Applications de la feuille de cuivre dans l'emballage de puces

Feuille de cuivredevient de plus en plus important dans le conditionnement des puces en raison de sa conductivité électrique, de sa conductivité thermique, de sa transformabilité et de sa rentabilité. Voici une analyse détaillée de ses applications spécifiques dans le packaging de puces :

1. Liaison de fil de cuivre

• Remplacement du fil d'or ou d'aluminium: Traditionnellement, des fils d'or ou d'aluminium ont été utilisés dans l'emballage des puces pour connecter électriquement les circuits internes de la puce aux fils externes. Cependant, avec les progrès de la technologie de traitement du cuivre et les considérations de coût, les feuilles de cuivre et les fils de cuivre deviennent progressivement des choix courants. La conductivité électrique du cuivre est d'environ 85 à 95 % de celle de l'or, mais son coût est d'environ un dixième, ce qui en fait un choix idéal pour des performances élevées et une efficacité économique.
• Performances électriques améliorées: La liaison par fil de cuivre offre une résistance plus faible et une meilleure conductivité thermique dans les applications à haute fréquence et à courant élevé, réduisant efficacement la perte de puissance dans les interconnexions des puces et améliorant les performances électriques globales. Ainsi, l’utilisation d’une feuille de cuivre comme matériau conducteur dans les processus de collage peut améliorer l’efficacité et la fiabilité de l’emballage sans augmenter les coûts.
• Utilisé dans les électrodes et les micro-bosses: Dans un boîtier flip-chip, la puce est retournée de sorte que les plots d'entrée/sortie (E/S) sur sa surface soient directement connectés au circuit sur le substrat du boîtier. La feuille de cuivre est utilisée pour fabriquer des électrodes et des micro-bosses, qui sont directement soudées au substrat. La faible résistance thermique et la conductivité élevée du cuivre assurent une transmission efficace des signaux et de la puissance.
• Fiabilité et gestion thermique: En raison de sa bonne résistance à l'électromigration et de sa résistance mécanique, le cuivre offre une meilleure fiabilité à long terme sous différents cycles thermiques et densités de courant. De plus, la conductivité thermique élevée du cuivre permet de dissiper rapidement la chaleur générée pendant le fonctionnement de la puce vers le substrat ou le dissipateur thermique, améliorant ainsi les capacités de gestion thermique du boîtier.
• Matériau du cadre de connexion: Feuille de cuivreest largement utilisé dans les emballages de grilles de connexion, en particulier pour les emballages de dispositifs électriques. La grille de connexion fournit un support structurel et une connexion électrique à la puce, nécessitant des matériaux à haute conductivité et une bonne conductivité thermique. La feuille de cuivre répond à ces exigences, réduisant efficacement les coûts d'emballage tout en améliorant la dissipation thermique et les performances électriques.
• Techniques de traitement de surface: Dans les applications pratiques, la feuille de cuivre subit souvent des traitements de surface tels que le nickelage, l'étain ou l'argent pour empêcher l'oxydation et améliorer la soudabilité. Ces traitements améliorent encore la durabilité et la fiabilité de la feuille de cuivre dans les emballages en grille de connexion.
• Matériau conducteur dans les modules multi-puces: La technologie System-in-package intègre plusieurs puces et composants passifs dans un seul boîtier pour obtenir une intégration et une densité fonctionnelle plus élevées. La feuille de cuivre est utilisée pour fabriquer des circuits d’interconnexion internes et sert de chemin de conduction du courant. Cette application nécessite que la feuille de cuivre ait une conductivité élevée et des caractéristiques ultra fines pour obtenir des performances plus élevées dans un espace d'emballage limité.
• Applications RF et ondes millimétriques: La feuille de cuivre joue également un rôle crucial dans les circuits de transmission de signaux haute fréquence dans SiP, en particulier dans les applications radiofréquences (RF) et ondes millimétriques. Ses caractéristiques de faible perte et son excellente conductivité lui permettent de réduire efficacement l'atténuation du signal et d'améliorer l'efficacité de la transmission dans ces applications haute fréquence.
• Utilisé dans les couches de redistribution (RDL): Dans l'emballage à sortance, une feuille de cuivre est utilisée pour construire la couche de redistribution, une technologie qui redistribue les E/S de la puce sur une zone plus grande. La conductivité élevée et la bonne adhérence de la feuille de cuivre en font un matériau idéal pour créer des couches de redistribution, augmenter la densité d'E/S et prendre en charge l'intégration multi-puces.
• Réduction de la taille et intégrité du signal: L'application d'une feuille de cuivre dans les couches de redistribution contribue à réduire la taille du boîtier tout en améliorant l'intégrité et la vitesse de transmission du signal, ce qui est particulièrement important dans les appareils mobiles et les applications informatiques hautes performances qui nécessitent des formats de boîtier plus petits et des performances plus élevées.
• Dissipateurs thermiques et canaux thermiques en feuille de cuivre: En raison de son excellente conductivité thermique, la feuille de cuivre est souvent utilisée dans les dissipateurs thermiques, les canaux thermiques et les matériaux d'interface thermique dans les emballages de puces pour aider à transférer rapidement la chaleur générée par la puce vers des structures de refroidissement externes. Cette application est particulièrement importante dans les puces et les packages haute puissance nécessitant un contrôle précis de la température, tels que les processeurs, les GPU et les puces de gestion de l'alimentation.
• Utilisé dans la technologie Through-Silicon Via (TSV): Dans les technologies d'emballage de puces 2,5D et 3D, une feuille de cuivre est utilisée pour créer un matériau de remplissage conducteur pour les vias traversant le silicium, assurant ainsi une interconnexion verticale entre les puces. La conductivité élevée et la transformabilité de la feuille de cuivre en font un matériau privilégié dans ces technologies d'emballage avancées, prenant en charge une intégration à plus haute densité et des chemins de signal plus courts, améliorant ainsi les performances globales du système.

2. Emballage à puce retournée

3. Emballage du cadre de connexion

4. Système dans le package (SiP)

5. Emballage en éventail

6. Applications de gestion thermique et de dissipation thermique

7. Technologies d'emballage avancées (telles que l'emballage 2.5D et 3D)

Dans l'ensemble, l'application de la feuille de cuivre dans l'emballage des puces ne se limite pas aux connexions conductrices traditionnelles et à la gestion thermique, mais s'étend aux technologies d'emballage émergentes telles que les puces retournées, les systèmes dans le boîtier, les emballages à sortance et les emballages 3D. Les propriétés multifonctionnelles et les excellentes performances de la feuille de cuivre jouent un rôle clé dans l'amélioration de la fiabilité, des performances et de la rentabilité du conditionnement des puces.