Aplikasi Kerajang Tembaga dalam Pembungkusan Cip

Kerajang tembagamenjadi semakin penting dalam pembungkusan cip kerana kekonduksian elektrik, kekonduksian terma, kebolehprosesan dan keberkesanan kosnya. Berikut ialah analisis terperinci tentang aplikasi khususnya dalam pembungkusan cip:

1. Ikatan Wayar Tembaga

• Penggantian untuk Wayar Emas atau Aluminium: Secara tradisinya, wayar emas atau aluminium telah digunakan dalam pembungkusan cip untuk menyambung elektrik litar dalaman cip ke petunjuk luaran. Walau bagaimanapun, dengan kemajuan dalam teknologi pemprosesan tembaga dan pertimbangan kos, kerajang tembaga dan wayar tembaga secara beransur-ansur menjadi pilihan arus perdana. Kekonduksian elektrik tembaga adalah kira-kira 85-95% berbanding emas, tetapi kosnya adalah kira-kira satu per sepuluh, menjadikannya pilihan ideal untuk prestasi tinggi dan kecekapan ekonomi.
• Prestasi Elektrik yang Dipertingkatkan: Ikatan wayar kuprum menawarkan rintangan yang lebih rendah dan kekonduksian terma yang lebih baik dalam aplikasi frekuensi tinggi dan arus tinggi, dengan berkesan mengurangkan kehilangan kuasa dalam sambungan cip dan meningkatkan prestasi elektrik keseluruhan. Oleh itu, menggunakan kerajang tembaga sebagai bahan konduktif dalam proses ikatan boleh meningkatkan kecekapan dan kebolehpercayaan pembungkusan tanpa meningkatkan kos.
• Digunakan dalam Elektrod dan Micro-Bumps: Dalam pembungkusan cip flip, cip diterbalikkan supaya pad input/output (I/O) pada permukaannya disambungkan terus ke litar pada substrat pakej. Kerajang tembaga digunakan untuk membuat elektrod dan bonggol mikro, yang dipateri terus ke substrat. Rintangan haba yang rendah dan kekonduksian tinggi tembaga memastikan penghantaran isyarat dan kuasa yang cekap.
• Kebolehpercayaan dan Pengurusan Terma: Oleh kerana rintangannya yang baik terhadap migrasi elektrik dan kekuatan mekanikal, kuprum memberikan kebolehpercayaan jangka panjang yang lebih baik di bawah pelbagai kitaran haba dan ketumpatan semasa. Selain itu, kekonduksian haba kuprum yang tinggi membantu menghilangkan haba yang dijana dengan cepat semasa operasi cip ke substrat atau sink haba, meningkatkan keupayaan pengurusan terma pakej.
• Bahan Rangka Plumbum: Kerajang tembagadigunakan secara meluas dalam pembungkusan bingkai plumbum, terutamanya untuk pembungkusan peranti kuasa. Rangka plumbum menyediakan sokongan struktur dan sambungan elektrik untuk cip, memerlukan bahan dengan kekonduksian tinggi dan kekonduksian terma yang baik. Kerajang tembaga memenuhi keperluan ini, dengan berkesan mengurangkan kos pembungkusan sambil meningkatkan pelesapan haba dan prestasi elektrik.
• Teknik Rawatan Permukaan: Dalam aplikasi praktikal, kerajang kuprum sering menjalani rawatan permukaan seperti penyaduran nikel, timah atau perak untuk mengelakkan pengoksidaan dan meningkatkan kebolehmaterian. Rawatan ini meningkatkan lagi ketahanan dan kebolehpercayaan kerajang tembaga dalam pembungkusan rangka plumbum.
• Bahan Konduktif dalam Modul Berbilang Cip: Teknologi sistem dalam pakej menyepadukan berbilang cip dan komponen pasif ke dalam satu pakej untuk mencapai penyepaduan yang lebih tinggi dan ketumpatan fungsi. Kerajang kuprum digunakan untuk mengeluarkan litar interconnecting dalaman dan berfungsi sebagai laluan pengaliran semasa. Aplikasi ini memerlukan kerajang tembaga mempunyai kekonduksian tinggi dan ciri ultra nipis untuk mencapai prestasi yang lebih tinggi dalam ruang pembungkusan yang terhad.
• Aplikasi RF dan Milimeter-Gelombang: Kerajang kuprum juga memainkan peranan penting dalam litar penghantaran isyarat frekuensi tinggi dalam SiP, terutamanya dalam aplikasi frekuensi radio (RF) dan gelombang milimeter. Ciri kehilangan rendah dan kekonduksian yang sangat baik membolehkannya mengurangkan pengecilan isyarat dengan berkesan dan meningkatkan kecekapan penghantaran dalam aplikasi frekuensi tinggi ini.
• Digunakan dalam Lapisan Pengagihan Semula (RDL): Dalam pembungkusan kipas, kerajang tembaga digunakan untuk membina lapisan pengagihan semula, teknologi yang mengagihkan semula cip I/O ke kawasan yang lebih besar. Kekonduksian tinggi dan lekatan kerajang kuprum yang baik menjadikannya bahan yang ideal untuk membina lapisan pengagihan semula, meningkatkan ketumpatan I/O dan menyokong integrasi berbilang cip.
• Pengurangan Saiz dan Integriti Isyarat: Aplikasi kerajang kuprum dalam lapisan pengagihan semula membantu mengurangkan saiz pakej sambil meningkatkan integriti dan kelajuan penghantaran isyarat, yang amat penting dalam peranti mudah alih dan aplikasi pengkomputeran berprestasi tinggi yang memerlukan saiz pembungkusan yang lebih kecil dan prestasi yang lebih tinggi.
• Sinki Haba Kerajang Tembaga dan Saluran Terma: Disebabkan kekonduksian terma yang sangat baik, kerajang kuprum sering digunakan dalam sink haba, saluran haba dan bahan antara muka terma dalam pembungkusan cip untuk membantu memindahkan haba yang dihasilkan oleh cip dengan cepat ke struktur penyejukan luaran. Aplikasi ini amat penting dalam cip dan pakej berkuasa tinggi yang memerlukan kawalan suhu yang tepat, seperti CPU, GPU dan cip pengurusan kuasa.
• Digunakan dalam Teknologi Melalui Silikon Melalui (TSV).: Dalam teknologi pembungkusan cip 2.5D dan 3D, kerajang tembaga digunakan untuk mencipta bahan pengisi konduktif untuk melalui silikon melalui, menyediakan sambungan menegak antara cip. Kekonduksian tinggi dan kebolehprosesan kerajang tembaga menjadikannya bahan pilihan dalam teknologi pembungkusan termaju ini, menyokong penyepaduan ketumpatan yang lebih tinggi dan laluan isyarat yang lebih pendek, sekali gus meningkatkan prestasi sistem keseluruhan.

2. Pembungkusan Flip-Cip

3. Pembungkusan Rangka Plumbum

4. Sistem-dalam-Pakej (SiP)

5. Pembungkusan Kipas

6. Pengurusan Terma dan Aplikasi Pelesapan Haba

7. Teknologi Pembungkusan Termaju (seperti Pembungkusan 2.5D dan 3D)

Secara keseluruhannya, penggunaan kerajang kuprum dalam pembungkusan cip tidak terhad kepada sambungan konduktif tradisional dan pengurusan terma tetapi meluas kepada teknologi pembungkusan yang muncul seperti cip flip, sistem dalam pakej, pembungkusan kipas dan pembungkusan 3D. Sifat pelbagai fungsi dan prestasi cemerlang kerajang tembaga memainkan peranan penting dalam meningkatkan kebolehpercayaan, prestasi dan keberkesanan kos pembungkusan cip.