Folha de cobreestá se tornando cada vez mais importante em embalagens de chips devido à sua condutividade elétrica, condutividade térmica, processabilidade e economia. Aqui está uma análise detalhada de suas aplicações específicas em embalagens de chips:
1. Ligação de fio de cobre
- Substituição para fio de ouro ou alumínio: Tradicionalmente, fios de ouro ou alumínio têm sido usados em embalagens de chips para conectar eletricamente o circuito interno do chip a condutores externos. No entanto, com os avanços na tecnologia de processamento de cobre e nas considerações de custo, a folha de cobre e o fio de cobre estão gradualmente se tornando escolhas convencionais. A condutividade elétrica do cobre é 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 ligação do fio de cobre oferece menor resistência e melhor condutividade térmica em aplicações de alta frequência e alta corrente, reduzindo efetivamente a perda de energia 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-colisões: Na embalagem flip-chip, o chip é virado de modo que os blocos de entrada/saída (E/S) em sua superfície sejam diretamente conectados ao circuito no substrato da embalagem. A folha de cobre é usada para fazer eletrodos e micro-inchaços, que são soldados diretamente ao substrato. A baixa resistência térmica e a alta condutividade do cobre garantem uma transmissão eficiente de sinais e energia.
- Confiabilidade e gerenciamento térmico: Devido à sua boa resistência à eletromigração e resistência mecânica, o cobre oferece melhor 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, melhorando as capacidades de gerenciamento térmico do pacote.
- Material da estrutura de chumbo: Folha de cobreé amplamente utilizado em embalagens de estrutura de chumbo, especialmente para embalagens de dispositivos de energia. A estrutura principal 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 embalagem e melhorando a dissipação térmica e o desempenho elétrico.
- Técnicas de tratamento de superfície: Em aplicações práticas, a folha de cobre geralmente passa por tratamentos de superfície, como revestimento de níquel, 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 com estrutura de chumbo.
- Material condutor em módulos multichip: A tecnologia System-in-package integra vários chips e componentes passivos em um único pacote para obter maior integração e densidade funcional. A folha de cobre é usada para fabricar circuitos de interconexão interna e servir como caminho de condução de corrente. Esta aplicação exige que a folha de cobre tenha alta condutividade e características ultrafinas para alcançar maior desempenho em espaço de embalagem limitado.
- 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 efetivamente a atenuação do sinal e melhorar a eficiência da transmissão nessas aplicações de alta frequência.
- Usado em camadas de redistribuição (RDL): Na embalagem 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 tornam-na um material ideal para a construção de camadas de redistribuição, aumentando a densidade de E/S e suportando a integração de vários chips.
- Redução de tamanho e integridade de sinal: A aplicação de folha de cobre em camadas de redistribuição ajuda a reduzir o tamanho do pacote e, ao mesmo tempo, melhora a integridade e a velocidade da transmissão do sinal, o que é particularmente importante em dispositivos móveis e aplicações de computação de alto desempenho que exigem embalagens menores e maior desempenho.
- Dissipadores de calor e canais térmicos de folha de cobre: Devido à sua excelente condutividade térmica, a folha de cobre é frequentemente usada em dissipadores de calor, canais térmicos e materiais de interface térmica em embalagens de chips para ajudar a transferir rapidamente o calor gerado pelo chip para estruturas de resfriamento externas. Esta aplicação é especialmente importante em chips e pacotes de alta potência que exigem controle preciso de temperatura, como CPUs, GPUs e chips de gerenciamento de energia.
- Usado na tecnologia Through-Silicon Via (TSV): Nas tecnologias de empacotamento de chips 2,5D e 3D, a folha de cobre é usada para criar material de preenchimento condutor para vias de silício, fornecendo interconexão vertical entre os chips. A alta condutividade e processabilidade da folha de cobre fazem dela um material preferido nessas tecnologias avançadas de embalagem, suportando integração de maior densidade e caminhos de sinal mais curtos, melhorando assim o desempenho geral do sistema.
2. Embalagem flip-chip
3. Embalagem de quadro de chumbo
4. Sistema em pacote (SiP)
5. Embalagem em leque
6. Aplicações de gerenciamento térmico e dissipação de calor
7. Tecnologias avançadas de embalagem (como embalagens 2,5D e 3D)
No geral, a aplicação de folhas de cobre em embalagens de chips não se limita às conexões condutoras tradicionais e ao gerenciamento térmico, mas se estende a tecnologias de embalagens emergentes, como flip-chip, system-in-package, fan-out packaging e embalagens 3D. As propriedades multifuncionais e o excelente desempenho da folha de cobre desempenham um papel fundamental na melhoria da confiabilidade, desempenho e economia do empacotamento de chips.
Horário da postagem: 20 de setembro de 2024