Zastosowania folii miedzianej w opakowaniach chipów

Folia miedzianastaje się coraz ważniejsze w opakowaniach chipów ze względu na przewodność elektryczną, przewodność cieplną, przetwarzalność i opłacalność. Oto szczegółowa analiza jego konkretnych zastosowań w opakowaniach chipów:

1. Łączenie drutu miedzianego

• Zamiennik drutu złotego lub aluminiowego: Tradycyjnie w opakowaniach chipów używano złotych lub aluminiowych przewodów do elektrycznego łączenia wewnętrznych obwodów chipa z zewnętrznymi przewodami. Jednakże wraz z postępem technologii przetwarzania miedzi i względami finansowymi, folia miedziana i drut miedziany stają się stopniowo głównym wyborem. Przewodność elektryczna miedzi wynosi około 85–95% przewodności złota, ale jej koszt wynosi około jednej dziesiątej, co czyni ją idealnym wyborem ze względu na wysoką wydajność i efektywność ekonomiczną.
• Zwiększona wydajność elektryczna: Łączenie drutem miedzianym zapewnia niższą rezystancję i lepszą przewodność cieplną w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości i wysokim prądzie, skutecznie zmniejszając straty mocy w połączeniach chipów i poprawiając ogólną wydajność elektryczną. Zatem zastosowanie folii miedzianej jako materiału przewodzącego w procesach klejenia może zwiększyć wydajność i niezawodność pakowania bez zwiększania kosztów.
• Stosowany w elektrodach i mikrouderzeniach: W opakowaniach typu flip-chip chip jest odwracany w taki sposób, że pola wejścia/wyjścia (I/O) na jego powierzchni są bezpośrednio połączone z obwodem na podłożu opakowania. Folia miedziana służy do wykonywania elektrod i mikro-guzków, które są lutowane bezpośrednio do podłoża. Niski opór cieplny i wysoka przewodność miedzi zapewniają efektywną transmisję sygnałów i mocy.
• Niezawodność i zarządzanie temperaturą: Ze względu na dobrą odporność na elektromigrację i wytrzymałość mechaniczną miedź zapewnia lepszą długoterminową niezawodność w zmiennych cyklach termicznych i gęstościach prądu. Dodatkowo wysoka przewodność cieplna miedzi pomaga szybko rozproszyć ciepło powstające podczas pracy chipa do podłoża lub radiatora, poprawiając możliwości zarządzania ciepłem obudowy.
• Materiał ramy ołowianej: Folia miedzianajest szeroko stosowany w opakowaniach z ramą ołowianą, szczególnie w opakowaniach urządzeń zasilających. Rama prowadząca zapewnia wsparcie strukturalne i połączenie elektryczne dla chipa, co wymaga materiałów o wysokiej przewodności i dobrej przewodności cieplnej. Folia miedziana spełnia te wymagania, skutecznie obniżając koszty pakowania, poprawiając jednocześnie odprowadzanie ciepła i parametry elektryczne.
• Techniki obróbki powierzchni: W zastosowaniach praktycznych folia miedziana jest często poddawana obróbce powierzchniowej, takiej jak niklowanie, cyna lub srebrzenie, aby zapobiec utlenianiu i poprawić lutowność. Obróbki te dodatkowo zwiększają trwałość i niezawodność folii miedzianej w opakowaniach z ołowianą ramą.
• Materiał przewodzący w modułach wielochipowych: Technologia systemu w pakiecie integruje wiele chipów i komponentów pasywnych w jednym pakiecie, aby osiągnąć wyższą integrację i gęstość funkcjonalną. Folia miedziana służy do wytwarzania wewnętrznych obwodów łączących i służy jako ścieżka przewodzenia prądu. To zastosowanie wymaga, aby folia miedziana charakteryzowała się wysoką przewodnością i ultracienką charakterystyką, aby osiągnąć wyższą wydajność w ograniczonej przestrzeni opakowania.
• Zastosowania RF i fal milimetrowych: Folia miedziana odgrywa również kluczową rolę w obwodach transmisji sygnałów wysokiej częstotliwości w SiP, szczególnie w zastosowaniach związanych z częstotliwością radiową (RF) i falami milimetrowymi. Charakterystyka niskostratna i doskonała przewodność pozwalają skutecznie redukować tłumienie sygnału i poprawiać wydajność transmisji w zastosowaniach wymagających wysokich częstotliwości.
• Używany w warstwach redystrybucyjnych (RDL): W opakowaniach typu fan-out do budowy warstwy redystrybucyjnej wykorzystywana jest folia miedziana, która zapewnia redystrybucję wejść/wyjść chipa na większym obszarze. Wysoka przewodność i dobra przyczepność folii miedzianej sprawiają, że jest to idealny materiał do budowy warstw redystrybucyjnych, zwiększających gęstość wejść/wyjść i wspierających integrację wielu chipów.
• Redukcja rozmiaru i integralność sygnału: Zastosowanie folii miedzianej w warstwach redystrybucyjnych pomaga zmniejszyć rozmiar opakowania, poprawiając jednocześnie integralność i szybkość transmisji sygnału, co jest szczególnie ważne w urządzeniach mobilnych i zastosowaniach obliczeniowych o dużej wydajności, które wymagają mniejszych rozmiarów opakowań i wyższej wydajności.
• Radiatory i kanały termiczne z folii miedzianej: Ze względu na doskonałą przewodność cieplną folia miedziana jest często stosowana w radiatorach, kanałach termicznych i materiałach interfejsu termicznego w opakowaniach chipów, aby pomóc szybko przenosić ciepło wytwarzane przez chip do zewnętrznych struktur chłodzących. To zastosowanie jest szczególnie ważne w przypadku chipów i pakietów dużej mocy wymagających precyzyjnej kontroli temperatury, takich jak procesory, procesory graficzne i układy zarządzania energią.
• Stosowany w technologii Through-Silicon Via (TSV).: W technologiach pakowania chipów 2,5D i 3D folia miedziana jest używana do tworzenia przewodzącego materiału wypełniającego przelotki krzemowe, zapewniając pionowe połączenie między chipami. Wysoka przewodność i przetwarzalność folii miedzianej sprawiają, że jest to preferowany materiał w zaawansowanych technologiach pakowania, wspierając integrację o większej gęstości i krótsze ścieżki sygnału, zwiększając w ten sposób ogólną wydajność systemu.

2. Opakowanie typu flip-chip

3. Opakowanie z ramą ołowianą

4. System w pakiecie (SiP)

5. Opakowanie typu Fan-Out

6. Zastosowania związane z zarządzaniem ciepłem i rozpraszaniem ciepła

7. Zaawansowane technologie pakowania (takie jak opakowania 2,5D i 3D)

Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie folii miedzianej w opakowaniach chipów nie ogranicza się do tradycyjnych połączeń przewodzących i zarządzania temperaturą, ale rozciąga się na nowe technologie pakowania, takie jak flip-chip, opakowania typu system-in-package, opakowania typu fan-out i opakowania 3D. Wielofunkcyjne właściwości i doskonała wydajność folii miedzianej odgrywają kluczową rolę w poprawie niezawodności, wydajności i opłacalności pakowania chipów.