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

feuille de cuivreLe silicium prend une importance croissante dans l'encapsulation des puces électroniques en raison de sa conductivité électrique et thermique, de sa facilité de traitement et de sa rentabilité. Voici une analyse détaillée de ses applications spécifiques dans l'encapsulation des puces électroniques :

1. Liaison de fils de cuivre

• Remplacement du fil d'or ou d'aluminiumTraditionnellement, les fils d'or ou d'aluminium étaient utilisés dans les boîtiers de puces pour connecter électriquement les circuits internes aux fils externes. Cependant, grâce aux progrès de la technologie de traitement du cuivre et aux considérations de coût, les feuilles et les fils de cuivre s'imposent progressivement comme des choix courants. La conductivité électrique du cuivre est d'environ 85 à 95 % inférieure à 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 rentabilité optimale.
• Performances électriques amélioréesLe soudage par fil de cuivre offre une résistance plus faible et une meilleure conductivité thermique dans les applications haute fréquence et courant élevé, réduisant ainsi efficacement les pertes de puissance lors des interconnexions de puces et améliorant les performances électriques globales. Ainsi, l'utilisation d'une feuille de cuivre comme matériau conducteur dans les processus de soudage peut améliorer l'efficacité et la fiabilité du conditionnement sans augmenter les coûts.
• Utilisé dans les électrodes et les micro-bossesDans un boîtier flip-chip, la puce est retournée de manière à ce que les plots d'entrée/sortie (E/S) situés à sa surface soient directement connectés au circuit sur le substrat du boîtier. Une feuille de cuivre est utilisée pour fabriquer les électrodes et les micro-bosses, qui sont directement soudées au substrat. La faible résistance thermique et la conductivité élevée du cuivre garantissent une transmission efficace des signaux et de l'énergie.
• Fiabilité et gestion thermiqueGrâce à sa bonne résistance à l'électromigration et à sa résistance mécanique, le cuivre offre une meilleure fiabilité à long terme sous différents cycles thermiques et densités de courant. De plus, sa conductivité thermique élevée 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 cuivreIl est largement utilisé dans les boîtiers de grilles de connexion, notamment pour les dispositifs de puissance. Ces grilles assurent le support structurel et la connexion électrique de la puce, nécessitant des matériaux à haute conductivité et à bonne conductivité thermique. La feuille de cuivre répond à ces exigences, réduisant efficacement les coûts de conditionnement tout en améliorant la dissipation thermique et les performances électriques.
• Techniques de traitement de surface:Dans les applications pratiques, les feuilles de cuivre subissent souvent des traitements de surface tels que le nickelage, l'étain ou l'argenture pour prévenir l'oxydation et améliorer la soudabilité. Ces traitements renforcent encore la durabilité et la fiabilité des feuilles de cuivre dans les boîtiers de grilles de connexion.
• Matériau conducteur dans les modules multipucesLa technologie « System-in-Package » intègre plusieurs puces et composants passifs dans un seul boîtier pour une meilleure intégration et une densité fonctionnelle accrue. La feuille de cuivre est utilisée pour la fabrication de circuits d'interconnexion internes et sert de voie de conduction du courant. Cette application nécessite une feuille de cuivre à haute conductivité et ultra-mince pour obtenir de meilleures performances dans un espace de boîtier limité.
• Applications RF et ondes millimétriquesLa feuille de cuivre joue également un rôle crucial dans les circuits de transmission de signaux haute fréquence des SiP, notamment dans les applications radiofréquences (RF) et à ondes millimétriques. Ses faibles pertes 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 les boîtiers en éventail, 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 large. Sa conductivité élevée et sa bonne adhérence en font un matériau idéal pour la construction de couches de redistribution, augmentant la densité des E/S et favorisant l'intégration multipuce.
• Réduction de la taille et intégrité du signal:L'application de feuilles de cuivre dans les couches de redistribution permet de 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 tailles de boîtier plus petites et des performances plus élevées.
• Dissipateurs thermiques et canaux thermiques en feuille de cuivreGrâce à son excellente conductivité thermique, la feuille de cuivre est souvent utilisée dans les dissipateurs thermiques, les canaux thermiques et les matériaux d'interface thermique des boîtiers de puces électroniques, afin de transférer rapidement la chaleur générée par la puce vers les structures de refroidissement externes. Cette application est particulièrement importante pour les puces et boîtiers haute puissance nécessitant un contrôle précis de la température, tels que les processeurs, les cartes graphiques et les puces de gestion de l'alimentation.
• Utilisé dans la technologie Through-Silicon Via (TSV)Dans les technologies d'encapsulation de puces 2,5D et 3D, la feuille de cuivre est utilisée pour créer un matériau de remplissage conducteur pour les vias traversants en silicium, assurant ainsi l'interconnexion verticale entre les puces. Sa conductivité élevée et sa facilité de traitement en font un matériau privilégié pour ces technologies d'encapsulation avancées, permettant une intégration à plus haute densité et des trajets de signal plus courts, améliorant ainsi les performances globales du système.

2. Emballage Flip-Chip

3. Emballage de cadre de plomb

4. Système intégré (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)

Globalement, l'application de la feuille de cuivre dans l'encapsulation des puces ne se limite pas aux connexions conductrices traditionnelles et à la gestion thermique, mais s'étend aux technologies d'encapsulation émergentes telles que le flip-chip, le système en boîtier, l'encapsulation en éventail et l'encapsulation 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 de l'encapsulation des puces.