Aplicaciones de la lámina de cobre en el envasado de chips

lámina de cobrese está volviendo cada vez más importante en el empaque de chips debido a su conductividad eléctrica, conductividad térmica, procesabilidad y rentabilidad. A continuación se muestra un análisis detallado de sus aplicaciones específicas en el envasado de chips:

1. Unión de alambre de cobre

• Reemplazo para alambre de oro o aluminio: Tradicionalmente, se han utilizado cables de oro o aluminio en el empaque de chips para conectar eléctricamente los circuitos internos del chip a los cables externos. Sin embargo, con los avances en la tecnología de procesamiento del cobre y las consideraciones de costos, las láminas y alambres de cobre se están convirtiendo gradualmente en opciones populares. La conductividad eléctrica del cobre es aproximadamente entre el 85% y el 95% de la del oro, pero su costo es aproximadamente una décima parte, lo que lo convierte en una opción ideal para un alto rendimiento y eficiencia económica.
• Rendimiento eléctrico mejorado: La unión de cables de cobre ofrece menor resistencia y mejor conductividad térmica en aplicaciones de alta frecuencia y alta corriente, lo que reduce eficazmente la pérdida de energía en las interconexiones de chips y mejora el rendimiento eléctrico general. Por lo tanto, el uso de láminas de cobre como material conductor en los procesos de unión puede mejorar la eficiencia y confiabilidad del empaque sin aumentar los costos.
• Utilizado en electrodos y microgolpes.: En el empaque de chip invertido, el chip se voltea de modo que las almohadillas de entrada/salida (E/S) en su superficie estén conectadas directamente al circuito en el sustrato del paquete. La lámina de cobre se utiliza para fabricar electrodos y microprotuberancias, que se sueldan directamente al sustrato. La baja resistencia térmica y la alta conductividad del cobre garantizan una transmisión eficiente de señales y energía.
• Fiabilidad y Gestión Térmica: Debido a su buena resistencia a la electromigración y resistencia mecánica, el cobre proporciona una mayor confiabilidad a largo plazo bajo diferentes ciclos térmicos y densidades de corriente. Además, la alta conductividad térmica del cobre ayuda a disipar rápidamente el calor generado durante el funcionamiento del chip hacia el sustrato o el disipador de calor, mejorando las capacidades de gestión térmica del paquete.
• Material del marco de plomo: lámina de cobreSe usa ampliamente en empaques de marcos de plomo, especialmente para empaquetamientos de dispositivos de energía. El marco de conductores proporciona soporte estructural y conexión eléctrica para el chip, lo que requiere materiales con alta conductividad y buena conductividad térmica. La lámina de cobre cumple con estos requisitos, reduciendo efectivamente los costos de embalaje y mejorando al mismo tiempo la disipación térmica y el rendimiento eléctrico.
• Técnicas de tratamiento de superficies: En aplicaciones prácticas, la lámina de cobre a menudo se somete a tratamientos superficiales como níquel, estaño o plata para evitar la oxidación y mejorar la soldabilidad. Estos tratamientos mejoran aún más la durabilidad y confiabilidad de la lámina de cobre en empaques con estructura de plomo.
• Material conductor en módulos multichip: La tecnología de sistema en paquete integra múltiples chips y componentes pasivos en un solo paquete para lograr una mayor integración y densidad funcional. La lámina de cobre se utiliza para fabricar circuitos de interconexión internos y sirve como ruta de conducción de corriente. Esta aplicación requiere que la lámina de cobre tenga alta conductividad y características ultrafinas para lograr un mayor rendimiento en un espacio de embalaje limitado.
• Aplicaciones de RF y ondas milimétricas: La lámina de cobre también desempeña un papel crucial en los circuitos de transmisión de señales de alta frecuencia en SiP, especialmente en aplicaciones de radiofrecuencia (RF) y ondas milimétricas. Sus características de baja pérdida y excelente conductividad le permiten reducir la atenuación de la señal de manera efectiva y mejorar la eficiencia de transmisión en estas aplicaciones de alta frecuencia.
• Utilizado en capas de redistribución (RDL): En el embalaje en abanico, se utiliza una lámina de cobre para construir la capa de redistribución, una tecnología que redistribuye las E/S del chip a un área más grande. La alta conductividad y la buena adhesión de la lámina de cobre la convierten en un material ideal para construir capas de redistribución, aumentar la densidad de E/S y admitir la integración de múltiples chips.
• Reducción de tamaño e integridad de la señal: La aplicación de lámina de cobre en capas de redistribución ayuda a reducir el tamaño del paquete al tiempo que mejora la integridad y la velocidad de transmisión de la señal, lo cual es particularmente importante en dispositivos móviles y aplicaciones informáticas de alto rendimiento que requieren tamaños de embalaje más pequeños y mayor rendimiento.
• Disipadores de calor y canales térmicos de lámina de cobre: Debido a su excelente conductividad térmica, la lámina de cobre se usa a menudo en disipadores de calor, canales térmicos y materiales de interfaz térmica dentro del empaque del chip para ayudar a transferir rápidamente el calor generado por el chip a las estructuras de enfriamiento externas. Esta aplicación es especialmente importante en chips y paquetes de alta potencia que requieren un control de temperatura preciso, como CPU, GPU y chips de administración de energía.
• Utilizado en tecnología Through-Silicon Via (TSV): En las tecnologías de empaquetado de chips 2,5D y 3D, se utiliza lámina de cobre para crear material de relleno conductor para vías de silicio, proporcionando interconexión vertical entre chips. La alta conductividad y procesabilidad de la lámina de cobre la convierten en el material preferido en estas tecnologías de embalaje avanzadas, ya que admite una integración de mayor densidad y rutas de señal más cortas, mejorando así el rendimiento general del sistema.

2. Embalaje de chip invertido

3. Embalaje de marco de plomo

4. Sistema en paquete (SiP)

5. Embalaje en abanico

6. Aplicaciones de gestión térmica y disipación de calor.

7. Tecnologías de embalaje avanzadas (como embalaje 2,5D y 3D)

En general, la aplicación de láminas de cobre en el empaque de chips no se limita a las conexiones conductoras tradicionales y la gestión térmica, sino que se extiende a tecnologías de empaque emergentes como flip-chip, system-in-package, fan-out packaging y empaque 3D. Las propiedades multifuncionales y el excelente rendimiento de la lámina de cobre desempeñan un papel clave en la mejora de la confiabilidad, el rendimiento y la rentabilidad del empaque de chips.