Ứng dụng của lá đồng trong đóng gói chip

Lá đồngđang ngày càng trở nên quan trọng trong đóng gói chip nhờ tính dẫn điện, dẫn nhiệt, khả năng gia công 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 dây nhôm: Theo truyền thống, dây vàng hoặc dây nhôm được sử dụng trong đóng gói chip để kết nối mạch điện bên trong chip với các 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 lựa chọn phổ biến. Độ dẫn điện của đồng xấp xỉ 85-95% so với vàng, nhưng giá thành chỉ bằng khoảng một phần mười, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho hiệu suất cao và hiệu quả kinh tế.
• Hiệu suất điện được cải thiện: Liên kết dây đồng có điện trở thấp hơn và độ dẫn nhiệt tốt hơn trong các ứng dụng tần số cao và dòng điện lớn, giúp giảm thiểu tổn thất điện năng trong các kết nối chip và cải thiện hiệu suất điện tổng thể. Do đó, việc sử dụng lá đồng làm vật liệu dẫn điện trong quy trình liên kết có thể nâng cao hiệu quả đóng gói và độ tin cậy mà không làm tăng chi phí.
• Được sử dụng trong Điện cực và Micro-Bumps: Trong đóng gói chip lật, chip được lật ngược sao cho các miếng đệm đầu vào/đầu ra (I/O) trên bề mặt chip được kết nối trực tiếp với mạch trên đế đóng gói. Lá đồng được sử dụng để tạo ra các điện cực và các điểm nối siêu nhỏ, được hàn trực tiếp vào đế. Điện trở nhiệt thấp và độ dẫn điện cao của đồng đảm bảo hiệu quả truyền tín hiệu và năng lượng.
• Độ tin cậy và quản lý nhiệt: Nhờ khả năng chống di chuyển điện tử 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 đến đế hoặc bộ tản nhiệt, nâng cao khả năng quản lý nhiệt của gói sản phẩm.
• Vật liệu khung chì: Lá đồngĐược sử dụng rộng rãi trong đóng gói khung chì, đặc biệt là đóng gói 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 khả năng dẫn nhiệt tốt. Lá đồng đáp ứng các yêu cầu này, giúp giảm chi phí đóng gói 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. Các phương pháp xử lý này càng nâng cao độ bền và độ tin cậy của lá đồng trong bao bì khung chì.
• Vật liệu dẫn điện trong mô-đun đa chip: Công nghệ Hệ thống trong gói tích hợp nhiều chip và linh kiện thụ động vào một gói duy nhất để đạt được mật độ tích hợp và chức năng 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 độ dẫn điện cao và đặc tính siêu mỏng để đạt hiệu suất cao hơn trong không gian đóng gói hạn chế.
• Ứng dụng RF và sóng milimet: Lá đồng cũng đóng 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 suy hao thấp và độ dẫn điện tuyệt vời của lá đồng cho phép giảm suy hao tín hiệu hiệu quả và cải thiện hiệu suất truyền dẫn trong các ứng dụng tần số cao này.
• Được sử dụng trong Lớp phân phối lại (RDL): Trong đóng gói dạng quạt, lá đồng được sử dụng để tạo nên lớp phân phối lại, một công nghệ phân phối lại I/O của chip trên diện tích 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 đa chip.
• Giảm kích thước và tính toàn vẹn của tín hiệu:Việc sử dụng lá đồng trong các lớp phân phối lại giúp giảm kích thước gói 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 suất cao yêu cầu kích thước gói nhỏ hơn và hiệu suất cao hơn.
• Tản nhiệt lá đồng và kênh dẫn nhiệt: Nhờ khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời, lá đồng thường được sử dụng trong tản nhiệt, kênh dẫn nhiệt và vật liệu giao diện nhiệt trong đóng gói chip để giúp truyền nhiệt nhanh chóng từ chip ra các cấu trúc làm mát bên ngoài. Ứng dụng này đặc biệt quan trọng trong các chip và gói chip công suất cao đòi hỏi 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 vật liệu dẫn điện cho các lỗ xuyên silicon, cung cấp kết nối dọc giữa các chip. Độ dẫn điện cao và khả năng gia công dễ dàng 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 tổng thể của hệ thống.

2. Bao bì Flip-Chip

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 (như đóng gói 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 đóng gói lật chip, đóng gói hệ thống trong bao bì, đóng gói 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 đóng gói chip.