رقائق النحاستزداد أهمية الرقائق الإلكترونية في تغليف الشرائح نظرًا لخصائصها الموصلة للكهرباء والحرارة، وسهولة معالجتها، وفعاليتها من حيث التكلفة. فيما يلي تحليل مفصل لتطبيقاتها المحددة في تغليف الشرائح:
1. ربط الأسلاك النحاسية
- بديل لسلك الذهب أو الألومنيومتقليديًا، استُخدمت أسلاك الذهب أو الألومنيوم في تغليف الرقائق لتوصيل الدوائر الداخلية للشريحة كهربائيًا بالأسلاك الخارجية. ومع ذلك، مع التقدم في تكنولوجيا معالجة النحاس واعتبارات التكلفة، أصبحت رقائق النحاس وأسلاكه تدريجيًا خيارات شائعة. تبلغ موصلية النحاس الكهربائية حوالي 85-95% من موصلية الذهب، لكن تكلفته تُمثل عُشر تكلفته تقريبًا، مما يجعله خيارًا مثاليًا للأداء العالي والكفاءة الاقتصادية.
- تحسين الأداء الكهربائييوفر ربط الأسلاك النحاسية مقاومة أقل وموصلية حرارية أفضل في تطبيقات الترددات العالية والتيارات العالية، مما يقلل بشكل فعال من فقدان الطاقة في توصيلات الرقائق، ويحسن الأداء الكهربائي العام. وبالتالي، فإن استخدام رقائق النحاس كمادة موصلة في عمليات الربط يمكن أن يعزز كفاءة وموثوقية التغليف دون زيادة التكاليف.
- تُستخدم في الأقطاب الكهربائية والنتوءات الدقيقةفي تغليف الشريحة القابلة للقلب، تُقلب الشريحة بحيث تتصل منصات الإدخال/الإخراج (I/O) على سطحها مباشرةً بالدائرة الكهربائية على قاعدة العبوة. تُستخدم رقائق النحاس في صنع الأقطاب الكهربائية والنتوءات الدقيقة، والتي تُلحم مباشرةً بالقاعدة. تضمن المقاومة الحرارية المنخفضة والتوصيلية العالية للنحاس نقلًا فعالًا للإشارات والطاقة.
- الموثوقية والإدارة الحراريةبفضل مقاومته الجيدة للهجرة الكهربائية ومتانته الميكانيكية، يوفر النحاس موثوقية أفضل على المدى الطويل في ظل دورات حرارية وكثافات تيار متفاوتة. بالإضافة إلى ذلك، تساعد الموصلية الحرارية العالية للنحاس على تبديد الحرارة المتولدة أثناء تشغيل الشريحة بسرعة إلى الركيزة أو المشتت الحراري، مما يعزز قدرة العبوة على التحكم الحراري.
- مادة إطار الرصاص: رقائق النحاسيُستخدم على نطاق واسع في تغليف إطار الرصاص، وخاصةً لتغليف أجهزة الطاقة. يوفر إطار الرصاص دعمًا هيكليًا وتوصيلًا كهربائيًا للرقاقة، مما يتطلب مواد ذات موصلية عالية وموصلية حرارية جيدة. تلبي رقائق النحاس هذه المتطلبات، مما يقلل تكاليف التغليف بفعالية مع تحسين التبديد الحراري والأداء الكهربائي.
- تقنيات معالجة السطحفي التطبيقات العملية، غالبًا ما تخضع رقائق النحاس لمعالجات سطحية، مثل طلاء النيكل أو القصدير أو الفضة، لمنع الأكسدة وتحسين قابلية اللحام. تُعزز هذه المعالجات متانة وموثوقية رقائق النحاس في عبوات إطارات الرصاص.
- المواد الموصلة في وحدات متعددة الشرائحتدمج تقنية النظام داخل العبوة شرائح متعددة ومكونات سلبية في عبوة واحدة لتحقيق تكامل وكثافة وظيفية أعلى. تُستخدم رقائق النحاس في تصنيع دوائر الربط الداخلية، وتعمل كمسار لتوصيل التيار. يتطلب هذا التطبيق أن تتمتع رقائق النحاس بموصلية عالية وخصائص فائقة الرقة لتحقيق أداء أعلى في مساحة تغليف محدودة.
- تطبيقات الترددات الراديوية والموجات المليمتريةتلعب رقائق النحاس أيضًا دورًا محوريًا في دوائر نقل الإشارات عالية التردد في ألواح SiP، وخاصةً في تطبيقات الترددات الراديوية (RF) والموجات المليمترية. تتيح خصائصها المنخفضة في الفقد وتوصيلها الممتاز تقليل توهين الإشارة بفعالية وتحسين كفاءة النقل في هذه التطبيقات عالية التردد.
- تستخدم في طبقات إعادة التوزيع (RDL)في التغليف المروحي، تُستخدم رقائق النحاس لبناء طبقة إعادة التوزيع، وهي تقنية تُعيد توزيع مدخلات ومخرجات الشريحة على مساحة أكبر. تجعل الموصلية العالية والالتصاق الجيد لرقائق النحاس منها مادة مثالية لبناء طبقات إعادة التوزيع، مما يزيد من كثافة المدخلات والمخرجات ويدعم التكامل بين الشرائح المتعددة.
- تقليل الحجم وسلامة الإشارةيساعد استخدام رقائق النحاس في طبقات إعادة التوزيع على تقليل حجم العبوة مع تحسين سلامة نقل الإشارة وسرعتها، وهو أمر مهم بشكل خاص في الأجهزة المحمولة وتطبيقات الحوسبة عالية الأداء التي تتطلب أحجام عبوات أصغر وأداء أعلى.
- مشعات حرارية وقنوات حرارية من رقائق النحاسبفضل موصليتها الحرارية الممتازة، تُستخدم رقائق النحاس بكثرة في مشتتات الحرارة والقنوات الحرارية ومواد الواجهات الحرارية داخل تغليف الرقاقات، مما يُساعد على نقل الحرارة الناتجة عنها بسرعة إلى هياكل التبريد الخارجية. يُعد هذا التطبيق مهمًا بشكل خاص في الرقاقات عالية الطاقة والحزم التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة، مثل وحدات المعالجة المركزية (CPU) ووحدات معالجة الرسومات (GPU) وشرائح إدارة الطاقة.
- تستخدم في تقنية عبر السيليكون (TSV)في تقنيات تغليف الرقائق ثنائية ونصف الأبعاد وثلاثية الأبعاد، تُستخدم رقائق النحاس لإنشاء مادة حشو موصلة للفتحات السيليكونية، مما يوفر ترابطًا رأسيًا بين الرقائق. تجعل الموصلية العالية لرقائق النحاس وقابليتها للمعالجة منها مادة مفضلة في تقنيات التغليف المتقدمة هذه، حيث تدعم تكاملًا عالي الكثافة ومسارات إشارة أقصر، مما يُحسّن الأداء العام للنظام.
2. تغليف الشريحة القابلة للطي
3. تغليف إطار الرصاص
4. النظام في الحزمة (SiP)
5. التغليف المروحي
6. تطبيقات الإدارة الحرارية وتبديد الحرارة
7. تقنيات التغليف المتقدمة (مثل التغليف ثنائي الأبعاد وثلاثي الأبعاد)
بشكل عام، لا يقتصر استخدام رقائق النحاس في تغليف الرقائق على التوصيلات الموصلة التقليدية والإدارة الحرارية، بل يمتد إلى تقنيات التغليف الناشئة، مثل التغليف بالرقائق، والنظام داخل العبوة، والتغليف المروحي، والتغليف ثلاثي الأبعاد. وتلعب خصائص رقائق النحاس المتعددة الوظائف وأدائها الممتاز دورًا رئيسيًا في تحسين موثوقية وأداء وفعالية تكلفة تغليف الرقائق.
وقت النشر: ٢٠ سبتمبر ٢٠٢٤