【经验】降低EFM32系列CSP封装32位微控制器光照影响的方法
1. 简介
芯片级封装（CSP）具备占用面积小、经济高效等特点，在小型可穿戴设备和小型物联网产品中得到了大量应用。通常，半导体封装采用了不透明的黑色环氧树脂作为封装材料，能够阻挡所有光到达芯片。而芯片级封装（CSP）本质上是一片裸硅，虽然这种封装非常适合节省空间和降低成本，但它们会使电路芯片暴露在光线下，导致漏电流增加。虽然这种情况对于光电二极管是必不可少的，但对于CMOS集成电路来说通常是不希望的。尤其对于低功率微控制器或精密模拟IC而言，会产生额外的电流消耗，进而对电路功能造成影响。
2. EFM32系列控制器光照影响
SILICON LABS EFM32WG360F256-A-CSP81是一款采用CSP的节能型微控制器，尺寸约为4.3 mm。 控制器顶部有一层不透明的黑色涂层（这实际上是芯片的背面），另一侧具有再分布层和焊球，用于将芯片连接到PCB。实验表明，当CSP封装中的器件暴露在强光下时，EM2漏电流将增大，导致掉电检测器（BOD）复位MCU。 为防止复位，需将EMU_CTRL寄存器中的EMVREG复位，增加EM2中的电流偏移量，然而，这种情况下， EM2电流将增加到大约400μA，这对于低功耗应用来说不是一个好的解决方案， 更好的解决方案是阻止所有光线到达CSP封装。
3.防止光线照射EFM32 CSP封装的方法
3.1使用挡光外壳
在大多数产品中，PCB板封装在某种类型的外壳中，免受灰尘，污垢和机械损坏。使用CSP封装时，可以通过产品外壳来阻止光线照射，如手机和相关产品就采用了这种设计。
然而，在许多低成本产品中容易忽视光线的阻隔。此外，在使用光电子设计产品时，外壳必须将光线传递给光电子元件，并在需要时阻挡光线。产品外壳设计应确保阻挡任何光线到达CSP封装的半导体。CSP封装顶部的不透明背面材料可阻挡大部分光线。但是，它是一层薄薄的材料，不会阻挡所有光线。使用卤素灯进行的实验表明，在EFM32WG360F256-A-CSP81顶部的照度达到30 mW/cm2将导致其复位。EFM32WG360F256-A-CSP81对与芯片左侧成45°角的光源最敏感。在该角度下约4mW/cm 2的光照度将导致复位，这表明芯片的边缘和封装的下侧比具有黑色涂层的顶部更容易受光影响。
图1 EFM32WG360F256-A-CSP81光敏感区域
3.2使用半导体级环氧树脂覆盖
如果无法使用外壳阻挡光线，另一种解决方案是使用半导体级环氧树脂来完全覆盖CSP封装。在这种方法种，仅仅使用底部填充材料或仅覆盖封装的四个侧面都是不够的。仅使用底部填充材料，重置EFM32所需的辐照度仍然为4mW / cm2。必须使用足够的环氧树脂材料覆盖整个包装，包括每个角落，才能提供最佳的遮光效果。
图2 正确的覆盖方法
图3 错误的覆盖方法
图2为正确的覆盖方法。使用了足够的材料，角落完全被覆盖，在包装上形成一个光滑的圆顶。而图3为错误的方法。覆盖材料不足，CSP的角落容易受光照影响。图3的CSP以30 mW/cm2的辐照度复位，而图2的CSP装置在100 mW/cm2的辐照度下未复位。
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