Aplicații ale foliei de cupru în ambalarea așchiilor

Folie de cuprudevine din ce în ce mai importantă în ambalarea cipurilor datorită conductivității sale electrice, conductibilității termice, procesabilității și rentabilității. Iată o analiză detaliată a aplicațiilor sale specifice în ambalarea chipurilor:

1. Lipirea firului de cupru

• Înlocuitor pentru sârmă de aur sau aluminiu: În mod tradițional, firele de aur sau aluminiu au fost folosite în ambalarea cipului pentru a conecta electric circuitele interne ale cipului la cablurile externe. Cu toate acestea, odată cu progresele în tehnologia de prelucrare a cuprului și considerațiile de cost, folia de cupru și sârma de cupru devin treptat alegeri principale. Conductivitatea electrică a cuprului este de aproximativ 85-95% cea a aurului, dar costul său este de aproximativ o zecime, ceea ce îl face o alegere ideală pentru performanță ridicată și eficiență economică.
• Performanță electrică îmbunătățită: Legarea firului de cupru oferă o rezistență mai mică și o conductivitate termică mai bună în aplicații de înaltă frecvență și curent ridicat, reducând eficient pierderile de putere în interconexiunile cipurilor și îmbunătățind performanța electrică generală. Astfel, utilizarea foliei de cupru ca material conductor în procesele de lipire poate îmbunătăți eficiența și fiabilitatea ambalajului fără a crește costurile.
• Folosit în electrozi și micro-bumps: În ambalajul flip-chip, cipul este răsturnat astfel încât plăcuțele de intrare/ieșire (I/O) de pe suprafața sa să fie conectate direct la circuitul de pe substratul pachetului. Folia de cupru este folosită pentru a face electrozi și micro-bumps, care sunt lipiți direct pe substrat. Rezistența termică scăzută și conductivitatea ridicată a cuprului asigură transmisia eficientă a semnalelor și a puterii.
• Fiabilitate și management termic: Datorită rezistenței sale bune la electromigrare și rezistență mecanică, cuprul oferă o fiabilitate mai bună pe termen lung în diferite cicluri termice și densități de curent. În plus, conductivitatea termică ridicată a cuprului ajută la disiparea rapidă a căldurii generate în timpul funcționării cipului către substrat sau radiator, sporind capacitățile de gestionare termică ale pachetului.
• Material cadru de plumb: Folie de cuprueste utilizat pe scară largă în ambalarea cadru de plumb, în ​​special pentru ambalarea dispozitivelor de alimentare. Cadrul de plumb oferă suport structural și conexiune electrică pentru cip, necesitând materiale cu conductivitate ridicată și conductivitate termică bună. Folia de cupru îndeplinește aceste cerințe, reducând efectiv costurile de ambalare, îmbunătățind în același timp disiparea termică și performanța electrică.
• Tehnici de tratare a suprafeței: În aplicațiile practice, folia de cupru suferă adesea tratamente de suprafață, cum ar fi placarea cu nichel, staniu sau argint pentru a preveni oxidarea și pentru a îmbunătăți lipibilitatea. Aceste tratamente îmbunătățesc și mai mult durabilitatea și fiabilitatea foliei de cupru din ambalajele cu rame de plumb.
• Material conductiv în module multi-cipuri: Tehnologia System-in-package integrează mai multe cipuri și componente pasive într-un singur pachet pentru a obține o integrare mai mare și o densitate funcțională. Folia de cupru este utilizată pentru fabricarea circuitelor interne de interconectare și servește ca cale de conducție a curentului. Această aplicație necesită ca folie de cupru să aibă o conductivitate ridicată și caracteristici ultra-subțiri pentru a obține performanțe mai mari în spațiul de ambalare limitat.
• Aplicații RF și unde milimetrice: Folia de cupru joacă, de asemenea, un rol crucial în circuitele de transmisie a semnalelor de înaltă frecvență în SiP, în special în aplicațiile cu frecvență radio (RF) și unde milimetrice. Caracteristicile sale de pierderi reduse și conductibilitatea excelentă îi permit să reducă eficient atenuarea semnalului și să îmbunătățească eficiența transmisiei în aceste aplicații de înaltă frecvență.
• Folosit în straturi de redistribuire (RDL): În ambalajele cu fan-out, folie de cupru este utilizată pentru a construi stratul de redistribuire, o tehnologie care redistribuie I/O cip într-o zonă mai mare. Conductivitatea ridicată și aderența bună a foliei de cupru o fac un material ideal pentru construirea de straturi de redistribuire, crescând densitatea I/O și susținând integrarea cu mai multe cipuri.
• Reducerea dimensiunii și integritatea semnalului: Aplicarea foliei de cupru în straturile de redistribuire ajută la reducerea dimensiunii pachetului, îmbunătățind în același timp integritatea și viteza de transmisie a semnalului, ceea ce este deosebit de important în dispozitivele mobile și aplicațiile de calcul de înaltă performanță care necesită dimensiuni mai mici de ambalaj și performanțe mai mari.
• Radiatoare de căldură și canale termice din folie de cupru: Datorită conductibilității sale termice excelente, folia de cupru este adesea folosită în radiatoarele, canalele termice și materialele de interfață termică din ambalajul cipului pentru a ajuta la transferul rapid de căldură generată de cip către structurile de răcire externe. Această aplicație este deosebit de importantă în cipurile și pachetele de mare putere care necesită un control precis al temperaturii, cum ar fi procesoarele, GPU-urile și cipurile de gestionare a energiei.
• Folosit în tehnologia Through-Silicon Via (TSV).: În tehnologiile de ambalare a cipurilor 2.5D și 3D, folia de cupru este utilizată pentru a crea material de umplere conductiv pentru căile prin intermediul siliciului, oferind interconexiune verticală între cipuri. Conductivitatea ridicată și procesabilitatea foliei de cupru o fac un material preferat în aceste tehnologii avansate de ambalare, susținând integrarea cu densitate mai mare și căi de semnal mai scurte, îmbunătățind astfel performanța generală a sistemului.

2. Ambalare Flip-Chip

3. Ambalare cadru de plumb

4. Sistem în pachet (SiP)

5. Ambalare Fan-Out

6. Aplicații de management termic și disipare a căldurii

7. Tehnologii avansate de ambalare (cum ar fi ambalarea 2.5D și 3D)

În general, aplicarea foliei de cupru în ambalarea cipurilor nu se limitează la conexiunile conductoare tradiționale și la managementul termic, ci se extinde la tehnologiile emergente de ambalare, cum ar fi flip-chip, system-in-package, ambalare în fan-out și ambalare 3D. Proprietățile multifuncționale și performanța excelentă ale foliei de cupru joacă un rol cheie în îmbunătățirea fiabilității, performanței și rentabilității ambalajului de cip.