Aplicaciones de lámina de cobre en el embalaje 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. Aquí hay un análisis detallado de sus aplicaciones específicas en el embalaje de chips:

1. Enlace de alambre de cobre

• Reemplazo de alambre de oro o aluminio: Tradicionalmente, los cables de oro o aluminio se han utilizado en el embalaje de chips para conectar eléctricamente los circuitos internos del chip a cables externos. Sin embargo, con los avances en la tecnología de procesamiento de cobre y las consideraciones de costos, el papel de cobre y el alambre de cobre se están convirtiendo gradualmente en opciones convencionales. La conductividad eléctrica de Copper es aproximadamente del 85-95% que el de oro, pero su costo es de aproximadamente una décima parte, lo que lo convierte en una opción ideal para el alto rendimiento y la eficiencia económica.
• Rendimiento eléctrico mejorado: El enlace de alambre de cobre ofrece una menor resistencia y una mejor conductividad térmica en aplicaciones de alta frecuencia y alta corriente, reduciendo efectivamente la pérdida de potencia en las interconexiones de chips y mejorando el rendimiento eléctrico general. Por lo tanto, el uso de la lámina de cobre como material conductor en los procesos de unión puede mejorar la eficiencia y la confiabilidad del empaque sin aumentar los costos.
• Utilizado en electrodos y micro-bumps: En el empaque de chip, el chip se voltea para 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 usa para fabricar electrodos y micro-bumps, que se soldan directamente al sustrato. La baja resistencia térmica y la alta conductividad del cobre aseguran la transmisión eficiente de las señales y la potencia.
• Confiabilidad y gestión térmica: Debido a su buena resistencia a la electromigración y la resistencia mecánica, el cobre proporciona una mejor confiabilidad a largo plazo bajo variables ciclos térmicos y densidades de corriente. Además, la alta conductividad térmica del cobre ayuda a disipar rápidamente el calor generado durante la operación de la chip al sustrato o disipador de calor, mejorando las capacidades de gestión térmica del paquete.
• Material de marco de plomo: Lámina de cobrese usa ampliamente en el embalaje del marco de plomo, especialmente para el empaque del dispositivo de alimentación. El marco de plomo proporciona soporte estructural y conexión eléctrica para el chip, que requiere materiales con alta conductividad y buena conductividad térmica. El papel de cobre cumple con estos requisitos, reduciendo efectivamente los costos de envasado al tiempo que mejora la disipación térmica y el rendimiento eléctrico.
• Técnicas de tratamiento de superficie: En aplicaciones prácticas, el papel de cobre a menudo sufre tratamientos superficiales como níquel, estaño o plateado para prevenir la oxidación y mejorar la capacidad de soldadura. Estos tratamientos mejoran aún más la durabilidad y la confiabilidad de la lámina de cobre en el envasado del marco de plomo.
• Material conductor en módulos múltiples: La tecnología del 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 usa para fabricar circuitos de interconexión internos y servir como una ruta de conducción actual. Esta aplicación requiere que el papel de cobre tenga una alta conductividad y características ultra delgadas para lograr un mayor rendimiento en un espacio de empaque limitado.
• Aplicaciones de RF y onda milímetro: La lámina de cobre también juega un papel crucial en los circuitos de transmisión de señal de alta frecuencia en SIP, especialmente en las aplicaciones de radiofrecuencia (RF) y de onda milímetro. Sus características de baja pérdida y su excelente conductividad le permiten reducir la atenuación de la señal de manera efectiva y mejorar la eficiencia de la transmisión en estas aplicaciones de alta frecuencia.
• Utilizado en capas de redistribución (RDL): En el embalaje de ventilador, el papel de cobre se utiliza para construir la capa de redistribución, una tecnología que redistribuye las E/S de chip a un área más grande. La alta conductividad y la buena adhesión de la lámina de cobre lo convierten en un material ideal para las capas de redistribución de edificios, aumentando la densidad de E/S y el soporte de 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 la transmisión de la señal, lo que es particularmente importante en dispositivos móviles y aplicaciones informáticas de alto rendimiento que requieren tamaños de embalaje más pequeños y un mayor rendimiento.
• Disipadores de calor de papel de cobre y canales térmicos: Debido a su excelente conductividad térmica, el papel de cobre a menudo se usa en disipadores de calor, canales térmicos y materiales de interfaz térmica dentro del embalaje de chips para ayudar a transferir rápidamente el calor generado por el chip a 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 la tecnología A través de Silicon a través de (TSV): En las tecnologías de envasado de chips 2.5D y 3D, el papel de cobre se utiliza para crear material de relleno conductor para VIA a través de Silicon, proporcionando interconexión vertical entre chips. La alta conductividad y la procesabilidad de la lámina de cobre lo convierten en un material preferido en estas tecnologías de envasado avanzado, lo que respalda la integración de mayor densidad y las rutas de señal más cortas, mejorando así el rendimiento general del sistema.

2. Envasado de chips

3. Embalaje del marco de plomo

4. Sistema en paquete (SIP)

5. Envasado de ventilador

6. Aplicaciones de gestión térmica y disipación de calor

7. Tecnologías de embalaje avanzadas (como envases 2.5D y 3D)

En general, la aplicación de lámina de cobre en el embalaje de chips no se limita a las conexiones conductivas tradicionales y la gestión térmica, sino que se extiende a tecnologías de embalaje emergentes como el chip, el sistema en el empaquetado, el embalaje de ventilador y el embalaje 3D. Las propiedades multifuncionales y el excelente rendimiento de la lámina de cobre juegan un papel clave en la mejora de la confiabilidad, el rendimiento y la rentabilidad del envasado de chips.