احباط النحاسأصبحت ذات أهمية متزايدة في تغليف الرقائق بسبب التوصيل الكهربائي، والتوصيل الحراري، وقابلية المعالجة، وفعالية التكلفة. فيما يلي تحليل مفصل لتطبيقاته المحددة في تغليف الرقائق:
1. ربط الأسلاك النحاسية
- بديل لسلك الذهب أو الألومنيوم: تقليديًا، تم استخدام أسلاك الذهب أو الألومنيوم في تغليف الرقائق لتوصيل الدوائر الداخلية للرقاقة كهربائيًا بالأسلاك الخارجية. ومع ذلك، مع التقدم في تكنولوجيا معالجة النحاس واعتبارات التكلفة، أصبحت رقائق النحاس والأسلاك النحاسية تدريجيًا من الخيارات السائدة. تبلغ الموصلية الكهربائية للنحاس ما يقرب من 85-95% من الذهب، ولكن تكلفته حوالي العُشر، مما يجعله خيارًا مثاليًا للأداء العالي والكفاءة الاقتصادية.
- تعزيز الأداء الكهربائي: يوفر ربط الأسلاك النحاسية مقاومة أقل وموصلية حرارية أفضل في التطبيقات عالية التردد والتيار العالي، مما يقلل بشكل فعال من فقدان الطاقة في التوصيلات البينية للرقائق ويحسن الأداء الكهربائي العام. وبالتالي، فإن استخدام رقائق النحاس كمادة موصلة في عمليات الربط يمكن أن يعزز كفاءة التغليف وموثوقيته دون زيادة التكاليف.
- المستخدمة في الأقطاب الكهربائية والمطبات الصغيرة: في عبوة الشريحة، يتم قلب الشريحة بحيث تكون منصات الإدخال/الإخراج (I/O) الموجودة على سطحها متصلة مباشرة بالدائرة الموجودة على ركيزة الحزمة. يتم استخدام رقائق النحاس في صناعة الأقطاب الكهربائية والمطبات الدقيقة، والتي يتم لحامها مباشرة بالركيزة. تضمن المقاومة الحرارية المنخفضة والموصلية العالية للنحاس النقل الفعال للإشارات والطاقة.
- الموثوقية والإدارة الحرارية: نظرًا لمقاومته الجيدة للهجرة الكهربائية والقوة الميكانيكية، يوفر النحاس موثوقية أفضل على المدى الطويل في ظل دورات حرارية وكثافات تيار مختلفة. بالإضافة إلى ذلك، تساعد الموصلية الحرارية العالية للنحاس على تبديد الحرارة المتولدة أثناء تشغيل الرقاقة بسرعة إلى الركيزة أو المشتت الحراري، مما يعزز قدرات الإدارة الحرارية للحزمة.
- مادة الإطار الرصاص: احباط النحاسيستخدم على نطاق واسع في تغليف إطار الرصاص، خاصة لتغليف أجهزة الطاقة. يوفر إطار الرصاص الدعم الهيكلي والتوصيل الكهربائي للرقاقة، مما يتطلب مواد ذات موصلية عالية وموصلية حرارية جيدة. تلبي رقائق النحاس هذه المتطلبات، مما يقلل بشكل فعال من تكاليف التغليف مع تحسين التبديد الحراري والأداء الكهربائي.
- تقنيات المعالجة السطحية: في التطبيقات العملية، غالبًا ما تخضع رقائق النحاس لمعالجات سطحية مثل طلاء النيكل أو القصدير أو الفضة لمنع الأكسدة وتحسين قابلية اللحام. تعمل هذه المعالجات على تعزيز متانة وموثوقية رقائق النحاس في عبوات إطار الرصاص.
- المواد الموصلة في الوحدات متعددة الرقائق: تعمل تقنية النظام داخل الحزمة على دمج شرائح متعددة ومكونات سلبية في حزمة واحدة لتحقيق تكامل أعلى وكثافة وظيفية. يتم استخدام رقائق النحاس لتصنيع دوائر مترابطة داخلية وتكون بمثابة مسار لتوصيل التيار. يتطلب هذا التطبيق أن تتمتع رقائق النحاس بموصلية عالية وخصائص رفيعة جدًا لتحقيق أداء أعلى في مساحة التعبئة المحدودة.
- تطبيقات الترددات اللاسلكية والموجات المليمترية: تلعب رقائق النحاس أيضًا دورًا حاسمًا في دوائر نقل الإشارات عالية التردد في SiP، خاصة في تطبيقات الترددات الراديوية (RF) والموجات المليمترية. تسمح خصائص الخسارة المنخفضة والتوصيل الممتاز لها بتقليل توهين الإشارة بشكل فعال وتحسين كفاءة الإرسال في هذه التطبيقات عالية التردد.
- المستخدمة في طبقات إعادة التوزيع (RDL): في التغليف المروحي، يتم استخدام رقائق النحاس لبناء طبقة إعادة التوزيع، وهي تقنية تعيد توزيع الإدخال/الإخراج للرقاقة على مساحة أكبر. إن الموصلية العالية والالتصاق الجيد لرقائق النحاس تجعلها مادة مثالية لبناء طبقات إعادة التوزيع، وزيادة كثافة الإدخال/الإخراج ودعم التكامل متعدد الشرائح.
- تقليل الحجم وسلامة الإشارة: يساعد تطبيق رقائق النحاس في طبقات إعادة التوزيع على تقليل حجم العبوة مع تحسين سلامة وسرعة نقل الإشارة، وهو أمر مهم بشكل خاص في الأجهزة المحمولة وتطبيقات الحوسبة عالية الأداء التي تتطلب أحجام عبوات أصغر وأداء أعلى.
- المصارف الحرارية المصنوعة من رقائق النحاس والقنوات الحرارية: نظرًا للتوصيل الحراري الممتاز، غالبًا ما يتم استخدام رقائق النحاس في المشتتات الحرارية والقنوات الحرارية ومواد الواجهة الحرارية داخل عبوات الشرائح للمساعدة في نقل الحرارة الناتجة عن الشريحة بسرعة إلى هياكل التبريد الخارجية. يعد هذا التطبيق مهمًا بشكل خاص في الرقائق والحزم عالية الطاقة التي تتطلب تحكمًا دقيقًا في درجة الحرارة، مثل وحدات المعالجة المركزية (CPUs) ووحدات معالجة الرسومات (GPU) وشرائح إدارة الطاقة.
- تستخدم في تقنية عبر السيليكون (TSV).: في تقنيات تعبئة الرقائق ثنائية الأبعاد وثلاثية الأبعاد، يتم استخدام رقائق النحاس لإنشاء مادة تعبئة موصلة للمنافذ عبر السيليكون، مما يوفر اتصالاً عموديًا بين الرقائق. إن الموصلية العالية وقابلية المعالجة لرقائق النحاس تجعلها مادة مفضلة في تقنيات التغليف المتقدمة هذه، مما يدعم تكامل الكثافة العالية ومسارات الإشارة الأقصر، وبالتالي تعزيز الأداء العام للنظام.
2. تغليف الوجه بالرقاقة
3. تغليف إطار الرصاص
4. النظام الموجود في الحزمة (SiP)
5. التعبئة والتغليف مروحة خارج
6. تطبيقات الإدارة الحرارية وتبديد الحرارة
7. تقنيات التغليف المتقدمة (مثل التغليف ثنائي الأبعاد وثلاثي الأبعاد)
بشكل عام، لا يقتصر تطبيق رقائق النحاس في تغليف الرقائق على التوصيلات الموصلة التقليدية والإدارة الحرارية، بل يمتد إلى تقنيات التغليف الناشئة مثل الرقاقة القلابة، والنظام داخل العبوة، والتعبئة المروحية، والتعبئة ثلاثية الأبعاد. تلعب الخصائص متعددة الوظائف والأداء الممتاز لرقائق النحاس دورًا رئيسيًا في تحسين الموثوقية والأداء والفعالية من حيث التكلفة لتغليف الرقائق.
وقت النشر: 20 سبتمبر 2024