Kuparifolion sovellukset lastupakkauksissa

Kuparifolioon yhä tärkeämpi lastupakkauksissa sen sähkönjohtavuuden, lämmönjohtavuuden, prosessoitavuuden ja kustannustehokkuuden vuoksi. Tässä on yksityiskohtainen analyysi sen erityisistä sovelluksista sirupakkauksissa:

1. Kuparilangan liimaus

• Kulta- tai alumiinilangan vaihto: Perinteisesti kulta- tai alumiinijohtoja on käytetty sirupakkauksissa kytkemään sähköisesti sirun sisäiset piirit ulkoisiin johtimiin. Kuparinkäsittelytekniikan ja kustannusnäkökohtien kehittyessä kuparifoliosta ja kuparilangasta on kuitenkin vähitellen tulossa yleisiä valintoja. Kuparin sähkönjohtavuus on noin 85-95 % kullasta, mutta sen hinta on noin kymmenesosa, joten se on ihanteellinen valinta korkean suorituskyvyn ja taloudellisen tehokkuuden kannalta.
• Parannettu sähköinen suorituskyky: Kuparilankaliitos tarjoaa pienemmän resistanssin ja paremman lämmönjohtavuuden suurtaajuus- ja suurvirtasovelluksissa, mikä vähentää tehokkaasti tehohäviöitä siruliitännöissä ja parantaa yleistä sähköistä suorituskykyä. Siten kuparifolion käyttö johtavana materiaalina liimausprosesseissa voi parantaa pakkauksen tehokkuutta ja luotettavuutta kustannuksia nostamatta.
• Käytetään elektrodeissa ja mikrokuoppaissa: Flip-chip-pakkauksessa siru käännetään niin, että sen pinnalla olevat tulo/lähtö (I/O) -tyynyt on kytketty suoraan pakkauksen alustan piiriin. Kuparifoliosta valmistetaan elektrodeja ja mikronystyjä, jotka juotetaan suoraan alustaan. Kuparin alhainen lämpövastus ja korkea johtavuus takaavat tehokkaan signaalin ja tehon siirron.
• Luotettavuus ja lämmönhallinta: Hyvän sähkömigraatiokestävyytensä ja mekaanisen lujuutensa ansiosta kupari tarjoaa paremman pitkän aikavälin luotettavuuden vaihtelevissa lämpösykleissä ja virrantiheyksissä. Lisäksi kuparin korkea lämmönjohtavuus auttaa nopeasti hajaamaan lastujen käytön aikana syntyneen lämmön alustalle tai jäähdytyselementille, mikä parantaa pakkauksen lämmönhallintakykyä.
• Lyijykehyksen materiaali: Kuparifoliokäytetään laajalti lyijykehyspakkauksissa, erityisesti teholaitteiden pakkauksissa. Johdinrunko tarjoaa sirulle rakenteellista tukea ja sähköliitännät, mikä vaatii korkean johtavuuden ja hyvän lämmönjohtavuuden omaavia materiaaleja. Kuparifolio täyttää nämä vaatimukset, mikä vähentää tehokkaasti pakkauskustannuksia ja parantaa samalla lämmönpoistoa ja sähköistä suorituskykyä.
• Pintakäsittelytekniikat: Käytännön sovelluksissa kuparifolioon tehdään usein pintakäsittelyjä, kuten nikkeli-, tina- tai hopeapinnoitus hapettumisen estämiseksi ja juotettavuuden parantamiseksi. Nämä käsittelyt parantavat entisestään kuparifolion kestävyyttä ja luotettavuutta lyijykehyspakkauksissa.
• Johtava materiaali monisirumoduuleissa: System-in-package -tekniikka integroi useita siruja ja passiivisia komponentteja yhdeksi paketiksi paremman integroinnin ja toiminnallisen tiheyden saavuttamiseksi. Kuparifoliota käytetään sisäisten kytkentäpiirien valmistukseen ja se toimii virran johtamisreittinä. Tämä sovellus vaatii kuparifoliolla korkean johtavuuden ja erittäin ohuet ominaisuudet paremman suorituskyvyn saavuttamiseksi rajoitetussa pakkaustilassa.
• RF- ja millimetriaaltosovellukset: Kuparifoliolla on myös keskeinen rooli korkeataajuisissa signaalinsiirtopiireissä SiP:ssä, erityisesti radiotaajuus- (RF) ja millimetriaaltosovelluksissa. Sen alhaiset häviöominaisuudet ja erinomainen johtavuus mahdollistavat sen, että se vähentää signaalin vaimennusta tehokkaasti ja parantaa lähetystehokkuutta näissä korkeataajuisissa sovelluksissa.
• Käytetään uudelleenjakokerroksissa (RDL): Tuuletuspakkauksissa kuparifoliota käytetään uudelleenjakokerroksen rakentamiseen, tekniikkaan, joka jakaa sirun I/O:n uudelleen suuremmalle alueelle. Kuparifolion korkea johtavuus ja hyvä tarttuvuus tekevät siitä ihanteellisen materiaalin uudelleenjakokerrosten rakentamiseen, I/O-tiheyden lisäämiseen ja monisiruintegraation tukemiseen.
• Koon pienennys ja signaalin eheys: Kuparifolion levitys uudelleenjakokerroksissa auttaa pienentämään pakkauskokoa ja parantamaan signaalin lähetyksen eheyttä ja nopeutta, mikä on erityisen tärkeää mobiililaitteissa ja korkean suorituskyvyn laskentasovelluksissa, jotka vaativat pienempiä pakkauskokoja ja parempaa suorituskykyä.
• Kuparifoliojäähdytyselementit ja lämpökanavat: Erinomaisen lämmönjohtavuutensa ansiosta kuparikalvoa käytetään usein jäähdytyselementeissä, lämpökanavissa ja lämpörajapintamateriaaleissa sirupakkauksissa, jotta sirun tuottaman lämmön siirtäminen nopeasti ulkoisiin jäähdytysrakenteisiin. Tämä sovellus on erityisen tärkeä suuritehoisissa siruissa ja pakkauksissa, jotka vaativat tarkkaa lämpötilan säätöä, kuten CPU:t, GPU:t ja virranhallintapiirit.
• Käytetään Through-Silicon Via (TSV) -tekniikassa: 2.5D- ja 3D-sirujen pakkaustekniikoissa kuparifoliota käytetään johtavan täytemateriaalin luomiseen piiläpivientireikille, mikä mahdollistaa sirujen välisen pystysuoran liittämisen. Kuparifolion korkea johtavuus ja prosessoitavuus tekevät siitä suositellun materiaalin näissä kehittyneissä pakkaustekniikoissa, mikä tukee tiheämpää integrointia ja lyhyempiä signaaliteitä, mikä parantaa järjestelmän yleistä suorituskykyä.

2. Flip-Chip-pakkaus

3. Lyijykehyksen pakkaus

4. System-in-Package (SiP)

5. Tuuletuspakkaus

6. Lämmönhallinta- ja lämmönpoistosovellukset

7. Kehittyneet pakkaustekniikat (kuten 2.5D- ja 3D-pakkaus)

Kaiken kaikkiaan kuparifolion käyttö sirupakkauksissa ei rajoitu perinteisiin johtaviin liitäntöihin ja lämmönhallintaan, vaan se ulottuu uusiin pakkausteknologioihin, kuten flip-chip, system-in-package, fan-out-pakkaus ja 3D-pakkaus. Kuparifolion monitoimiominaisuudet ja erinomainen suorituskyky ovat avainasemassa lastupakkausten luotettavuuden, suorituskyvyn ja kustannustehokkuuden parantamisessa.