کاربردهای فویل مس در بسته بندی تراشه

فویل مسیبه دلیل هدایت الکتریکی، هدایت حرارتی، پردازش پذیری و مقرون به صرفه بودن، در بسته بندی تراشه ها اهمیت فزاینده ای پیدا می کند. در اینجا تجزیه و تحلیل دقیق از کاربردهای خاص آن در بسته بندی تراشه است:

1. اتصال سیم مسی

• جایگزینی سیم طلایی یا آلومینیومی: به طور سنتی از سیم های طلایی یا آلومینیومی در بسته بندی تراشه ها برای اتصال الکتریکی مدار داخلی تراشه به سیم های خارجی استفاده می شود. با این حال، با پیشرفت در فناوری پردازش مس و ملاحظات هزینه، فویل مسی و سیم مسی به تدریج به انتخاب های اصلی تبدیل می شوند. رسانایی الکتریکی مس تقریباً 85 تا 95 درصد طلا است، اما هزینه آن در حدود یک دهم است که آن را به انتخابی ایده آل برای عملکرد بالا و بازده اقتصادی تبدیل می کند.
• افزایش عملکرد الکتریکی: اتصال سیم مسی مقاومت کمتر و رسانایی حرارتی بهتری را در کاربردهای فرکانس بالا و جریان بالا ارائه می‌کند، به طور موثری از دست دادن توان در اتصالات تراشه‌ها را کاهش می‌دهد و عملکرد کلی الکتریکی را بهبود می‌بخشد. بنابراین، استفاده از فویل مس به عنوان یک ماده رسانا در فرآیندهای پیوند می تواند کارایی و قابلیت اطمینان بسته بندی را بدون افزایش هزینه ها افزایش دهد.
• مورد استفاده در الکترودها و ریزبرآمدگی ها: در بسته بندی فلیپ چیپ، تراشه به گونه ای برگردانده می شود که لنت های ورودی/خروجی (I/O) روی سطح آن مستقیماً به مدار روی بستر بسته بندی متصل شوند. از فویل مسی برای ساخت الکترودها و ریزبرآمدگی ها استفاده می شود که مستقیماً به زیرلایه لحیم می شوند. مقاومت حرارتی کم و رسانایی بالای مس، انتقال موثر سیگنال ها و قدرت را تضمین می کند.
• قابلیت اطمینان و مدیریت حرارتی: مس به دلیل مقاومت خوب در برابر مهاجرت الکتریکی و استحکام مکانیکی، قابلیت اطمینان طولانی مدت بهتری را تحت سیکل های حرارتی و چگالی جریان متفاوت فراهم می کند. علاوه بر این، رسانایی حرارتی بالای مس کمک می کند تا گرمای تولید شده در حین کار تراشه به سرعت به زیرلایه یا سینک حرارتی منتقل شود و قابلیت های مدیریت حرارتی پکیج افزایش یابد.
• مواد قاب سرب: فویل مسیبه طور گسترده ای در بسته بندی قاب سرب، به ویژه برای بسته بندی دستگاه های قدرت استفاده می شود. قاب سرب پشتیبانی ساختاری و اتصال الکتریکی را برای تراشه فراهم می کند و به موادی با رسانایی بالا و هدایت حرارتی خوب نیاز دارد. فویل مسی این الزامات را برآورده می کند و به طور موثر هزینه های بسته بندی را کاهش می دهد و در عین حال اتلاف حرارتی و عملکرد الکتریکی را بهبود می بخشد.
• تکنیک های درمان سطحی: در کاربردهای عملی، فویل مس اغلب تحت عملیات‌های سطحی مانند آبکاری نیکل، قلع یا نقره قرار می‌گیرد تا از اکسید شدن و بهبود قابلیت لحیم کاری جلوگیری کند. این درمان ها دوام و قابلیت اطمینان فویل مس را در بسته بندی قاب سربی افزایش می دهد.
• مواد رسانا در ماژول های چند تراشه: فناوری System-in-Package چندین تراشه و اجزای غیرفعال را در یک بسته واحد ادغام می کند تا به یکپارچگی و چگالی عملکردی بالاتر دست یابد. فویل مس برای ساخت مدارهای داخلی بهم وصل شده و به عنوان مسیر هدایت جریان استفاده می شود. این کاربرد به فویل مسی نیاز دارد که دارای رسانایی بالا و ویژگی های فوق نازک باشد تا در فضای بسته بندی محدود عملکرد بالاتری داشته باشد.
• کاربردهای امواج RF و میلیمتری: فویل مس همچنین نقش مهمی در مدارهای انتقال سیگنال فرکانس بالا در SiP، به ویژه در کاربردهای فرکانس رادیویی (RF) و امواج میلی متری دارد. ویژگی‌های تلفات کم و رسانایی عالی به آن اجازه می‌دهد تا تضعیف سیگنال را به طور موثر کاهش دهد و راندمان انتقال را در این کاربردهای فرکانس بالا بهبود بخشد.
• مورد استفاده در لایه های توزیع مجدد (RDL): در بسته‌بندی فن‌آوت، از فویل مسی برای ساخت لایه توزیع مجدد استفاده می‌شود، فناوری که ورودی/خروجی تراشه را به یک منطقه بزرگ‌تر توزیع می‌کند. رسانایی بالا و چسبندگی خوب فویل مسی، آن را به یک ماده ایده آل برای ساخت لایه های توزیع مجدد، افزایش تراکم ورودی/خروجی و پشتیبانی از یکپارچگی چند تراشه تبدیل می کند.
• کاهش اندازه و یکپارچگی سیگنال: استفاده از فویل مس در لایه های توزیع مجدد به کاهش اندازه بسته کمک می کند و در عین حال یکپارچگی و سرعت انتقال سیگنال را بهبود می بخشد، که به ویژه در دستگاه های تلفن همراه و برنامه های محاسباتی با کارایی بالا که به اندازه بسته بندی کوچکتر و کارایی بالاتر نیاز دارند، مهم است.
• سینک های حرارتی فویل مسی و کانال های حرارتی: فویل مسی به دلیل رسانایی حرارتی عالی آن اغلب در هیت سینک ها، کانال های حرارتی و مواد رابط حرارتی در بسته بندی تراشه استفاده می شود تا به انتقال سریع گرمای تولید شده توسط تراشه به سازه های خنک کننده خارجی کمک کند. این نرم افزار به ویژه در تراشه های پرقدرت و بسته هایی که نیاز به کنترل دقیق دما دارند، مانند پردازنده ها، پردازنده های گرافیکی و تراشه های مدیریت انرژی اهمیت دارد.
• مورد استفاده در فناوری Through-Silicon Via (TSV).: در فناوری‌های بسته‌بندی تراشه‌های 2.5 بعدی و سه‌بعدی، از فویل مسی برای ایجاد مواد پرکننده رسانا برای گذرگاه‌های سیلیکونی استفاده می‌شود که اتصال عمودی بین تراشه‌ها را فراهم می‌کند. رسانایی و پردازش پذیری بالای فویل مسی، آن را به یک ماده ترجیحی در این فناوری های بسته بندی پیشرفته تبدیل می کند که از یکپارچگی با چگالی بالاتر و مسیرهای سیگنال کوتاه تر پشتیبانی می کند و در نتیجه عملکرد کلی سیستم را افزایش می دهد.

2. بسته بندی فلیپ تراشه

3. بسته بندی قاب سرب

4. System-in-Package (SiP)

5. بسته بندی فن اوت

6. کاربردهای مدیریت حرارتی و اتلاف حرارت

7. فن آوری های بسته بندی پیشرفته (مانند بسته بندی 2.5 بعدی و سه بعدی)

به طور کلی، کاربرد فویل مس در بسته‌بندی تراشه‌ها به اتصالات رسانای سنتی و مدیریت حرارتی محدود نمی‌شود، بلکه به فناوری‌های بسته‌بندی نوظهور مانند Flip-chip، system-in-package، fan-out بسته‌بندی و بسته‌بندی 3 بعدی گسترش می‌یابد. خواص چند منظوره و عملکرد عالی فویل مس نقش کلیدی در بهبود قابلیت اطمینان، عملکرد و مقرون به صرفه بودن بسته بندی تراشه ایفا می کند.