تطبيقات رقائق النحاس في تغليف الرقائق

رقائق النحاستزداد أهمية هذه المادة في تغليف الرقائق الإلكترونية نظرًا لموصليتها الكهربائية والحرارية، وسهولة تصنيعها، وفعاليتها من حيث التكلفة. فيما يلي تحليل مفصل لتطبيقاتها المحددة في تغليف الرقائق الإلكترونية:

1. توصيل الأسلاك النحاسية

• بديل لسلك الذهب أو الألومنيومتقليديًا، تُستخدم أسلاك الذهب أو الألومنيوم في تغليف الرقائق الإلكترونية لتوصيل الدوائر الداخلية للرقاقة بالأطراف الخارجية. مع ذلك، ومع تطور تقنيات معالجة النحاس وانخفاض التكلفة، أصبحت رقائق وأسلاك النحاس خيارات شائعة. تبلغ الموصلية الكهربائية للنحاس حوالي 85-95% من موصلية الذهب، لكن تكلفته تُعادل عُشر تكلفة الذهب تقريبًا، مما يجعله خيارًا مثاليًا للأداء العالي والكفاءة الاقتصادية.
• أداء كهربائي مُحسّنتوفر تقنية توصيل الأسلاك النحاسية مقاومة أقل وتوصيلًا حراريًا أفضل في التطبيقات عالية التردد والتيار، مما يقلل بشكل فعال من فقد الطاقة في وصلات الرقائق الإلكترونية ويحسن الأداء الكهربائي العام. وبالتالي، فإن استخدام رقائق النحاس كمادة موصلة في عمليات التوصيل يمكن أن يعزز كفاءة التغليف وموثوقيته دون زيادة التكاليف.
• يستخدم في الأقطاب الكهربائية والنتوءات الدقيقةفي تقنية التغليف بتقنية الرقاقة المقلوبة، تُقلب الرقاقة بحيث تتصل نقاط الإدخال/الإخراج الموجودة على سطحها مباشرةً بالدائرة الكهربائية على ركيزة التغليف. تُستخدم رقائق النحاس لصنع الأقطاب الكهربائية والوصلات الدقيقة، والتي تُلحم مباشرةً بالركيزة. تضمن المقاومة الحرارية المنخفضة والتوصيلية العالية للنحاس نقلًا فعالًا للإشارات والطاقة.
• الموثوقية والإدارة الحراريةبفضل مقاومته الجيدة للهجرة الكهربائية وقوته الميكانيكية، يوفر النحاس موثوقية أفضل على المدى الطويل في ظل دورات حرارية وكثافات تيار متغيرة. إضافةً إلى ذلك، تساعد الموصلية الحرارية العالية للنحاس على تبديد الحرارة المتولدة أثناء تشغيل الشريحة بسرعة إلى الركيزة أو المشتت الحراري، مما يعزز قدرات إدارة الحرارة للعبوة.
• مادة إطار الرصاص: رقائق النحاسيُستخدم على نطاق واسع في تغليف الإطارات الموصلة، وخاصةً لتغليف أجهزة الطاقة. يوفر الإطار الموصل الدعم الهيكلي والتوصيل الكهربائي للرقاقة، مما يتطلب مواد ذات موصلية عالية وموصلية حرارية جيدة. تلبي رقائق النحاس هذه المتطلبات، مما يقلل تكاليف التغليف بشكل فعال مع تحسين تبديد الحرارة والأداء الكهربائي.
• تقنيات معالجة الأسطحفي التطبيقات العملية، تخضع رقائق النحاس عادةً لمعالجات سطحية مثل الطلاء بالنيكل أو القصدير أو الفضة لمنع الأكسدة وتحسين قابلية اللحام. وتعزز هذه المعالجات بدورها متانة وموثوقية رقائق النحاس في تغليف إطارات التوصيل.
• المواد الموصلة في وحدات متعددة الرقائقتدمج تقنية النظام داخل الحزمة عدة رقائق ومكونات سلبية في حزمة واحدة لتحقيق تكامل أعلى وكثافة وظيفية أكبر. تُستخدم رقائق النحاس لتصنيع الدوائر الداخلية المتصلة، وتعمل كمسار لتوصيل التيار. يتطلب هذا التطبيق أن تتمتع رقائق النحاس بموصلية عالية وخصائص فائقة الرقة لتحقيق أداء أفضل في مساحة تغليف محدودة.
• تطبيقات الترددات الراديوية والموجات المليمتريةيلعب رقائق النحاس دورًا حاسمًا في دوائر نقل الإشارات عالية التردد في أنظمة SiP، لا سيما في تطبيقات الترددات الراديوية (RF) والموجات المليمترية. تسمح خصائصه ذات الفقد المنخفض وموصليته الممتازة بتقليل توهين الإشارة بشكل فعال وتحسين كفاءة النقل في هذه التطبيقات عالية التردد.
• يستخدم في طبقات إعادة التوزيع (RDL)في تقنية التغليف المروحي، تُستخدم رقائق النحاس لبناء طبقة إعادة التوزيع، وهي تقنية تُعيد توزيع منافذ الإدخال/الإخراج للرقاقة على مساحة أكبر. تُعدّ رقائق النحاس مادة مثالية لبناء طبقات إعادة التوزيع بفضل موصليتها العالية وقوة تماسكها، مما يزيد من كثافة منافذ الإدخال/الإخراج ويدعم تكامل الرقاقات المتعددة.
• تقليل الحجم وسلامة الإشارةيساعد استخدام رقائق النحاس في طبقات إعادة التوزيع على تقليل حجم العبوة مع تحسين سلامة وسرعة نقل الإشارة، وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في الأجهزة المحمولة وتطبيقات الحوسبة عالية الأداء التي تتطلب أحجام عبوات أصغر وأداءً أعلى.
• مشتتات حرارية من رقائق النحاس وقنوات حراريةنظراً لموصليته الحرارية الممتازة، يُستخدم رقائق النحاس بكثرة في مشتتات الحرارة والقنوات الحرارية ومواد التوصيل الحراري داخل أغلفة الرقائق الإلكترونية، وذلك للمساعدة في نقل الحرارة المتولدة من الرقاقة بسرعة إلى هياكل التبريد الخارجية. ويكتسب هذا التطبيق أهمية خاصة في الرقائق والأغلفة عالية الطاقة التي تتطلب تحكماً دقيقاً في درجة الحرارة، مثل وحدات المعالجة المركزية ووحدات معالجة الرسومات ورقائق إدارة الطاقة.
• يستخدم في تقنية التوصيل عبر السيليكون (TSV)في تقنيات تغليف الرقائق ثنائية الأبعاد ونصف وثلاثية الأبعاد، تُستخدم رقائق النحاس لتكوين مادة حشو موصلة للوصلات الرأسية بين الرقائق، مما يوفر اتصالاً رأسياً بينها. وتجعل الموصلية العالية وسهولة معالجة رقائق النحاس منها مادةً مفضلة في هذه التقنيات المتقدمة، إذ تدعم تكاملاً عالي الكثافة ومسارات إشارة أقصر، مما يُحسّن أداء النظام بشكل عام.

2. تغليف رقائق التغليف

3. تغليف الإطار الرصاصي

4. نظام متكامل في حزمة (SiP)

5. عبوة قابلة للفتح

6. تطبيقات إدارة الحرارة وتبديدها

7. تقنيات التغليف المتقدمة (مثل التغليف ثنائي الأبعاد ونصف والتغليف ثلاثي الأبعاد)

بشكل عام، لا يقتصر استخدام رقائق النحاس في تغليف الرقائق على التوصيلات التقليدية وإدارة الحرارة، بل يمتد ليشمل تقنيات التغليف الحديثة مثل تقنية الرقائق المقلوبة، ونظام التغليف المتكامل، والتغليف المروحي، والتغليف ثلاثي الأبعاد. وتلعب الخصائص متعددة الوظائف والأداء الممتاز لرقائق النحاس دورًا محوريًا في تحسين موثوقية وكفاءة وفعالية تكلفة تغليف الرقائق.