Aplikace měděné fólie v balení čipu

Měděná fólieje stále důležitější v balení čipů kvůli jeho elektrické vodivosti, tepelné vodivosti, zpracovatelnosti a nákladové efektivitě. Zde je podrobná analýza jeho specifických aplikací v balení Chip:

1. Spojování měděného drátu

• Náhrada za zlatý nebo hliníkový drát: Tradičně se v balení čipů používají zlaté nebo hliníkové dráty k elektrickému připojení vnitřních obvodů čipu k externím vodicím. S pokrokem v technologii zpracování mědi a nákladů se však měděné fólie a měděné dráty postupně stávají výběrem hlavního proudu. Elektrická vodivost mědi je přibližně 85–95%, ale její náklady jsou asi jednu desetinu, což z ní činí ideální volbu pro vysokou výkonnost a ekonomickou efektivitu.
• Vylepšený elektrický výkon: Spojovací vazba měděného drátu nabízí nižší odpor a lepší tepelnou vodivosti ve vysokofrekvenčních a vysokých proudových aplikacích, což účinně snižuje ztrátu energie při propojení čipů a zlepšuje celkový elektrický výkon. Použití měděné fólie jako vodivého materiálu v procesech vazeb tedy může zvýšit účinnost a spolehlivost balení bez zvýšení nákladů.
• Používá se v elektrodách a mikrofátech: V balení flip-chip je čip převrácen tak, aby vstupní/výstupní (I/O) podložky na jeho povrchu byly přímo připojeny k obvodu na substrátu balíčku. Měděná fólie se používá k výrobě elektrod a mikrofrů, které jsou přímo připájeny k substrátu. Nízká tepelná odolnost a vysoká vodivost mědi zajišťuje účinný přenos signálů a energie.
• Spolehlivost a tepelné řízení: Vzhledem k dobré odolnosti vůči elektromigraci a mechanické pevnosti poskytuje měď lepší dlouhodobou spolehlivost při různých tepelných cyklech a proudových hustotách. Navíc vysoká tepelná vodivost mědi pomáhá rychle rozptýlit teplo generované během provozu čipu na substrát nebo chladič, což zvyšuje schopnosti tepelné správy balíčku.
• Materiál olověného rámu: Měděná fóliese široce používá v balení olova, zejména pro balení napájecího zařízení. Olověný rám poskytuje strukturální podporu a elektrické připojení pro čip a vyžaduje materiály s vysokou vodivostí a dobrou tepelnou vodivostí. Měděná fólie splňuje tyto požadavky a účinně snižuje náklady na obaly a zároveň zlepšuje tepelný rozptyl a elektrický výkon.
• Techniky úpravy povrchu: V praktických aplikacích měděná fólie často podléhá povrchovému ošetření, jako je nikl, cín nebo stříbrné pokovování, aby se zabránilo oxidaci a zlepšilo pájetelnost. Tato ošetření dále zvyšuje trvanlivost a spolehlivost měděné fólie v balení olova.
• Vodivý materiál ve více čipových modulech: Technologie systému v balení integruje více čipů a pasivních komponent do jediného balíčku, aby se dosáhlo vyšší integrace a funkční hustoty. Měděná fólie se používá k výrobě vnitřních propojených obvodů a slouží jako proudová vodivá cesta. Tato aplikace vyžaduje, aby měděná fólie měla vysokou vodivost a velmi tenké vlastnosti, aby bylo dosaženo vyššího výkonu v omezeném prostoru obalu.
• Aplikace RF a Millimeter vlny: Měděná fólie také hraje klíčovou roli ve vysokofrekvenčních přenosových obvodech signálu v SIP, zejména v aplikacích rádiové frekvence (RF) a milimetrových vln. Jeho charakteristiky s nízkými ztrátami a vynikající vodivost umožňují účinně snížit útlum signálu a zlepšit účinnost přenosu v těchto vysokofrekvenčních aplikacích.
• Používá se ve vrstvách redistribuce (RDL): V balení ventilátoru se mědí fólie používána ke konstrukci redistribuční vrstvy, technologie, která redistribuuje I/O čip do větší oblasti. Vysoká vodivost a dobrá adheze měděné fólie z něj činí ideální materiál pro vytváření přerozdělovacích vrstev, zvyšování hustoty I/O a podporu více čipových integrace.
• Snížení velikosti a integrita signálu: Aplikace měděné fólie ve vrstvách redistribuce pomáhá snižovat velikost balíčku a zlepšuje integritu a rychlost přenosu signálu, což je zvláště důležité v mobilních zařízeních a vysoce výkonných výpočetních aplikacích, které vyžadují menší velikost balení a vyšší výkon.
• Měděné fóliové chladiče a tepelné kanály: Díky své vynikající tepelné vodivosti se měděná fólie často používají v chladicích dřezech, tepelných kanálech a materiálech tepelného rozhraní v rámci balení čipů, aby se rychle přeneslo teplo generované čipem do externích chladicích struktur. Tato aplikace je obzvláště důležitá u vysoce výkonných čipů a balíčků vyžadujících přesné ovládání teploty, jako jsou CPU, GPU a čipy pro správu energie.
• Používá se v technologii přes Silicon Via (TSV): V technologiích 2,5D a 3D čipů se měděná fólie používá k vytvoření vodivého plnícího materiálu pro skvrny skrz Silicon, což poskytuje vertikální propojení mezi čipy. Vysoká vodivost a zpracovatelnost měděné fólie z něj činí preferovaný materiál v těchto pokročilých balicích technologiích, podporující integraci s vyšší hustotou a kratší cesty signálu, čímž se zvyšuje celkový výkon systému.

2. Flip-chip balení

3. Balení rámu olova

4. Systém-in-balení (SIP)

5. Fan-out balení

6. Aplikace pro řízení tepelného řízení a rozptylu tepla

7. Pokročilé technologie balení (například 2,5D a 3D balení)

Celkově se aplikace měděné fólie v balení čipů neomezuje pouze na tradiční vodivá spojení a tepelné řízení, ale sahá na vznikající technologie balení, jako je flip-chip, balení systému, balení a 3D balení. Multifunkční vlastnosti a vynikající výkon měděné fólie hrají klíčovou roli při zlepšování spolehlivosti, výkonu a nákladové efektivity balení čipů.