Ứng dụng của lá đồng trong đóng gói chip

Lá đồngVật liệu này ngày càng trở nên quan trọng trong đóng gói chip nhờ khả năng 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

• Vật liệu thay thế cho dây vàng hoặc dây nhômTheo truyền thống, dây vàng hoặc dây nhôm được sử dụng trong bao bì chip để kết nối điện mạch bên trong chip với các chân dẫn bên ngoài. Tuy nhiên, với những tiến bộ trong công nghệ xử lý đồng và yếu tố 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 chi phí chỉ bằng khoảng một phần mười, khiến nó trở thành lựa chọn lý tưởng cho hiệu năng cao và hiệu quả kinh tế.
• Hiệu suất điện được nâng caoViệc sử dụng dây đồng làm vật liệu dẫn điện mang lại điện trở thấp hơn và khả năng dẫn nhiệt tốt hơn trong các ứng dụng tần số cao và dòng điện cao, giúp giảm thiểu tổn thất điện năng trong các kết nối giữa các 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 và độ tin cậy của bao bì mà không làm tăng chi phí.
• Được sử dụng trong điện cực và các vi điểm tiếp xúc.Trong kỹ thuật đóng gói flip-chip, chip được lật ngược sao cho các chân đầu vào/đầu ra (I/O) trên bề mặt của nó được kết nối trực tiếp với mạch trên chất nền của gói chip. Lá đồng được sử dụng để làm điện cực và các vi điểm tiếp xúc, được hàn trực tiếp vào chất nền. Điện trở 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 nhiệtNhờ khả năng chống hiện tượng dịch chuyển điện tử tốt và độ bền cơ học cao, đồng mang lại độ tin cậy lâu dài tốt hơn dưới các chu kỳ nhiệt và mật độ dòng điện khác nhau. Ngoài ra, độ dẫn nhiệt cao của đồng giúp tản nhiệt nhanh chóng lượng nhiệt sinh ra trong quá trình hoạt động của chip xuống chất nền hoặc bộ tản nhiệt, tăng cường khả năng quản lý nhiệt của toàn bộ gói sản phẩm.
• Vật liệu khung chì: Lá đồngLá đồng được sử dụng rộng rãi trong bao bì khung dẫn, đặc biệt là trong bao bì thiết bị điện tử công suất. Khung dẫn 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 được các yêu cầu này, giúp giảm chi phí đóng gói đồng thời cải thiện khả năng tản nhiệt và hiệu suất điện.
• Các kỹ thuật xử lý bề mặtTrong các ứng dụng thực tế, lá đồng thường được xử lý bề mặt bằng các phương pháp như mạ niken, thiếc hoặc bạc để ngăn ngừa quá trình oxy hóa và cải thiện khả năng hàn. Các phương pháp xử lý này giúp tăng cường độ bền và độ tin cậy của lá đồng trong bao bì khung dẫn.
• Vật liệu dẫn điện trong các mô-đun đa chipCông nghệ hệ thống trong gói (System-in-Package - STP) 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 chế tạo các mạch kết nối bên trong và đóng vai trò là đường dẫn dẫn điện. Ứng dụng này yêu cầu lá đồng phải có độ dẫn điện cao và đặc tính siêu mỏng để đạt được hiệu suất cao hơn trong không gian đóng gói hạn chế.
• Ứng dụng tần số vô tuyến và sóng milimétLá đồng cũng đóng vai trò quan trọng trong các mạch truyền tín hiệu tần số cao trên SiP, đặc biệt là trong các ứng dụng tần số vô tuyến (RF) và sóng milimét. Đặc tính tổn hao thấp và độ dẫn điện tuyệt vời của nó cho phép giảm thiểu sự suy hao tín hiệu một cách hiệu quả và cải thiện hiệu suất truyền dẫn trong các ứng dụng tần số cao này.
• Được sử dụng trong các lớp phân phối lại (RDL)Trong công nghệ đóng gói fan-out, lá đồng được sử dụng để xây dựng lớp phân phối lại, một công nghệ giúp phân bổ lại các cổng I/O của chip ra một khu vực rộng hơn. Độ dẫn điện cao và độ bám dính tốt của lá đồng làm cho nó trở thành vật liệu lý tưởng để xây dựng các lớp phân phối lại, giúp tăng mật độ I/O và hỗ trợ tích hợp đa chip.
• Giảm kích thước và tính toàn vẹn tín hiệuViệc ứng dụng lá đồng trong các lớp phân phối lại giúp giảm kích thước gói linh kiện đồng thời cải thiện tính toàn vẹn và tốc độ truyền tín hiệu, điều này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị di động và các ứng dụng điện toán hiệu năng cao yêu cầu kích thước gói nhỏ hơn và hiệu năng cao hơn.
• Tản nhiệt và kênh dẫn nhiệt bằng lá đồngNhờ khả năng dẫn nhiệt tuyệt vời, lá đồng thường được sử dụng trong tản nhiệt, kênh dẫn nhiệt và vật liệu giao diện nhiệt bên trong bao bì chip để giúp truyền nhiệt nhanh chóng từ chip đến 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 nguồn.
• 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 thẳng đứng giữa các chip. Độ dẫn điện cao và khả năng gia công tốt 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 dạng quạt

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, việc ứng dụng 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 flip-chip, system-in-package, fan-out packaging và 3D packaging. Các đặc tính đa chức năng và hiệu suất tuyệt vời của lá đồng đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ tin cậy, hiệu suất và tính hiệu quả về chi phí của việc đóng gói chip.