การใช้ฟอยล์ทองแดงในบรรจุภัณฑ์แบบชิป

ฟอยล์ทองแดงกำลังมีความสำคัญมากขึ้นในบรรจุภัณฑ์ชิปเนื่องจากการนำไฟฟ้า การนำความร้อน ความสามารถในการแปรรูป และความคุ้มค่า ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์โดยละเอียดเกี่ยวกับการใช้งานเฉพาะในบรรจุภัณฑ์ชิป:

1. การติดลวดทองแดง

• เปลี่ยนลวดทองหรืออลูมิเนียม: โดยทั่วไปแล้ว ลวดทองหรืออะลูมิเนียมถูกนำมาใช้ในบรรจุภัณฑ์ชิปเพื่อเชื่อมต่อวงจรภายในของชิปเข้ากับสายภายนอกทางไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม ด้วยความก้าวหน้าในเทคโนโลยีการประมวลผลทองแดงและการคำนึงถึงต้นทุน ฟอยล์ทองแดงและลวดทองแดงจึงค่อยๆ กลายเป็นตัวเลือกหลัก ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงอยู่ที่ประมาณ 85-95% ของทองคำ แต่มีราคาประมาณหนึ่งในสิบ ทำให้เป็นตัวเลือกที่เหมาะสำหรับประสิทธิภาพสูงและประสิทธิภาพทางเศรษฐกิจ
• เพิ่มประสิทธิภาพทางไฟฟ้า: การติดลวดทองแดงมีความต้านทานต่ำกว่าและการนำความร้อนดีขึ้นในการใช้งานความถี่สูงและกระแสสูง ลดการสูญเสียพลังงานในการเชื่อมต่อระหว่างชิปได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงประสิทธิภาพทางไฟฟ้าโดยรวม ดังนั้นการใช้ฟอยล์ทองแดงเป็นวัสดุนำไฟฟ้าในกระบวนการประสานสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือของบรรจุภัณฑ์ได้โดยไม่ต้องเพิ่มต้นทุน
• ใช้ในขั้วไฟฟ้าและ Micro-Bumps: ในบรรจุภัณฑ์ฟลิปชิป ชิปจะถูกพลิกเพื่อให้แผ่นอินพุต/เอาท์พุต (I/O) บนพื้นผิวเชื่อมต่อโดยตรงกับวงจรบนพื้นผิวของบรรจุภัณฑ์ ฟอยล์ทองแดงใช้ทำอิเล็กโทรดและไมโครบัมเปอร์ ซึ่งบัดกรีเข้ากับสารตั้งต้นโดยตรง ความต้านทานความร้อนต่ำและค่าการนำไฟฟ้าสูงของทองแดงทำให้การส่งสัญญาณและพลังงานมีประสิทธิภาพ
• ความน่าเชื่อถือและการจัดการระบายความร้อน: เนื่องจากทนทานต่อการย้ายถิ่นด้วยไฟฟ้าและความแข็งแรงเชิงกลได้ดี ทองแดงจึงให้ความน่าเชื่อถือในระยะยาวที่ดีกว่าภายใต้รอบความร้อนและความหนาแน่นกระแสที่แตกต่างกัน นอกจากนี้ การนำความร้อนสูงของทองแดงยังช่วยกระจายความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างการทำงานของชิปอย่างรวดเร็วไปยังซับสเตรตหรือแผงระบายความร้อน ช่วยเพิ่มความสามารถในการจัดการระบายความร้อนของบรรจุภัณฑ์
• วัสดุกรอบตะกั่ว: ฟอยล์ทองแดงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์ลีดเฟรม โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับบรรจุภัณฑ์อุปกรณ์ไฟฟ้า ลีดเฟรมให้การสนับสนุนโครงสร้างและการเชื่อมต่อทางไฟฟ้าสำหรับชิป โดยต้องใช้วัสดุที่มีความนำไฟฟ้าสูงและนำความร้อนได้ดี ฟอยล์ทองแดงมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้ ซึ่งช่วยลดต้นทุนบรรจุภัณฑ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในขณะเดียวกันก็ปรับปรุงการกระจายความร้อนและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า
• เทคนิคการรักษาพื้นผิว: ในการใช้งานจริง ฟอยล์ทองแดงมักจะผ่านกระบวนการชุบผิว เช่น นิกเกิล ดีบุก หรือเงิน เพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและปรับปรุงความสามารถในการบัดกรี การรักษาเหล่านี้ช่วยเพิ่มความทนทานและความน่าเชื่อถือของฟอยล์ทองแดงในบรรจุภัณฑ์ลีดเฟรม
• วัสดุนำไฟฟ้าในโมดูลหลายชิป: เทคโนโลยี System-in-Package รวมชิปหลายตัวและส่วนประกอบแบบพาสซีฟไว้ในแพ็คเกจเดียวเพื่อให้เกิดการบูรณาการและความหนาแน่นของการทำงานที่สูงขึ้น ฟอยล์ทองแดงใช้ในการผลิตวงจรเชื่อมต่อภายในและทำหน้าที่เป็นเส้นทางการนำกระแสไฟฟ้า การใช้งานนี้ต้องใช้ฟอยล์ทองแดงที่มีค่าการนำไฟฟ้าสูงและมีลักษณะบางเป็นพิเศษ เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นในพื้นที่บรรจุภัณฑ์ที่จำกัด
• การประยุกต์ใช้คลื่นความถี่วิทยุและคลื่นมิลลิเมตร: ฟอยล์ทองแดงยังมีบทบาทสำคัญในวงจรการส่งสัญญาณความถี่สูงใน SiP โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานความถี่วิทยุ (RF) และคลื่นมิลลิเมตร คุณลักษณะการสูญเสียต่ำและการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยมทำให้สามารถลดการลดทอนสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพ และปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านในการใช้งานความถี่สูงเหล่านี้
• ใช้ในเลเยอร์การแจกจ่ายซ้ำ (RDL): ในบรรจุภัณฑ์แบบกระจายออก ฟอยล์ทองแดงจะใช้ในการสร้างชั้นการกระจายซ้ำ ซึ่งเป็นเทคโนโลยีที่กระจายชิป I/O ไปยังพื้นที่ขนาดใหญ่ ค่าการนำไฟฟ้าสูงและการยึดเกาะที่ดีของฟอยล์ทองแดงทำให้เป็นวัสดุที่เหมาะสำหรับการสร้างชั้นการกระจายซ้ำ เพิ่มความหนาแน่นของ I/O และรองรับการรวมหลายชิป
• การลดขนาดและความสมบูรณ์ของสัญญาณ: การใช้ฟอยล์ทองแดงในชั้นการกระจายซ้ำจะช่วยลดขนาดบรรจุภัณฑ์ในขณะที่ปรับปรุงความสมบูรณ์และความเร็วในการส่งสัญญาณ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งในอุปกรณ์พกพาและแอปพลิเคชันการประมวลผลประสิทธิภาพสูงที่ต้องการขนาดบรรจุภัณฑ์ที่เล็กลงและมีประสิทธิภาพสูงขึ้น
• แผ่นระบายความร้อนด้วยฟอยล์ทองแดงและช่องระบายความร้อน: เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนที่ดีเยี่ยม ฟอยล์ทองแดงจึงมักถูกใช้ในตัวระบายความร้อน ช่องระบายความร้อน และวัสดุเชื่อมต่อในการระบายความร้อนภายในบรรจุภัณฑ์ชิป เพื่อช่วยถ่ายเทความร้อนที่เกิดจากชิปไปยังโครงสร้างการทำความเย็นภายนอกได้อย่างรวดเร็ว แอปพลิเคชันนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งในชิปและแพ็คเกจกำลังสูงที่ต้องการการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ เช่น CPU, GPU และชิปการจัดการพลังงาน
• ใช้ในเทคโนโลยี Through-Silicon Via (TSV): ในเทคโนโลยีการบรรจุชิป 2.5D และ 3D นั้น ฟอยล์ทองแดงถูกใช้เพื่อสร้างวัสดุเติมที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าสำหรับจุดผ่านซิลิคอน ซึ่งให้การเชื่อมต่อระหว่างชิปในแนวตั้ง การนำไฟฟ้าและความสามารถในการแปรรูปสูงของฟอยล์ทองแดงทำให้เป็นวัสดุที่ต้องการในเทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ขั้นสูงเหล่านี้ ซึ่งสนับสนุนการรวมความหนาแน่นที่สูงขึ้นและเส้นทางสัญญาณที่สั้นลง ซึ่งจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวมของระบบ

2. บรรจุภัณฑ์แบบพลิกชิป

3. บรรจุภัณฑ์ลีดเฟรม

4. ระบบในแพ็คเกจ (SiP)

5. บรรจุภัณฑ์แบบคลี่ออก

6. การจัดการความร้อนและการประยุกต์ใช้การกระจายความร้อน

7. เทคโนโลยีการบรรจุภัณฑ์ขั้นสูง (เช่น บรรจุภัณฑ์ 2.5D และ 3D)

โดยรวมแล้ว การใช้ฟอยล์ทองแดงในบรรจุภัณฑ์ชิปไม่ได้จำกัดอยู่เพียงการเชื่อมต่อแบบนำไฟฟ้าและการจัดการความร้อนแบบดั้งเดิม แต่ยังขยายไปสู่เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์ที่เกิดขึ้นใหม่ เช่น ฟลิปชิป บรรจุภัณฑ์แบบระบบในบรรจุภัณฑ์ บรรจุภัณฑ์แบบกระจายออก และบรรจุภัณฑ์ 3 มิติ คุณสมบัติมัลติฟังก์ชั่นและประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยมของฟอยล์ทองแดงมีบทบาทสำคัญในการปรับปรุงความน่าเชื่อถือ ประสิทธิภาพ และความคุ้มค่าของบรรจุภัณฑ์ชิป