Vaskfooliumi rakendused kiibipakendites

Vaskfooliumon oma elektrijuhtivuse, soojusjuhtivuse, töödeldavuse ja kuluefektiivsuse tõttu muutumas kiibipakendites järjest olulisemaks. Siin on üksikasjalik analüüs selle konkreetsete rakenduste kohta kiibipakendis:

1. Vasktraadi liimimine

• Kuld- või alumiiniumtraadi asendus: Traditsiooniliselt on kiibi pakendites kasutatud kuld- või alumiiniumtraate, et ühendada kiibi sisemine vooluring väliste juhtmetega. Kuid vase töötlemise tehnoloogia arengu ja kulukaalutluste tõttu on vaskfoolium ja vasktraat järk-järgult muutumas tavapärasteks valikuteks. Vase elektrijuhtivus on ligikaudu 85–95% kulla omast, kuid selle maksumus on umbes kümnendik, mistõttu on see ideaalne valik suure jõudluse ja majandusliku efektiivsuse saavutamiseks.
• Täiustatud elektriline jõudlus: Vasktraadi sidumine pakub madalamat takistust ja paremat soojusjuhtivust kõrgsageduslike ja suure vooluga rakendustes, vähendades tõhusalt voolukadu kiibi ühendustes ja parandades üldist elektrilist jõudlust. Seega võib vaskfooliumi kasutamine sidumisprotsessides juhtiva materjalina suurendada pakendamise tõhusust ja töökindlust ilma kulusid suurendamata.
• Kasutatakse elektroodides ja mikromuhvides: Flip-chip-pakendis on kiip ümber pööratud nii, et selle pinnal olevad sisend/väljund (I/O) padjad on otse ühendatud pakendi põhimiku vooluringiga. Vaskfooliumist kasutatakse elektroodide ja mikrokonaruste valmistamiseks, mis joodetakse otse aluspinnale. Vase madal soojustakistus ja kõrge juhtivus tagavad tõhusa signaalide ja võimsuse edastamise.
• Töökindlus ja soojusjuhtimine: Tänu oma heale vastupidavusele elektromigratsioonile ja mehaanilisele tugevusele tagab vask parema pikaajalise töökindluse erinevate termiliste tsüklite ja voolutiheduse korral. Lisaks aitab vase kõrge soojusjuhtivus kiiresti hajutada kiibi töötamise ajal tekkivat soojust aluspinnale või jahutusradiaatorile, parandades pakendi soojusjuhtimise võimalusi.
• Plii raami materjal: Vaskfooliumkasutatakse laialdaselt pliiraami pakendites, eriti toiteseadmete pakendamiseks. Juhtraam pakub kiibile konstruktsioonilist tuge ja elektriühendust, mis nõuab kõrge juhtivuse ja hea soojusjuhtivusega materjale. Vaskfoolium vastab nendele nõuetele, vähendades tõhusalt pakendamiskulusid, parandades samal ajal soojuse hajumist ja elektrilist jõudlust.
• Pinnatöötluse tehnikad: Praktilistes rakendustes töödeldakse vaskfooliumi sageli pinnatöötlusega, näiteks nikli-, tina- või hõbedaga, et vältida oksüdeerumist ja parandada joodetavust. Need töötlused suurendavad veelgi pliiraami pakendis oleva vaskfooliumi vastupidavust ja töökindlust.
• Juhtiv materjal mitmekiibilistes moodulites: Süsteemi-paketis tehnoloogia integreerib mitu kiipi ja passiivseid komponente ühte paketti, et saavutada suurem integreeritus ja funktsionaalne tihedus. Vaskfooliumit kasutatakse sisemiste ühendusahelate valmistamiseks ja see toimib voolu juhtivateena. See rakendus nõuab, et vaskfooliumil oleks kõrge juhtivus ja üliõhukesed omadused, et saavutada suurem jõudlus piiratud pakendiruumis.
• RF ja millimeeterlaine rakendused: Vaskfoolium mängib üliolulist rolli ka SiP kõrgsageduslike signaaliedastusahelates, eriti raadiosageduslike (RF) ja millimeeterlainete rakendustes. Selle madala kadu omadused ja suurepärane juhtivus võimaldavad tõhusalt vähendada signaali sumbumist ja parandada edastustõhusust nendes kõrgsageduslikes rakendustes.
• Kasutatakse ümberjaotuskihtides (RDL): Väljavenitatavas pakendis kasutatakse ümberjaotuskihi konstrueerimiseks vaskfooliumi – tehnoloogiat, mis jaotab kiibi sisend-/väljundi suuremale alale ümber. Vaskfooliumi kõrge juhtivus ja hea nakkuvus muudavad selle ideaalseks materjaliks ümberjaotuskihtide ehitamiseks, sisend-/väljundtiheduse suurendamiseks ja mitme kiibi integreerimise toetamiseks.
• Suuruse vähendamine ja signaali terviklikkus: Vaskfooliumi kasutamine ümberjaotuskihtides aitab vähendada pakendi suurust, parandades samal ajal signaali edastamise terviklikkust ja kiirust, mis on eriti oluline mobiilseadmetes ja suure jõudlusega andmetöötlusrakendustes, mis nõuavad väiksemat pakendi suurust ja suuremat jõudlust.
• Vaskfooliumist jahutusradiaatorid ja termilised kanalid: Tänu oma suurepärasele soojusjuhtivusele kasutatakse vaskfooliumi sageli jahutusradiaatorites, termokanalites ja kiibipakendites olevates termilise liidese materjalides, et aidata kiibi tekitatud soojust kiiresti välistele jahutusstruktuuridele üle kanda. See rakendus on eriti oluline suure võimsusega kiipide ja täpset temperatuuri reguleerimist nõudvate pakettide puhul, nagu CPU-d, GPU-d ja toitehalduskiibid.
• Kasutatakse TSV (Through-Silicon Via) tehnoloogias: 2,5D ja 3D kiipide pakendamise tehnoloogiates kasutatakse vaskfooliumit juhtiva täitematerjali loomiseks läbiva räni kaudu, tagades kiipide vahel vertikaalse ühenduse. Vaskfooliumi kõrge juhtivus ja töödeldavus muudavad selle nendes täiustatud pakkimistehnoloogiates eelistatud materjaliks, toetades suurema tihedusega integreerimist ja lühemaid signaaliteid, parandades seeläbi süsteemi üldist jõudlust.

2. Flip-Chip pakend

3. Plii raami pakend

4. System-in-Package (SiP)

5. Fan-Out pakend

6. Soojusjuhtimise ja soojuse hajumise rakendused

7. Täiustatud pakkimistehnoloogiad (nt 2.5D ja 3D pakkimine)

Üldiselt ei piirdu vaskfooliumi kasutamine kiibipakendites traditsiooniliste juhtivate ühenduste ja soojusjuhtimisega, vaid laieneb ka uutele pakendamistehnoloogiatele, nagu klappkiip, süsteem-pakendis, ventileeritav pakend ja 3D-pakend. Vaskfooliumi multifunktsionaalsed omadused ja suurepärane jõudlus mängivad võtmerolli kiibipakendite töökindluse, jõudluse ja kulutõhususe parandamisel.