Применение медной фольги в упаковке микросхем

Медная фольгаприобретает всё большую значимость в корпусировании микросхем благодаря своей электропроводности, теплопроводности, технологичности и экономической эффективности. Ниже представлен подробный анализ его конкретных применений в корпусировании микросхем:

1. Соединение медных проводов

• Замена золотой или алюминиевой проволоки: Традиционно для электрического соединения внутренних цепей микросхемы с внешними выводами при корпусировании микросхем использовались золотые или алюминиевые провода. Однако, с развитием технологий обработки меди и снижением стоимости, медная фольга и медная проволока постепенно становятся распространённым выбором. Электропроводность меди составляет примерно 85-95% от электропроводности золота, но её стоимость примерно в десять раз меньше, что делает её идеальным выбором для обеспечения высокой производительности и экономической эффективности.
• Улучшенные электрические характеристики: Соединение медной проволокой обеспечивает меньшее сопротивление и лучшую теплопроводность в высокочастотных и сильноточных приложениях, эффективно снижая потери мощности в межсоединении кристаллов и улучшая общие электрические характеристики. Таким образом, использование медной фольги в качестве проводящего материала в процессах соединения может повысить эффективность и надежность корпусирования без увеличения затрат.
• Используется в электродах и микрошипах: В корпусе с перевёрнутым кристаллом кристалл переворачивается таким образом, что контактные площадки ввода/вывода на его поверхности непосредственно подключаются к схеме на подложке корпуса. Медная фольга используется для изготовления электродов и микровыступов, которые непосредственно припаиваются к подложке. Низкое тепловое сопротивление и высокая электропроводность меди обеспечивают эффективную передачу сигналов и питания.
• Надежность и терморегулированиеБлагодаря хорошей стойкости к электромиграции и механической прочности медь обеспечивает более высокую долговременную надёжность при различных тепловых циклах и плотностях тока. Кроме того, высокая теплопроводность меди способствует быстрому рассеиванию тепла, выделяемого при работе кристалла, на подложке или радиаторе, улучшая теплоотвод корпуса.
• Материал выводной рамки: Медная фольгаШироко используется в корпусе с выводными рамками, особенно в корпусах силовых устройств. Выводная рамка обеспечивает структурную поддержку и электрический контакт кристалла, что требует материалов с высокой проводимостью и хорошей теплопроводностью. Медная фольга отвечает этим требованиям, эффективно снижая стоимость корпуса, одновременно улучшая рассеивание тепла и электрические характеристики.
• Методы обработки поверхности: На практике медная фольга часто подвергается поверхностной обработке, такой как никелирование, лужение или серебрение, для предотвращения окисления и улучшения паяемости. Эта обработка дополнительно повышает долговечность и надежность медной фольги в корпусах с выводными рамками.
• Проводящий материал в многокристальных модуляхТехнология «система в корпусе» объединяет несколько микросхем и пассивных компонентов в одном корпусе, обеспечивая более высокую интеграцию и функциональную плотность. Медная фольга используется для изготовления внутренних соединительных цепей и служит токопроводящей дорожкой. Для достижения высокой производительности в ограниченном пространстве корпуса требуется медная фольга с высокой проводимостью и сверхтонкими свойствами.
• Приложения в диапазоне радиочастот и миллиметровых волнМедная фольга также играет важную роль в цепях передачи высокочастотных сигналов в SiP, особенно в радиочастотном (РЧ) и миллиметровом диапазонах. Низкие потери и превосходная проводимость позволяют эффективно снижать затухание сигнала и повышать эффективность передачи в этих высокочастотных приложениях.
• Используется в слоях перераспределения (RDL): В корпусе с разветвлённой компоновкой медная фольга используется для создания слоя перераспределения, который позволяет перераспределять данные ввода-вывода на большую площадь. Высокая проводимость и хорошая адгезия медной фольги делают её идеальным материалом для создания слоёв перераспределения, повышения плотности ввода-вывода и поддержки интеграции нескольких микросхем.
• Уменьшение размера и целостность сигнала: Применение медной фольги в перераспределительных слоях помогает уменьшить размер корпуса, одновременно улучшая целостность и скорость передачи сигнала, что особенно важно в мобильных устройствах и высокопроизводительных вычислительных приложениях, требующих меньших размеров корпуса и более высокой производительности.
• Медные фольгированные радиаторы и тепловые каналыБлагодаря превосходной теплопроводности медная фольга часто используется в радиаторах, тепловых каналах и термоинтерфейсах в корпусах микросхем, обеспечивая быструю передачу тепла, выделяемого микросхемой, к внешним охлаждающим системам. Это применение особенно важно для высокопроизводительных микросхем и корпусов, требующих точного контроля температуры, таких как центральные процессоры, графические процессоры и микросхемы управления питанием.
• Используется в технологии сквозных кремниевых переходных отверстий (TSV)В технологиях 2,5D и 3D корпусирования микросхем медная фольга используется для создания проводящего заполняющего материала для сквозных кремниевых переходных отверстий, обеспечивая вертикальное соединение между микросхемами. Высокая проводимость и технологичность медной фольги делают её предпочтительным материалом для этих передовых технологий корпусирования, обеспечивая более высокую плотность интеграции и более короткие пути прохождения сигнала, тем самым повышая общую производительность системы.

2. Упаковка Flip-Chip

3. Упаковка выводных рамок

4. Система-в-корпусе (SiP)

5. Упаковка-разветвитель

6. Приложения для управления тепловым режимом и рассеивания тепла

7. Передовые технологии упаковки (такие как 2.5D и 3D упаковка)

В целом, применение медной фольги в корпусировании микросхем не ограничивается традиционными токопроводящими соединениями и терморегулированием, но распространяется на новые технологии корпусирования, такие как перевёрнутый кристалл, система в корпусе, корпусирование с разветвлёнными выводами и 3D-корпусирование. Многофункциональные свойства и превосходные эксплуатационные характеристики медной фольги играют ключевую роль в повышении надёжности, производительности и экономической эффективности корпусирования микросхем.