Aplikácia medenej fólie v balení čipov

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

1. Lepenie medeným drôtom

• Náhrada za zlatý alebo hliníkový drôt: Tradične sa v balení čipov používali zlaté alebo hliníkové drôty na elektrické pripojenie vnútorných obvodov čipu k vonkajším vodičom. Avšak s pokrokom v technológii spracovania medi a úvahami o nákladoch sa medená fólia a medený drôt postupne stávajú hlavnými výbermi. Elektrická vodivosť medi je približne 85-95% elektrickej vodivosti zlata, ale jej cena je asi desatina, čo z nej robí ideálnu voľbu pre vysoký výkon a ekonomickú efektívnosť.
• Vylepšený elektrický výkon: Väzba medeným drôtom ponúka nižší odpor a lepšiu tepelnú vodivosť vo vysokofrekvenčných a vysokoprúdových aplikáciách, čím účinne znižuje straty energie v prepojení čipov a zlepšuje celkový elektrický výkon. Takže použitie medenej fólie ako vodivého materiálu v procesoch spájania môže zvýšiť efektivitu a spoľahlivosť balenia bez zvýšenia nákladov.
• Používa sa v elektródach a mikronárazoch: V balení s flip-chipom je čip prevrátený tak, že vstupné/výstupné (I/O) podložky na jeho povrchu sú priamo spojené s obvodom na substráte obalu. Z medenej fólie sa vyrábajú elektródy a mikrohrbolčeky, ktoré sa priamo pripájajú k podkladu. Nízky tepelný odpor a vysoká vodivosť medi zaisťujú efektívny prenos signálov a energie.
• Spoľahlivosť a tepelný manažment: Vďaka svojej dobrej odolnosti voči elektromigrácii a mechanickej pevnosti poskytuje meď lepšiu dlhodobú spoľahlivosť pri meniacich sa tepelných cykloch a prúdových hustotách. Okrem toho vysoká tepelná vodivosť medi pomáha rýchlo odvádzať teplo generované počas činnosti čipu do substrátu alebo chladiča, čím sa zlepšujú možnosti tepelného manažmentu obalu.
• Materiál oloveného rámu: Medená fóliaje široko používaný v balení olovených rámov, najmä na balenie energetických zariadení. Olovený rám poskytuje štrukturálnu podporu a elektrické pripojenie čipu, čo si vyžaduje materiály s vysokou vodivosťou a dobrou tepelnou vodivosťou. Medená fólia spĺňa tieto požiadavky, efektívne znižuje náklady na balenie a zároveň zlepšuje tepelný rozptyl a elektrický výkon.
• Techniky povrchovej úpravy: V praktických aplikáciách sa medená fólia často podrobuje povrchovým úpravám, ako je pokovovanie niklom, cínom alebo striebrom, aby sa zabránilo oxidácii a zlepšila sa spájkovateľnosť. Tieto úpravy ďalej zvyšujú odolnosť a spoľahlivosť medenej fólie v balení olovených rámov.
• Vodivý materiál vo viacčipových moduloch: Technológia System-in-package 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 na dosiahnutie vyššieho výkonu v obmedzenom priestore balenia.
• RF a milimetrové vlny aplikácie: Medená fólia tiež hrá kľúčovú úlohu v obvodoch prenosu vysokofrekvenčného signálu v SiP, najmä v aplikáciách s rádiovou frekvenciou (RF) a milimetrovými vlnami. Jeho charakteristiky s nízkymi stratami a vynikajúca vodivosť umožňujú efektívne znížiť útlm signálu a zlepšiť účinnosť prenosu v týchto vysokofrekvenčných aplikáciách.
• Používa sa vo vrstvách redistribúcie (RDL): V obaloch typu fan-out sa medená fólia používa na konštrukciu redistribučnej vrstvy, čo je technológia, ktorá redistribuuje I/O čipu na väčšiu plochu. Vysoká vodivosť a dobrá priľnavosť medenej fólie z nej robí ideálny materiál na budovanie redistribučných vrstiev, zvyšuje hustotu I/O a podporuje integráciu viacerých čipov.
• Zníženie veľkosti a integrita signálu: Aplikácia medenej fólie v redistribučných vrstvách pomáha zmenšiť veľkosť balenia a zároveň zlepšuje integritu a rýchlosť prenosu signálu, čo je obzvlášť dôležité v mobilných zariadeniach a vysokovýkonných výpočtových aplikáciách, ktoré vyžadujú menšie veľkosti balenia a vyšší výkon.
• Chladiče a tepelné kanály z medenej fólie: Vďaka svojej vynikajúcej tepelnej vodivosti sa medená fólia často používa v chladičoch, tepelných kanáloch a materiáloch tepelného rozhrania v obaloch čipov, aby pomohla rýchlo preniesť teplo generované čipom do vonkajších chladiacich štruktúr. Táto aplikácia je obzvlášť dôležitá vo vysokovýkonných čipoch a balíkoch vyžadujúcich presnú kontrolu teploty, ako sú CPU, GPU a čipy na správu napájania.
• Používa sa v technológii Through-Silicon Via (TSV).: V 2,5D a 3D technológiách balenia čipov sa medená fólia používa na vytvorenie vodivého výplňového materiálu pre priechodné kremíkové priechody, ktoré poskytujú vertikálne prepojenie medzi čipmi. Vysoká vodivosť a spracovateľnosť medenej fólie z nej robí preferovaný materiál v týchto pokročilých baliacich technológiách, podporuje integráciu s vyššou hustotou a kratšie signálové cesty, čím zvyšuje celkový výkon systému.

2. Flip-Chip balenie

3. Balenie oloveného rámu

4. System-in-Package (SiP)

5. Fan-Out balenie

6. Aplikácie tepelného manažmentu a rozptylu tepla

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

Celkovo sa použitie medenej fólie v balení čipov neobmedzuje na tradičné vodivé spojenia a tepelné riadenie, ale rozširuje sa aj na vznikajúce technológie balenia, ako sú flip-chip, systém v balení, balenie vejárovite a 3D balenie. Multifunkčné vlastnosti a vynikajúci výkon medenej fólie zohrávajú kľúčovú úlohu pri zlepšovaní spoľahlivosti, výkonu a nákladovej efektívnosti balenia čipov.