Folha de cobreO material está se tornando cada vez mais importante na embalagem de chips devido à sua condutividade elétrica, condutividade térmica, processabilidade e custo-benefício. A seguir, uma análise detalhada de suas aplicações específicas na embalagem de chips:
1. Ligação de fio de cobre
- Substituição para fios de ouro ou alumínioTradicionalmente, fios de ouro ou alumínio têm sido usados na embalagem de chips para conectar eletricamente os circuitos internos do chip aos terminais externos. No entanto, com os avanços na tecnologia de processamento de cobre e as considerações de custo, a folha e o fio de cobre estão gradualmente se tornando as opções mais comuns. A condutividade elétrica do cobre é de aproximadamente 85 a 95% da do ouro, mas seu custo é cerca de um décimo, tornando-o uma escolha ideal para alto desempenho e eficiência econômica.
- Desempenho elétrico aprimoradoA ligação por 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 ligação pode aumentar a eficiência e a confiabilidade da embalagem sem aumentar os custos.
- Utilizado em eletrodos e microeletrodos.Na tecnologia flip-chip, o chip é invertido de forma que os terminais de entrada/saída (E/S) em sua superfície sejam conectados diretamente ao circuito no substrato da embalagem. Uma folha de cobre é usada para fabricar eletrodos e microbumps, 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 as capacidades de gerenciamento térmico do encapsulamento.
- Material da estrutura de chumbo: Folha de cobreÉ amplamente utilizado em encapsulamento de lead frame, especialmente para dispositivos de potência. O lead frame 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 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 encapsulamentos de terminais.
- Material condutor em módulos multichipA tecnologia System-in-Package (SI) integra múltiplos chips e componentes passivos em um único encapsulamento para alcançar maior integração e densidade funcional. Folhas de cobre são utilizadas para fabricar circuitos internos de interconexão e servem como caminho de condução de corrente. Essa aplicação exige que as folhas de cobre apresentem alta condutividade e características ultrafinas para atingir um desempenho superior em um espaço de encapsulamento limitado.
- Aplicações de radiofrequência e ondas milimétricasA 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.
- Utilizado em Camadas de Redistribuição (RDL)Na tecnologia fan-out packaging, a folha de cobre é utilizada para construir a camada de redistribuição, uma tecnologia que redistribui as entradas e saídas (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 sinalA aplicação de folha de cobre nas camadas de redistribuição ajuda a reduzir o tamanho da embalagem, ao mesmo tempo que 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 cobreDevido à sua excelente condutividade térmica, a folha de cobre é frequentemente utilizada em dissipadores de calor, canais térmicos e materiais de interface térmica dentro da embalagem 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 embalagens de alta potência que exigem controle preciso de temperatura, como CPUs, GPUs e chips de gerenciamento de energia.
- Utilizado na tecnologia Through-Silicon Via (TSV)Nas tecnologias de encapsulamento de chips 2.5D e 3D, a folha de cobre é utilizada para criar um material condutor de preenchimento para vias através do silício, proporcionando interconexão vertical entre os chips. A alta condutividade e a processabilidade da folha de cobre a tornam um material preferencial nessas tecnologias avançadas de encapsulamento, permitindo maior densidade de integração e caminhos de sinal mais curtos, melhorando 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 embalagens 2.5D e 3D)
De modo geral, a aplicação de folhas de cobre em encapsulamento de chips não se limita às conexões condutivas tradicionais e ao gerenciamento térmico, mas se estende a tecnologias de encapsulamento emergentes, como flip-chip, system-in-package, fan-out packaging e encapsulamento 3D. As propriedades multifuncionais e o excelente desempenho das folhas de cobre desempenham um papel fundamental na melhoria da confiabilidade, do desempenho e da relação custo-benefício do encapsulamento de chips.
Data da publicação: 20 de setembro de 2024