Застосування мідної фольги в упаковці мікросхем

Мідна фольгастає все більш важливим для упаковки мікросхем завдяки своїй електропровідності, теплопровідності, технологічності та економічній ефективності. Ось детальний аналіз його конкретних застосувань в упаковці мікросхем:

1. Склеювання мідного дроту

• Заміна золотого або алюмінієвого дроту: Традиційно золоті або алюмінієві дроти використовувалися в упаковці мікросхем для електричного з’єднання внутрішньої схеми мікросхеми з зовнішніми проводами. Однак із прогресом у технології обробки міді та міркуваннями щодо вартості мідна фольга та мідний дріт поступово стають основним вибором. Електропровідність міді становить приблизно 85-95% від електропровідності золота, але її вартість становить приблизно одну десяту, що робить її ідеальним вибором для високої продуктивності та економічної ефективності.
• Покращена електрична продуктивність: З’єднання мідного дроту забезпечує менший опір і кращу теплопровідність у високочастотних і сильних додатках, ефективно зменшуючи втрати потужності в з’єднаннях мікросхем і покращуючи загальну електричну продуктивність. Таким чином, використання мідної фольги як провідного матеріалу в процесах склеювання може підвищити ефективність і надійність упаковки без збільшення витрат.
• Використовується в електродах і мікровиступах: У упаковці з перекидним чіпом чіп перевертається так, що колодки вводу/виводу (I/O) на його поверхні безпосередньо підключаються до схеми на підкладці упаковки. З мідної фольги виготовляють електроди та мікровиступи, які безпосередньо припаюють до підкладки. Низький термічний опір і висока провідність міді забезпечують ефективну передачу сигналів і потужності.
• Надійність і управління температурою: Завдяки хорошій стійкості до електроміграції та механічній міцності мідь забезпечує кращу довгострокову надійність за різних термічних циклів і густини струму. Крім того, висока теплопровідність міді сприяє швидкому розсіюванню тепла, що утворюється під час роботи мікросхеми, на підкладку або радіатор, покращуючи можливості термоконтролю корпусу.
• Матеріал свинцевої рами: Мідна фольгашироко використовується в упаковці свинцевих рам, особливо для упаковки силових пристроїв. Свинцева рама забезпечує структурну підтримку та електричне з’єднання мікросхеми, для чого потрібні матеріали з високою провідністю та хорошою теплопровідністю. Мідна фольга відповідає цим вимогам, ефективно знижуючи витрати на упаковку, одночасно покращуючи розсіювання тепла та електричні характеристики.
• Методи обробки поверхні: У практичних застосуваннях мідна фольга часто піддається обробці поверхні, наприклад нікелюванню, олов’янню або посрібленню, щоб запобігти окисленню та покращити паяність. Ці обробки додатково підвищують довговічність і надійність мідної фольги в упаковці свинцевих каркасів.
• Провідний матеріал у багатокристальних модулях: Технологія System-in-package об’єднує кілька чіпів і пасивних компонентів в єдиний пакет для досягнення вищої інтеграції та функціональної щільності. Мідна фольга використовується для виготовлення внутрішніх з’єднувальних ланцюгів і служить шляхом проведення струму. Ця програма вимагає, щоб мідна фольга мала високу провідність і ультратонкі характеристики для досягнення вищої продуктивності в обмеженому просторі упаковки.
• Застосування РЧ та міліметрових хвиль: Мідна фольга також відіграє вирішальну роль у схемах передачі високочастотного сигналу в SiP, особливо в радіочастотних (РЧ) і міліметрових хвилях. Його характеристики з низькими втратами та чудова провідність дозволяють йому ефективно зменшувати загасання сигналу та підвищувати ефективність передачі в цих високочастотних додатках.
• Використовується в шарах перерозподілу (RDL): У розгорнутій упаковці мідна фольга використовується для створення шару перерозподілу, технологія, яка перерозподіляє введення/виведення мікросхеми на більшу область. Висока провідність і хороша адгезія мідної фольги роблять її ідеальним матеріалом для побудови шарів перерозподілу, збільшення щільності вводу-виводу та підтримки багатокристальної інтеграції.
• Зменшення розміру та цілісність сигналу: Застосування мідної фольги в шарах перерозподілу допомагає зменшити розмір упаковки, одночасно покращуючи цілісність і швидкість передачі сигналу, що особливо важливо для мобільних пристроїв і високопродуктивних обчислювальних програм, які потребують менших розмірів упаковки та більшої продуктивності.
• Радіатори й теплові канали з мідної фольги: завдяки чудовій теплопровідності мідна фольга часто використовується в радіаторах, теплових каналах і матеріалах теплового інтерфейсу в упаковці чіпа, щоб допомогти швидко передати тепло, яке генерується чіпом, зовнішнім охолоджуючим структурам. Ця програма особливо важлива для потужних чіпів і пакетів, які вимагають точного контролю температури, таких як процесори, графічні процесори та мікросхеми керування живленням.
• Використовується в технології Through-Silicon Via (TSV).: У технологіях упаковки мікросхем 2,5D і 3D мідна фольга використовується для створення провідного матеріалу для наповнення кремнієвих отворів, що забезпечує вертикальне з’єднання між мікросхемами. Висока провідність і технологічність мідної фольги роблять її кращим матеріалом у цих передових технологіях пакування, підтримуючи більшу щільність інтеграції та коротші шляхи сигналу, тим самим покращуючи загальну продуктивність системи.

2. Упаковка Flip-Chip

3. Упаковка свинцевої рами

4. Система в пакеті (SiP)

5. Упаковка Fan-Out

6. Застосування для керування температурою та розсіювання тепла

7. Передові технології пакування (такі як 2,5D і 3D упаковка)

Загалом, застосування мідної фольги в упаковці чіпів не обмежується традиційними провідними з’єднаннями та керуванням температурою, а поширюється на нові технології упаковки, такі як фліп-чіп, система в упаковці, упаковка віялом і 3D-упаковка. Багатофункціональні властивості та відмінні характеристики мідної фольги відіграють ключову роль у підвищенні надійності, продуктивності та економічності упаковки мікросхем.