nehmen in Smartphones und 5G-Geräten zu viel Platz Weg. Ein neuer Prozess von Heraeus schafft Abhilfe.

Die besten 5G-ICs nützen nichts, wenn sie sich anschließend auf der Leiterplatte untereinander elektromagnetisch beeinflussen oder die in den 5G-Geräten integrierten Antennen sie empfindlich stören. »Deshalb hat sich die EMV-Abschirmung zu einem Schlüssel der 5G-Technik entwickelt. Wir haben einen vollkommen neuen Prozess aufgebaut, der auf Inkjet-Druck einer partikelfreien Silbertinte beruht und die Kosten gegenüber herkömmlichen Verfahren deutlich senkt«, sagt Dr. Frank Stietz, President Business Area Electronics bei Heraeus. Zudem bietet sie höhere Flexibilität und ganz neue Möglichkeiten: »Es handelt sich um eine wirklich disruptive Technik.«

Um zu erkennen, warum der EMV in 5G-Smartphones eine entscheidende Bedeutung zukommt, ein Blick auf die Vorgängergenerationen. Elektromagnetische Abschirmung war schon in Mobiltelefonen auf Basis von 2G, 3G und 4G ein wichtiges Thema, allerdings reichte es in diesem Umfeld aus, die Bauelemente und Baugruppen in ein Metallgehäuse zu setzen, um ungewünschte EMV-Beeinflussungen zu vermeiden.

Bei 5G aber verschärft sich das Problem. Denn erstens steigen die Frequenzen weiter und zweitens werden die Bauelemente immer kleiner. Zudem versuchen die Hersteller, den Integrationsgrad über Advanced Packaging zu erhöhen und mehr Funktionalität auf kleinerem Raum unterzubringen. Entweder setzen die Hersteller die Dies neben- oder übereinander und dann erst in ein Gehäuse oder sie integrieren die bereits gehäusten Chips in Module. Auch auf der Leiterplatte wird es immer enger. Das führt dazu, dass es kaum noch infrage kommt, die Bauelemente mit abschirmenden Metallgehäusen zu umgeben. Dafür fehlt schlicht der Platz – von den Kosten einmal ganz abgesehen. Doch wie lassen sich die Dies und Chips ohne Metallkäfige effektiv abschirmen?

Eine Alternative besteht darin, die Chips direkt mit einer Metallschicht zu versehen. Der Blick fällt schnell auf das PVD-Sputtern (Physical Vapour Deposition). Ein wohlbekanntes Verfahren, denn in den Front-End-Prozessen der Halbleiterfertigung kommt es schon seit Langem vielfach zum Einsatz. Damit lassen sich auf den Bauelementen relativ dünne Metallschichten abscheiden, die recht effektiv abschirmen können – jedenfalls auf den ersten Blick.