A rézfólia alkalmazása forgácscsomagolásban

Réz fóliaelektromos vezetőképessége, hővezető képessége, feldolgozhatósága és költséghatékonysága miatt egyre fontosabb a forgácscsomagolásban. Íme egy részletes elemzés a chip-csomagolásban alkalmazott speciális alkalmazásokról:

1. Rézhuzal ragasztás

• Csere arany vagy alumínium huzalhoz: Hagyományosan arany- vagy alumíniumhuzalokat használtak a chipek csomagolásában a chip belső áramkörének elektromos összekötésére a külső vezetékekkel. A rézfeldolgozási technológia fejlődésével és a költségek megfontolásával azonban a rézfólia és a rézhuzal fokozatosan a főbb választásokká válik. A réz elektromos vezetőképessége hozzávetőlegesen 85-95%-a az aranynak, de ára körülbelül egytizede, így ideális választás a nagy teljesítmény és a gazdaságosság szempontjából.
• Fokozott elektromos teljesítmény: A rézhuzal-kötés alacsonyabb ellenállást és jobb hővezető képességet kínál a nagyfrekvenciás és nagyáramú alkalmazásokban, hatékonyan csökkentve az áramveszteséget a chip-összeköttetéseknél és javítva az általános elektromos teljesítményt. Így a rézfólia használata vezető anyagként a kötési folyamatokban növelheti a csomagolás hatékonyságát és megbízhatóságát a költségek növelése nélkül.
• Elektródákban és mikrodudorokban használják: A flip-chip csomagolásban a chip úgy van megfordítva, hogy a felületén lévő bemeneti/kimeneti (I/O) padok közvetlenül csatlakozzanak a csomagolás hordozóján lévő áramkörhöz. A rézfóliát elektródák és mikrodudorok készítésére használják, amelyeket közvetlenül a hordozóra forrasztanak. A réz alacsony hőellenállása és nagy vezetőképessége hatékony jel- és teljesítményátvitelt biztosít.
• Megbízhatóság és hőkezelés: Az elektromigrációval szembeni jó ellenállásának és a mechanikai szilárdságának köszönhetően a réz jobb hosszú távú megbízhatóságot biztosít változó hőciklusok és áramsűrűségek mellett. Ezenkívül a réz nagy hővezető képessége segít gyorsan elvezetni a forgácsolás során keletkező hőt a hordozóra vagy a hűtőbordára, javítva a csomagolás hőkezelési képességeit.
• Ólomkeret anyaga: Réz fóliaszéles körben használják az ólomkeretes csomagolásban, különösen az elektromos készülékek csomagolásában. Az ólomkeret szerkezeti alátámasztást és elektromos csatlakozást biztosít a chip számára, nagy vezetőképességű és jó hővezető képességű anyagokat igényel. A rézfólia megfelel ezeknek a követelményeknek, hatékonyan csökkenti a csomagolási költségeket, miközben javítja a hőelvezetést és az elektromos teljesítményt.
• Felületkezelési technikák: Gyakorlati alkalmazásokban a rézfóliát gyakran felületkezelésnek vetik alá, például nikkelezést, ónozást vagy ezüstözöttet, hogy megakadályozzák az oxidációt és javítsák a forraszthatóságot. Ezek a kezelések tovább növelik az ólomkeretes csomagolásban lévő rézfólia tartósságát és megbízhatóságát.
• Vezető anyag a többchip modulokban: System-in-package technológia több chipet és passzív komponenst integrál egyetlen csomagba, hogy nagyobb integrációt és funkcionális sűrűséget érjen el. A rézfóliát belső összekötő áramkörök gyártására használják, és áramvezetési útként szolgálnak. Ehhez az alkalmazáshoz a rézfóliának nagy vezetőképességgel és ultravékony jellemzőkkel kell rendelkeznie a nagyobb teljesítmény elérése érdekében korlátozott csomagolási helyen.
• RF és milliméteres hullámú alkalmazások: A rézfólia döntő szerepet játszik a SiP nagyfrekvenciás jelátviteli áramköreiben is, különösen rádiófrekvenciás (RF) és milliméteres hullámú alkalmazásokban. Alacsony veszteségi jellemzői és kiváló vezetőképessége lehetővé teszik a jelcsillapítás hatékony csökkentését és az átviteli hatékonyság javítását ezekben a nagyfrekvenciás alkalmazásokban.
• Újraelosztási rétegekben (RDL) használatos: A kifújható csomagolásban rézfóliát használnak az újraelosztó réteg felépítésére, amely technológia a chip I/O nagyobb területre történő újraelosztását teszi lehetővé. A rézfólia nagy vezetőképessége és jó tapadása ideális anyaggá teszi az újraelosztó rétegek építéséhez, az I/O sűrűség növeléséhez és a többchipes integráció támogatásához.
• Méretcsökkentés és jelintegritás: A rézfólia alkalmazása az újraelosztó rétegekben segít csökkenteni a csomag méretét, miközben javítja a jelátvitel integritását és sebességét, ami különösen fontos a mobileszközöknél és a kisebb csomagolásméretet és nagyobb teljesítményt igénylő nagy teljesítményű számítástechnikai alkalmazásoknál.
• Rézfólia hűtőbordák és hőcsatornák: Kiváló hővezető képessége miatt a rézfóliát gyakran használják hűtőbordákban, hőcsatornákban és a chip csomagolásán belüli hőfelületi anyagokban, hogy segítsék a chip által termelt hő gyors átvitelét a külső hűtőszerkezetek felé. Ez az alkalmazás különösen fontos a nagy teljesítményű chipeknél és a precíz hőmérséklet-szabályozást igénylő csomagoknál, mint például a CPU-k, GPU-k és energiagazdálkodási chipek.
• A Through-Silicon Via (TSV) technológiában használatos: A 2,5D-s és 3D-s chipcsomagolási technológiákban rézfóliát használnak vezetőképes töltőanyag létrehozására az átmenő szilícium-átmenetekhez, amely függőleges összeköttetést biztosít a chipek között. A rézfólia nagy vezetőképessége és feldolgozhatósága miatt előnyben részesített anyag ezekben a fejlett csomagolási technológiákban, amely támogatja a nagyobb sűrűségű integrációt és a rövidebb jelutakat, ezáltal javítva a rendszer általános teljesítményét.

2. Flip-Chip csomagolás

3. Ólomkeret csomagolás

4. System-in-Package (SiP)

5. Fan-Out csomagolás

6. Hőgazdálkodási és hőelvezetési alkalmazások

7. Fejlett csomagolási technológiák (például 2.5D és 3D csomagolás)

Összességében elmondható, hogy a rézfólia alkalmazása chipcsomagolásban nem korlátozódik a hagyományos vezetőképes csatlakozásokra és a hőkezelésre, hanem kiterjed a feltörekvő csomagolási technológiákra is, mint például a flip-chip, a rendszer a csomagban, a kifújható csomagolás és a 3D-s csomagolás. A rézfólia többfunkciós tulajdonságai és kiváló teljesítménye kulcsszerepet játszik a forgácscsomagolás megbízhatóságának, teljesítményének és költséghatékonyságának javításában.