Zastosowania folii miedzianej w opakowaniach układów scalonych

Folia miedzianaNabiera coraz większego znaczenia w opakowaniach chipów ze względu na swoją przewodność elektryczną, przewodność cieplną, przetwarzalność i opłacalność. Oto szczegółowa analiza jego konkretnych zastosowań w opakowaniach chipów:

1. Łączenie przewodów miedzianych

• Zamiennik drutu złotego lub aluminiowegoTradycyjnie, do elektrycznego łączenia wewnętrznych obwodów chipa z zewnętrznymi wyprowadzeniami, w obudowach chipów stosowano przewody złote lub aluminiowe. Jednak wraz z postępem technologii przetwarzania miedzi i względami ekonomicznymi, folia miedziana i drut miedziany stopniowo stają się coraz bardziej powszechnym wyborem. Przewodność elektryczna miedzi wynosi około 85-95% przewodności złota, ale jej koszt to około jedna dziesiąta tej wartości, co czyni ją idealnym wyborem dla uzyskania wysokiej wydajności i efektywności ekonomicznej.
• Lepsza wydajność elektryczna:Połączenia drutem miedzianym zapewniają niższą rezystancję i lepszą przewodność cieplną w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości i wysokim natężeniu prądu, skutecznie redukując straty mocy w połączeniach chipów i poprawiając ogólną wydajność elektryczną. Zatem zastosowanie folii miedzianej jako materiału przewodzącego w procesach łączenia może zwiększyć wydajność i niezawodność pakowania bez zwiększania kosztów.
• Stosowany w elektrodach i mikroguzachW obudowie typu flip-chip układ scalony jest odwrócony tak, że pola wejścia/wyjścia (I/O) na jego powierzchni są bezpośrednio połączone z obwodem na podłożu obudowy. Folia miedziana służy do wykonania elektrod i mikrowypustek, które są bezpośrednio lutowane do podłoża. Niska rezystancja termiczna i wysoka przewodność elektryczna miedzi zapewniają wydajną transmisję sygnałów i zasilania.
• Niezawodność i zarządzanie termiczne:Dzięki dobrej odporności na elektromigrację i wytrzymałości mechanicznej, miedź zapewnia lepszą długoterminową niezawodność w zmiennych cyklach termicznych i gęstościach prądu. Dodatkowo, wysoka przewodność cieplna miedzi pomaga szybko odprowadzać ciepło wytwarzane podczas pracy układu scalonego do podłoża lub radiatora, poprawiając możliwości zarządzania temperaturą w obudowie.
• Materiał ramki ołowianej: Folia miedzianaJest szeroko stosowana w obudowach ramek wyprowadzeniowych, szczególnie w obudowach urządzeń mocy. Ramka wyprowadzeniowa zapewnia wsparcie strukturalne i połączenie elektryczne układu scalonego, co wymaga materiałów o wysokiej przewodności i dobrej przewodności cieplnej. Folia miedziana spełnia te wymagania, skutecznie obniżając koszty obudowy, a jednocześnie poprawiając odprowadzanie ciepła i parametry elektryczne.
• Techniki obróbki powierzchniW zastosowaniach praktycznych folia miedziana często poddawana jest obróbce powierzchniowej, takiej jak niklowanie, cynowanie lub srebrzenie, aby zapobiec utlenianiu i poprawić lutowalność. Obróbki te dodatkowo zwiększają trwałość i niezawodność folii miedzianej w obudowach ramek wyprowadzeniowych.
• Materiał przewodzący w modułach wieloprocesorowychTechnologia System-in-Package integruje wiele układów scalonych i komponentów pasywnych w jednym pakiecie, aby osiągnąć większą integrację i gęstość funkcjonalną. Folia miedziana jest wykorzystywana do produkcji wewnętrznych obwodów połączeniowych i pełni funkcję ścieżki przewodzenia prądu. W tym zastosowaniu folia miedziana musi charakteryzować się wysoką przewodnością i ultracienką budową, aby zapewnić wyższą wydajność w ograniczonej przestrzeni obudowy.
• Zastosowania RF i fal milimetrowychFolia miedziana odgrywa również kluczową rolę w obwodach transmisji sygnałów o wysokiej częstotliwości w SiP, szczególnie w zastosowaniach radiowych (RF) i w zakresie fal milimetrowych. Jej niskie straty i doskonała przewodność pozwalają jej skutecznie redukować tłumienie sygnału i poprawiać wydajność transmisji w tych zastosowaniach o wysokiej częstotliwości.
• Używane w warstwach redystrybucji (RDL)W obudowach typu fan-out folia miedziana jest używana do budowy warstwy redystrybucyjnej – technologii, która redystrybuuje sygnały I/O układu scalonego na większym obszarze. Wysoka przewodność i dobra przyczepność folii miedzianej sprawiają, że jest to idealny materiał do budowy warstw redystrybucyjnych, zwiększających gęstość sygnałów I/O i wspierających integrację wieloprocesorową.
• Redukcja rozmiaru i integralność sygnału:Zastosowanie folii miedzianej w warstwach redystrybucyjnych pozwala zmniejszyć rozmiar obudowy, a jednocześnie poprawić integralność i szybkość transmisji sygnału, co jest szczególnie ważne w przypadku urządzeń mobilnych i aplikacji obliczeniowych o wysokiej wydajności, które wymagają mniejszych rozmiarów obudowy i wyższej wydajności.
• Radiatory z folii miedzianej i kanały termiczneZe względu na doskonałą przewodność cieplną, folia miedziana jest często stosowana w radiatorach, kanałach termicznych i materiałach termoprzewodzących w obudowach układów scalonych, aby pomóc w szybkim odprowadzaniu ciepła generowanego przez układ do zewnętrznych struktur chłodzących. To zastosowanie jest szczególnie ważne w układach scalonych i obudowach o dużej mocy, wymagających precyzyjnej kontroli temperatury, takich jak procesory CPU, karty graficzne GPU i układy zarządzania energią.
• Stosowany w technologii TSV (Through-Silicon Via)W technologiach pakowania układów scalonych 2,5D i 3D folia miedziana jest wykorzystywana do tworzenia przewodzącego materiału wypełniającego dla przelotek krzemowych, zapewniając pionowe połączenia między układami. Wysoka przewodność i przetwarzalność folii miedzianej sprawiają, że jest to preferowany materiał w tych zaawansowanych technologiach pakowania, umożliwiający integrację o większej gęstości i krótsze ścieżki sygnału, a tym samym poprawiający ogólną wydajność systemu.

2. Opakowania na chipsy Flip-Chip

3. Opakowanie ramki wyprowadzeniowej

4. System w pakiecie (SiP)

5. Opakowanie wachlarzowe

6. Zastosowania w zakresie zarządzania ciepłem i odprowadzania ciepła

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

Ogólnie rzecz biorąc, zastosowanie folii miedzianej w opakowaniach układów scalonych nie ogranicza się do tradycyjnych połączeń przewodzących i odprowadzania ciepła, ale obejmuje również nowe technologie pakowania, takie jak opakowania typu flip-chip, system-in-package, opakowania typu fan-out i opakowania 3D. Wielofunkcyjne właściwości i doskonałe parametry folii miedzianej odgrywają kluczową rolę w poprawie niezawodności, wydajności i opłacalności opakowań układów scalonych.