Ứng dụng của lá đồng trong bao bì chip

Lá đồngđang ngày càng trở nên quan trọng trong việc đóng gói chip do tính dẫn điện, tính dẫn nhiệt, khả năng xử lý và hiệu quả chi phí. Dưới đây là phân tích chi tiết về các ứng dụng cụ thể của nó trong đóng gói chip:

1. Liên kết dây đồng

• Thay thế cho dây vàng hoặc nhôm: Theo truyền thống, dây vàng hoặc nhôm được sử dụng trong bao bì chip để kết nối điện giữa mạch bên trong của chip với dây dẫn bên ngoài. Tuy nhiên, với những tiến bộ trong công nghệ xử lý đồng và cân nhắc về chi phí, lá đồng và dây đồng đang dần trở thành những lựa chọn chủ đạo. Độ dẫn điện của đồng xấp xỉ 85-95% so với vàng, nhưng giá thành của nó chỉ bằng 1/10, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng vì hiệu suất cao và hiệu quả kinh tế.
• Hiệu suất điện nâng cao: Liên kết dây đồng mang lại điện trở thấp hơn và độ dẫn nhiệt tốt hơn trong các ứng dụng tần số cao và dòng điện cao, giảm hiệu quả tổn thất điện năng trong các kết nối chip và cải thiện hiệu suất điện tổng thể. Do đó, sử dụng lá đồng làm vật liệu dẫn điện trong quá trình liên kết có thể nâng cao hiệu quả và độ tin cậy của việc đóng gói mà không làm tăng chi phí.
• Được sử dụng trong điện cực và va chạm siêu nhỏ: Trong bao bì chip lật, chip được lật sao cho các miếng đệm đầu vào/đầu ra (I/O) trên bề mặt của nó được kết nối trực tiếp với mạch trên đế gói. Lá đồng được sử dụng để chế tạo các điện cực và các va chạm siêu nhỏ, được hàn trực tiếp vào đế. Khả năng chịu nhiệt thấp và độ dẫn điện cao của đồng đảm bảo truyền tín hiệu và năng lượng hiệu quả.
• Độ tin cậy và quản lý nhiệt: Do có khả năng chống điện di và độ bền cơ học tốt, đồng mang lại độ tin cậy lâu dài tốt hơn trong các chu kỳ nhiệt và mật độ dòng điện khác nhau. Ngoài ra, độ dẫn nhiệt cao của đồng giúp tản nhiệt nhanh chóng sinh ra trong quá trình vận hành chip tới đế hoặc tản nhiệt, nâng cao khả năng quản lý nhiệt của gói.
• Chất liệu khung chì: Lá đồngđược sử dụng rộng rãi trong bao bì khung chì, đặc biệt là bao bì thiết bị điện. Khung chì cung cấp hỗ trợ cấu trúc và kết nối điện cho chip, đòi hỏi vật liệu có độ dẫn điện cao và dẫn nhiệt tốt. Lá đồng đáp ứng các yêu cầu này, giúp giảm chi phí đóng gói một cách hiệu quả đồng thời cải thiện khả năng tản nhiệt và hiệu suất điện.
• Kỹ thuật xử lý bề mặt: Trong ứng dụng thực tế, lá đồng thường được xử lý bề mặt như mạ niken, thiếc hoặc bạc để chống oxy hóa và cải thiện khả năng hàn. Những phương pháp xử lý này nâng cao hơn nữa độ bền và độ tin cậy của lá đồng trong bao bì khung chì.
• Vật liệu dẫn điện trong mô-đun nhiều chip: Công nghệ hệ thống trong gói tích hợp nhiều chip và các thành phần thụ động vào một gói duy nhất để đạt được mật độ chức năng và tích hợp cao hơn. Lá đồng được sử dụng để sản xuất các mạch kết nối bên trong và đóng vai trò là đường dẫn dòng điện. Ứng dụng này yêu cầu lá đồng phải có đặc tính dẫn điện cao và siêu mỏng để đạt được hiệu suất cao hơn trong không gian đóng gói hạn chế.
• Ứng dụng RF và sóng milimet: Lá đồng cũng đóng một vai trò quan trọng trong các mạch truyền tín hiệu tần số cao trong SiP, đặc biệt là trong các ứng dụng tần số vô tuyến (RF) và sóng milimet. Đặc tính tổn thất thấp và độ dẫn điện tuyệt vời của nó cho phép nó giảm suy giảm tín hiệu một cách hiệu quả và cải thiện hiệu suất truyền trong các ứng dụng tần số cao này.
• Được sử dụng trong Lớp phân phối lại (RDL): Trong bao bì có quạt ra, lá đồng được sử dụng để xây dựng lớp phân phối lại, một công nghệ phân phối lại I/O chip đến một khu vực lớn hơn. Độ dẫn điện cao và độ bám dính tốt của lá đồng khiến nó trở thành vật liệu lý tưởng để xây dựng các lớp phân phối lại, tăng mật độ I/O và hỗ trợ tích hợp nhiều chip.
• Giảm kích thước và tính toàn vẹn tín hiệu: Ứng dụng lá đồng trong các lớp phân phối lại giúp giảm kích thước gói hàng đồng thời cải thiện tính toàn vẹn và tốc độ truyền tín hiệu, điều này đặc biệt quan trọng trong các thiết bị di động và ứng dụng điện toán hiệu năng cao yêu cầu kích thước đóng gói nhỏ hơn và hiệu suất cao hơn.
• Tản nhiệt và kênh nhiệt bằng lá đồng: Do có khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời nên lá đồng thường được sử dụng trong các bộ tản nhiệt, kênh nhiệt và vật liệu giao diện nhiệt trong bao bì chip để giúp truyền nhiệt nhanh chóng do chip tạo ra sang các cấu trúc làm mát bên ngoài. Ứng dụng này đặc biệt quan trọng trong các chip và gói công suất cao yêu cầu kiểm soát nhiệt độ chính xác, chẳng hạn như CPU, GPU và chip quản lý năng lượng.
• Được sử dụng trong công nghệ xuyên silicon (TSV): Trong công nghệ đóng gói chip 2.5D và 3D, lá đồng được sử dụng để tạo ra vật liệu lấp đầy dẫn điện cho vias xuyên silicon, cung cấp kết nối dọc giữa các chip. Độ dẫn điện cao và khả năng xử lý của lá đồng khiến nó trở thành vật liệu được ưa chuộng trong các công nghệ đóng gói tiên tiến này, hỗ trợ tích hợp mật độ cao hơn và đường dẫn tín hiệu ngắn hơn, từ đó nâng cao hiệu suất hệ thống tổng thể.

2. Bao bì chip lật

3. Bao bì khung chì

4. Hệ thống trong gói (SiP)

5. Bao bì quạt ra

6. Ứng dụng quản lý nhiệt và tản nhiệt

7. Công nghệ đóng gói tiên tiến (chẳng hạn như Bao bì 2.5D và 3D)

Nhìn chung, ứng dụng của lá đồng trong đóng gói chip không chỉ giới hạn ở các kết nối dẫn điện truyền thống và quản lý nhiệt mà còn mở rộng sang các công nghệ đóng gói mới nổi như chip lật, hệ thống trong gói, đóng gói dạng quạt và đóng gói 3D. Các đặc tính đa chức năng và hiệu suất tuyệt vời của lá đồng đóng vai trò quan trọng trong việc cải thiện độ tin cậy, hiệu suất và hiệu quả chi phí của việc đóng gói chip.