יישומים של נייר נחושת באריזת שבבים

נייר נחושתהופך לחשוב יותר ויותר באריזת שבבים בשל המוליכות החשמלית שלו, המוליכות התרמית שלו, יכולת העיבוד שלו וחסכוניותו. להלן ניתוח מפורט של יישומיו הספציפיים באריזת שבבים:

1. קשירת חוטי נחושת

• תחליף לחוט זהב או אלומיניוםבאופן מסורתי, חוטי זהב או אלומיניום שימשו באריזת שבבים כדי לחבר חשמלית את המעגלים הפנימיים של השבב למוליכים חיצוניים. עם זאת, עם ההתקדמות בטכנולוגיית עיבוד הנחושת ושיקולי עלות, נייר נחושת וחוטי נחושת הופכים בהדרגה לבחירות מרכזיות. המוליכות החשמלית של נחושת היא כ-85-95% מזו של זהב, אך עלותה היא כעשירית, מה שהופך אותה לבחירה אידיאלית לביצועים גבוהים ויעילות כלכלית.
• ביצועים חשמליים משופריםחיבור חוטי נחושת מציע התנגדות נמוכה יותר ומוליכות תרמית טובה יותר ביישומים בתדר גבוה וזרם גבוה, מה שמפחית ביעילות את אובדן ההספק בחיבורי שבבים ומשפר את הביצועים החשמליים הכוללים. לפיכך, שימוש בנייר נחושת כחומר מוליך בתהליכי חיבור יכול לשפר את יעילות האריזה והאמינות מבלי להגדיל את העלויות.
• משמש באלקטרודות ובמיקרו-בליטותבאריזת שבב-הפוך, השבב הפוך כך שפדי הקלט/פלט (I/O) על פני השטח שלו מחוברים ישירות למעגל שעל מצע האריזה. נייר נחושת משמש לייצור אלקטרודות ומיקרו-בליטות, המולחמות ישירות למצע. ההתנגדות התרמית הנמוכה והמוליכות הגבוהה של הנחושת מבטיחות העברה יעילה של אותות והספק.
• אמינות וניהול תרמיבשל עמידותה הטובה בפני אלקטרומיגרציה וחוזקה המכני, נחושת מספקת אמינות טובה יותר לטווח ארוך תחת מחזורי תרמיה וצפיפויות זרם משתנות. בנוסף, המוליכות התרמית הגבוהה של הנחושת מסייעת לפזר במהירות את החום הנוצר במהלך פעולת השבב אל המצע או גוף הקירור, ובכך משפרת את יכולות ניהול התרמיה של המארז.
• חומר מסגרת עופרת: נייר נחושתנמצא בשימוש נרחב באריזת מסגרת עופרת, במיוחד לאריזת התקני חשמל. מסגרת העופרת מספקת תמיכה מבנית וחיבור חשמלי לשבב, ודורשת חומרים בעלי מוליכות גבוהה ומוליכות תרמית טובה. נייר נחושת עומד בדרישות אלו, ומפחית ביעילות את עלויות האריזה תוך שיפור פיזור תרמי וביצועים חשמליים.
• טכניקות טיפול פני השטחביישומים מעשיים, נייר נחושת עובר לעיתים קרובות טיפולי שטח כגון ציפוי ניקל, בדיל או כסף כדי למנוע חמצון ולשפר את יכולת ההלחמה. טיפולים אלה משפרים עוד יותר את העמידות והאמינות של נייר הנחושת באריזות מסגרת עופרת.
• חומר מוליך במודולים מרובי שבביםטכנולוגיית מערכת-בתוך-חבילה משלבת שבבים מרובים ורכיבים פסיביים בחבילה אחת כדי להשיג אינטגרציה וצפיפות פונקציונלית גבוהות יותר. נייר נחושת משמש לייצור מעגלי חיבור פנימיים ומשמש כנתיב הולכת זרם. יישום זה דורש נייר נחושת בעל מוליכות גבוהה ומאפיינים דקים במיוחד כדי להשיג ביצועים גבוהים יותר בשטח אריזה מוגבל.
• יישומי RF וגלי מילימטררדיד נחושת ממלא תפקיד מכריע גם במעגלי שידור אותות בתדר גבוה ב-SiP, במיוחד ביישומי תדר רדיו (RF) וגלי מילימטר. מאפייני ההפסדים הנמוכים שלו והמוליכות המעולה שלו מאפשרים לו להפחית את הנחתת האות ביעילות ולשפר את יעילות השידור ביישומים בתדר גבוה אלה.
• משמש בשכבות חלוקה מחדש (RDL)באריזה מסוג fan-out, נייר נחושת משמש לבניית שכבת החלוקה מחדש, טכנולוגיה המפזרת מחדש קלט/פלט של שבב לשטח גדול יותר. המוליכות הגבוהה וההידבקות הטובה של נייר הנחושת הופכות אותו לחומר אידיאלי לבניית שכבות חלוקה מחדש, הגדלת צפיפות הקלט/פלט ותמיכה באינטגרציה מרובת שבבים.
• צמצום גודל ושלמות אותיישום נייר נחושת בשכבות פיזור מחדש מסייע בהפחתת גודל האריזה תוך שיפור שלמות ומהירות העברת האות, דבר שחשוב במיוחד במכשירים ניידים וביישומי מחשוב בעלי ביצועים גבוהים הדורשים גדלי אריזה קטנים יותר וביצועים גבוהים יותר.
• צלעות קירור ותעלות תרמיות מנחושתבשל מוליכותו התרמית המעולה, נייר נחושת משמש לעתים קרובות בצלעות קירור, תעלות תרמיות וחומרי ממשק תרמי בתוך אריזות שבבים כדי לסייע בהעברת חום שנוצר על ידי השבב למבני קירור חיצוניים. יישום זה חשוב במיוחד בשבבים ובמארזים בעלי הספק גבוה הדורשים בקרת טמפרטורה מדויקת, כגון מעבדים, כרטיסי מסך ושבבי ניהול צריכת חשמל.
• בשימוש בטכנולוגיית Through-Silicon Via (TSV)בטכנולוגיות אריזת שבבים 2.5D ותלת-ממד, נייר נחושת משמש ליצירת חומר מילוי מוליך עבור ויא דרך סיליקון, המספק חיבור אנכי בין השבבים. המוליכות הגבוהה ויכולת העיבוד של נייר נחושת הופכות אותו לחומר מועדף בטכנולוגיות אריזה מתקדמות אלו, התומכות באינטגרציה בצפיפות גבוהה יותר ובנתיבי אות קצרים יותר, ובכך משפרות את ביצועי המערכת הכוללים.

2. אריזות Flip-Chip

3. אריזת מסגרת עופרת

4. מערכת בחבילה (SiP)

5. אריזות מאווררות

6. ניהול תרמי ופיזור חום יישומים

7. טכנולוגיות אריזה מתקדמות (כגון אריזות 2.5D ו-3D)

בסך הכל, היישום של נייר נחושת באריזת שבבים אינו מוגבל לחיבורים מוליכים מסורתיים וניהול תרמי, אלא משתרע על טכנולוגיות אריזה מתפתחות כגון flip-chip, system-in-package, fan-out packaging ו-3D packaging. התכונות הרב-תכליתיות והביצועים המצוינים של נייר נחושת ממלאים תפקיד מפתח בשיפור האמינות, הביצועים והיעילות העלותית של אריזת שבבים.