Primjena bakrene folije u pakiranju čipova

Bakrena folijapostaje sve važniji u pakiranju čipova zbog svoje električne vodljivosti, toplinske vodljivosti, obradivosti i isplativosti. Ovdje je detaljna analiza njegovih specifičnih primjena u pakiranju čipova:

1. Spajanje bakrene žice

• Zamjena za zlatnu ili aluminijsku žicu: Tradicionalno, zlatne ili aluminijske žice korištene su u pakiranju čipa za električno povezivanje unutarnjeg kruga čipa s vanjskim vodovima. Međutim, s napretkom u tehnologiji obrade bakra i razmatranjima troškova, bakrena folija i bakrena žica postupno postaju glavni izbori. Električna vodljivost bakra je otprilike 85-95% od električne vodljivosti zlata, ali njegova cijena je oko jedne desetine, što ga čini idealnim izborom za visoke performanse i ekonomsku učinkovitost.
• Poboljšane električne performanse: Spajanje bakrene žice nudi niži otpor i bolju toplinsku vodljivost u visokofrekventnim i visokostrujnim primjenama, učinkovito smanjujući gubitak snage u međusobnom povezivanju čipova i poboljšavajući ukupne električne performanse. Stoga korištenje bakrene folije kao vodljivog materijala u procesima lijepljenja može poboljšati učinkovitost i pouzdanost pakiranja bez povećanja troškova.
• Koristi se u elektrodama i mikroizbočinama: U pakiranju s preklopnim čipom, čip je okrenut tako da su ulazno/izlazni (I/O) jastučići na njegovoj površini izravno povezani sa strujnim krugom na podlozi pakiranja. Od bakrene folije izrađuju se elektrode i mikroizbočine koje se izravno lemljuju na podlogu. Nizak toplinski otpor i visoka vodljivost bakra osiguravaju učinkovit prijenos signala i snage.
• Pouzdanost i upravljanje toplinom: Zbog svoje dobre otpornosti na elektromigraciju i mehaničke čvrstoće, bakar pruža bolju dugotrajnu pouzdanost pod različitim toplinskim ciklusima i gustoćama struje. Osim toga, visoka toplinska vodljivost bakra pomaže brzo raspršiti toplinu generiranu tijekom rada čipa na podlogu ili hladnjak, poboljšavajući mogućnosti upravljanja toplinom paketa.
• Materijal olovnog okvira: Bakrena folijanaširoko se koristi u pakiranju olovnih okvira, posebno za pakiranje energetskih uređaja. Vodeći okvir pruža strukturnu potporu i električnu vezu za čip, zahtijevajući materijale visoke vodljivosti i dobre toplinske vodljivosti. Bakrena folija udovoljava ovim zahtjevima, učinkovito smanjujući troškove pakiranja uz poboljšanje rasipanja topline i električnih performansi.
• Tehnike površinske obrade: U praktičnim primjenama, bakrena folija često se podvrgava površinskim obradama kao što su nikl, kositar ili posrebrenje kako bi se spriječila oksidacija i poboljšala sposobnost lemljenja. Ovi tretmani dodatno povećavaju trajnost i pouzdanost bakrene folije u pakiranju olovnog okvira.
• Vodljivi materijal u modulima s više čipova: Tehnologija sustava u paketu integrira više čipova i pasivnih komponenti u jedan paket kako bi se postigla veća integracija i funkcionalna gustoća. Bakrena folija koristi se za proizvodnju unutarnjih krugova za međusobno povezivanje i služi kao put za provođenje struje. Ova primjena zahtijeva da bakrena folija ima visoku vodljivost i ultratanke karakteristike kako bi se postigla veća učinkovitost u ograničenom prostoru za pakiranje.
• Primjene RF i milimetarskih valova: Bakrena folija također igra ključnu ulogu u visokofrekventnim krugovima za prijenos signala u SiP-u, posebno u radiofrekvencijskim (RF) i primjenama milimetarskih valova. Njegove karakteristike niskih gubitaka i izvrsna vodljivost omogućuju mu učinkovito smanjenje slabljenja signala i poboljšanje učinkovitosti prijenosa u ovim visokofrekventnim primjenama.
• Koristi se u slojevima redistribucije (RDL): U fan-out pakiranju, bakrena folija se koristi za konstrukciju redistribucijskog sloja, tehnologije koja redistribuira I/O čipa na veće područje. Visoka vodljivost i dobro prianjanje bakrene folije čine je idealnim materijalom za izgradnju redistribucijskih slojeva, povećanje I/O gustoće i podržavanje integracije s više čipova.
• Smanjenje veličine i integritet signala: Primjena bakrene folije u redistribucijskim slojevima pomaže u smanjenju veličine paketa dok istovremeno poboljšava integritet i brzinu prijenosa signala, što je osobito važno u mobilnim uređajima i računalnim aplikacijama visokih performansi koje zahtijevaju manje veličine pakiranja i veće performanse.
• Hladnjaci i toplinski kanali od bakrene folije: Zbog svoje izvrsne toplinske vodljivosti, bakrena folija se često koristi u hladnjakima, toplinskim kanalima i materijalima toplinskog sučelja unutar pakiranja čipa kako bi se pomoglo u brzom prijenosu topline koju generira čip na vanjske rashladne strukture. Ova je primjena posebno važna u čipovima i paketima velike snage koji zahtijevaju preciznu kontrolu temperature, kao što su CPU, GPU i čipovi za upravljanje napajanjem.
• Koristi se u tehnologiji kroz silicij (TSV).: U 2.5D i 3D tehnologijama pakiranja čipova, bakrena folija se koristi za stvaranje vodljivog materijala za punjenje za prolazne silikonske otvore, osiguravajući vertikalnu međusobnu vezu između čipova. Visoka vodljivost i mogućnost obrade bakrene folije čine je preferiranim materijalom u ovim naprednim tehnologijama pakiranja, podržavajući integraciju veće gustoće i kraće putove signala, čime se poboljšava ukupna izvedba sustava.

2. Flip-Chip pakiranje

3. Pakiranje olovnog okvira

4. Sustav u paketu (SiP)

5. Fan-Out pakiranje

6. Primjene za upravljanje toplinom i rasipanje topline

7. Napredne tehnologije pakiranja (kao što su 2.5D i 3D pakiranje)

Sve u svemu, primjena bakrene folije u pakiranju čipova nije ograničena na tradicionalne vodljive veze i upravljanje toplinom, već se proteže na nove tehnologije pakiranja kao što su flip-chip, sustav u paketu, fan-out pakiranje i 3D pakiranje. Multifunkcionalna svojstva i izvrsna izvedba bakrene folije igraju ključnu ulogu u poboljšanju pouzdanosti, performansi i isplativosti pakiranja čipova.