Aplikácie medenej fólie v balení čipov

Medená fóliasa stáva čoraz dôležitejším v oblasti balenia čipov vďaka svojej elektrickej vodivosti, tepelnej vodivosti, spracovateľnosti a nákladovej efektívnosti. Tu je podrobná analýza jeho špecifických aplikácií v oblasti balenia čipov:

1. Lepenie medených drôtov

• Náhrada za zlatý alebo hliníkový drôtTradične sa v balení čipov používali zlaté alebo hliníkové drôty na elektrické prepojenie vnútorných obvodov čipu s externými vodičmi. S pokrokom v technológii spracovania medi a s ohľadom na náklady sa však medená fólia a medený drôt postupne stávajú bežnou voľbou. Elektrická vodivosť medi je približne 85 – 95 % elektrickej vodivosti zlata, ale jej cena je približne desatina, čo z nej robí ideálnu voľbu pre vysoký výkon a ekonomickú efektívnosť.
• Zlepšený elektrický výkonMedené drôtové spájanie ponúka nižší odpor a lepšiu tepelnú vodivosť vo vysokofrekvenčných a vysokoprúdových aplikáciách, čím účinne znižuje straty výkonu v prepojeniach čipov a zlepšuje celkový elektrický výkon. Použitie medenej fólie ako vodivého materiálu v procesoch spájania teda môže zvýšiť účinnosť a spoľahlivosť balenia bez zvýšenia nákladov.
• Používa sa v elektródach a mikro-výstužiachPri flip-chip puzdre je čip otočený tak, že vstupno-výstupné (I/O) kontakty na jeho povrchu sú priamo pripojené k obvodu na substráte puzdra. Medená fólia sa používa na výrobu elektród a mikrovýstupkov, ktoré sú priamo spájkované k substrátu. Nízky tepelný odpor a vysoká vodivosť medi zabezpečujú efektívny prenos signálov a energie.
• Spoľahlivosť a tepelný manažmentVďaka svojej dobrej odolnosti voči elektromigrácii a mechanickej pevnosti poskytuje meď lepšiu dlhodobú spoľahlivosť pri rôznych tepelných cykloch a hustotách prúdu. Vysoká tepelná vodivosť medi navyše pomáha rýchlo odvádzať teplo generované počas prevádzky čipu na substrát alebo chladič, čím sa zlepšujú schopnosti puzdra riadiť teplotu.
• Materiál oloveného rámu: Medená fóliasa široko používa v balení vývodových rámov, najmä na balenie výkonových zariadení. Vývodový rám poskytuje štrukturálnu oporu a elektrické pripojenie pre čip, čo si vyžaduje materiály s vysokou vodivosťou a dobrou tepelnou vodivosťou. Medená fólia spĺňa tieto požiadavky, čím účinne znižuje náklady na balenie a zároveň zlepšuje odvod tepla a elektrický výkon.
• Techniky povrchovej úpravyV praktických aplikáciách sa medená fólia často povrchovo upravuje, ako je nikel, cín alebo striebro, aby sa zabránilo oxidácii a zlepšila sa spájkovateľnosť. Tieto úpravy ďalej zvyšujú odolnosť a spoľahlivosť medenej fólie v puzdrách vývodových rámov.
• Vodivý materiál vo viacčipových modulochTechnológia systém-v-balení integruje viacero čipov a pasívnych komponentov do jedného balenia, aby sa dosiahla vyššia integrácia a funkčná hustota. Medená fólia sa používa na výrobu vnútorných prepojovacích obvodov a slúži ako dráha vedenia prúdu. Táto aplikácia vyžaduje, aby medená fólia mala vysokú vodivosť a ultratenké vlastnosti, aby sa dosiahol vyšší výkon v obmedzenom priestore balenia.
• Aplikácie RF a milimetrových vĺnMedená fólia zohráva kľúčovú úlohu aj v obvodoch pre prenos vysokofrekvenčných signálov v SiP, najmä v aplikáciách s rádiovými frekvenciami (RF) a milimetrovými vlnami. Jej nízke straty a vynikajúca vodivosť jej umožňujú účinne znižovať útlm signálu a zlepšovať účinnosť prenosu v týchto vysokofrekvenčných aplikáciách.
• Používa sa vo vrstvách prerozdeľovania (RDL)Pri rozvetvenom balení sa na vytvorenie redistribučnej vrstvy používa medená fólia, čo je technológia, ktorá redistribuuje I/O čipu na väčšiu plochu. Vysoká vodivosť a dobrá priľnavosť medenej fólie z nej robia ideálny materiál na vytváranie redistribučných vrstiev, zvyšovanie hustoty I/O a podporu integrácie viacerých čipov.
• Zmenšenie veľkosti a integrita signáluPoužitie medenej fólie v prerozdeľovacích vrstvách pomáha zmenšiť veľkosť puzdra a zároveň zlepšiť integritu a rýchlosť prenosu signálu, čo je obzvlášť dôležité v mobilných zariadeniach a vysokovýkonných výpočtových aplikáciách, ktoré vyžadujú menšie rozmery puzdra a vyšší výkon.
• Chladiče a tepelné kanály z medenej fólieVďaka svojej vynikajúcej tepelnej vodivosti sa medená fólia často používa v chladičoch, tepelných kanáloch a tepelnoizolačných materiáloch v rámci balenia čipov, aby pomohla rýchlo preniesť teplo generované čipom do externých chladiacich štruktúr. Táto aplikácia je obzvlášť dôležitá vo vysokovýkonných čipoch a baleniach vyžadujúcich presnú reguláciu teploty, ako sú procesory, grafické karty a čipy na správu napájania.
• Používa sa v technológii Through-Silicon Via (TSV)V technológiách 2,5D a 3D balenia čipov sa medená fólia používa na vytvorenie vodivého výplňového materiálu pre kremíkové priechodky, čím sa zabezpečuje vertikálne prepojenie medzi čipmi. Vysoká vodivosť a spracovateľnosť medenej fólie z nej robí preferovaný materiál v týchto pokročilých technológiách balenia, čo podporuje integráciu s vyššou hustotou a kratšie signálové cesty, čím sa zlepšuje celkový výkon systému.

2. Balenie s flip-chipom

3. Balenie olovených rámov

4. Systém v balení (SiP)

5. Rozvetvené balenie

6. Aplikácie tepelného manažmentu a odvodu tepla

7. Pokročilé technológie balenia (ako napríklad 2,5D a 3D balenie)

Celkovo sa použitie medenej fólie v balení čipov neobmedzuje len na tradičné vodivé spoje a tepelný manažment, ale rozširuje sa aj na nové technológie balenia, ako je flip-chip, system-in-package, fan-out balenie a 3D balenie. Multifunkčné vlastnosti a vynikajúci výkon medenej fólie zohrávajú kľúčovú úlohu pri zlepšovaní spoľahlivosti, výkonu a nákladovej efektívnosti balenia čipov.