Folha de cobreestá se tornando cada vez mais importante no encapsulamento de chips devido à sua condutividade elétrica, condutividade térmica, processabilidade e custo-benefício. Aqui está uma análise detalhada de suas aplicações específicas no encapsulamento de chips:
1. Ligação de fios de cobre
- Substituição para fio de ouro ou alumínioTradicionalmente, fios de ouro ou alumínio têm sido usados em encapsulamentos de chips para conectar eletricamente os circuitos internos do chip aos condutores externos. No entanto, com os avanços na tecnologia de processamento de cobre e as considerações de custo, a folha de cobre e o fio de cobre estão gradualmente se tornando escolhas populares. A condutividade elétrica do cobre é de aproximadamente 85-95% da do ouro, mas seu custo é de cerca de um décimo, tornando-o uma escolha ideal para alto desempenho e eficiência econômica.
- Desempenho elétrico aprimorado: A colagem de fios de cobre oferece menor resistência e melhor condutividade térmica em aplicações de alta frequência e alta corrente, reduzindo efetivamente a perda de potência nas interconexões de chips e melhorando o desempenho elétrico geral. Assim, o uso de folha de cobre como material condutor em processos de colagem pode aumentar a eficiência e a confiabilidade da embalagem sem aumentar os custos.
- Usado em eletrodos e micro-bumps: No encapsulamento flip-chip, o chip é invertido de forma que os pads de entrada/saída (E/S) em sua superfície sejam conectados diretamente ao circuito no substrato do encapsulamento. A folha de cobre é usada para fazer eletrodos e micro-bumps, que são soldados diretamente ao substrato. A baixa resistência térmica e a alta condutividade do cobre garantem a transmissão eficiente de sinais e energia.
- Confiabilidade e Gerenciamento TérmicoDevido à sua boa resistência à eletromigração e resistência mecânica, o cobre proporciona maior confiabilidade a longo prazo sob diferentes ciclos térmicos e densidades de corrente. Além disso, a alta condutividade térmica do cobre ajuda a dissipar rapidamente o calor gerado durante a operação do chip para o substrato ou dissipador de calor, aprimorando a capacidade de gerenciamento térmico do encapsulamento.
- Material da estrutura de chumbo: Folha de cobreÉ amplamente utilizado em encapsulamentos de estrutura de chumbo, especialmente para encapsulamento de dispositivos de energia. A estrutura de chumbo fornece suporte estrutural e conexão elétrica para o chip, exigindo materiais com alta condutividade e boa condutividade térmica. A folha de cobre atende a esses requisitos, reduzindo efetivamente os custos de encapsulamento e, ao mesmo tempo, melhorando a dissipação térmica e o desempenho elétrico.
- Técnicas de Tratamento de SuperfícieEm aplicações práticas, a folha de cobre frequentemente passa por tratamentos de superfície, como niquelagem, estanho ou prata, para evitar a oxidação e melhorar a soldabilidade. Esses tratamentos aumentam ainda mais a durabilidade e a confiabilidade da folha de cobre em embalagens de chumbo.
- Material condutor em módulos multichip: A tecnologia de sistema em pacote integra múltiplos chips e componentes passivos em um único pacote para alcançar maior integração e densidade funcional. A folha de cobre é usada para fabricar circuitos de interconexão internos e serve como um caminho de condução de corrente. Esta aplicação requer que a folha de cobre tenha alta condutividade e características ultrafinas para alcançar maior desempenho em espaços de embalagem limitados.
- Aplicações de RF e ondas milimétricas: A folha de cobre também desempenha um papel crucial em circuitos de transmissão de sinais de alta frequência em SiP, especialmente em aplicações de radiofrequência (RF) e ondas milimétricas. Suas características de baixa perda e excelente condutividade permitem reduzir a atenuação do sinal de forma eficaz e melhorar a eficiência da transmissão nessas aplicações de alta frequência.
- Usado em Camadas de Redistribuição (RDL): Em encapsulamento fan-out, a folha de cobre é usada para construir a camada de redistribuição, uma tecnologia que redistribui a E/S do chip para uma área maior. A alta condutividade e a boa adesão da folha de cobre a tornam um material ideal para a construção de camadas de redistribuição, aumentando a densidade de E/S e suportando a integração de múltiplos chips.
- Redução de tamanho e integridade do sinal:A aplicação de folha de cobre em camadas de redistribuição ajuda a reduzir o tamanho do pacote, ao mesmo tempo que melhora a integridade e a velocidade da transmissão do sinal, o que é particularmente importante em dispositivos móveis e aplicativos de computação de alto desempenho que exigem tamanhos de embalagem menores e maior desempenho.
- Dissipadores de calor e canais térmicos de folha de cobreDevido à sua excelente condutividade térmica, a folha de cobre é frequentemente usada em dissipadores de calor, canais térmicos e materiais de interface térmica dentro de encapsulamentos de chips para ajudar a transferir rapidamente o calor gerado pelo chip para estruturas de resfriamento externas. Essa aplicação é especialmente importante em chips e encapsulamentos de alta potência que exigem controle preciso de temperatura, como CPUs, GPUs e chips de gerenciamento de energia.
- Usado na tecnologia de passagem de silício (TSV): Em tecnologias de encapsulamento de chips 2,5D e 3D, a folha de cobre é usada para criar material de preenchimento condutor para vias de silício, proporcionando interconexão vertical entre os chips. A alta condutividade e processabilidade da folha de cobre a tornam um material preferencial nessas tecnologias avançadas de encapsulamento, suportando integração de maior densidade e caminhos de sinal mais curtos, aprimorando assim o desempenho geral do sistema.
2. Embalagem Flip-Chip
3. Embalagem de estrutura de chumbo
4. Sistema em Pacote (SiP)
5. Embalagem Fan-Out
6. Aplicações de gerenciamento térmico e dissipação de calor
7. Tecnologias avançadas de embalagem (como embalagem 2,5D e 3D)
De modo geral, a aplicação da folha de cobre em encapsulamentos de chips não se limita às conexões condutivas tradicionais e ao gerenciamento térmico, mas se estende a tecnologias emergentes de encapsulamento, como flip-chip, sistema em pacote, encapsulamento fan-out e encapsulamento 3D. As propriedades multifuncionais e o excelente desempenho da folha de cobre desempenham um papel fundamental na melhoria da confiabilidade, do desempenho e da relação custo-benefício do encapsulamento de chips.
Horário da publicação: 20/09/2024