チップパッケージにおける銅ホイルのアプリケーション

銅箔その電気伝導率、熱伝導率、処理可能性、および費用対効果のために、チップパッケージでますます重要になっています。チップパッケージにおける特定のアプリケーションの詳細な分析を次に示します。

1. 銅線結合

• 金またはアルミニウムワイヤの交換：従来、金またはアルミニウムのワイヤは、チップパッケージで使用されており、チップの内部回路を外部リードに電気的に接続していました。ただし、銅加工技術の進歩とコストに関する考慮事項により、銅ホイルと銅線は徐々に主流の選択肢になりつつあります。銅の電気伝導率は金の約85〜95％ですが、そのコストは約10分の1であり、高性能と経済的効率に理想的な選択肢となっています。
• 電気性能の向上：銅線結合は、高周波および高電流アプリケーションでの抵抗性が低く、熱伝導率が向上し、チップ相互接続の電力損失を効果的に削減し、全体的な電気性能を向上させます。したがって、銅ホイルを結合プロセスで導電性材料として使用すると、コストを増やすことなく包装効率と信頼性を高めることができます。
• 電極とマイクロバンプで使用されます：フリップチップパッケージでは、チップが反転して、表面の入力/出力（I/O）パッドがパッケージ基板の回路に直接接続されます。銅箔は、基板に直接はんだ付けされた電極とマイクロバンプの製造に使用されます。低熱抵抗と銅の高い導電率により、信号と電力の効率的な伝播が保証されます。
• 信頼性と熱管理：電気駆動と機械的強度に対する耐性が良好であるため、銅はさまざまな熱サイクルと電流密度の下での長期的な信頼性を向上させます。さらに、銅の高い熱伝導率は、チップ動作中に生成された熱を基板またはヒートシンクに急速に消散させ、パッケージの熱管理機能を高めます。
• リードフレーム素材: 銅箔特にパワーデバイスパッケージのために、リードフレームパッケージで広く使用されています。リードフレームは、チップの構造的サポートと電気接続を提供し、高い導電率と良好な熱伝導率を持つ材料が必要です。銅箔はこれらの要件を満たし、包装コストを効果的に削減しながら、熱散逸と電気性能を改善します。
• 表面処理技術：実際の用途では、銅箔はしばしばニッケル、スズ、または銀メッキなどの表面処理を受け、酸化を防ぎ、はんだしを改善します。これらの処理により、鉛フレームパッケージにおける銅ホイルの耐久性と信頼性がさらに向上します。
• マルチチップモジュールの導電性材料：System-in-Packageテクノロジーは、複数のチップとパッシブコンポーネントを単一のパッケージに統合して、より高い統合と機能密度を実現します。銅箔は、内部相互接続回路の製造に使用され、現在の伝導パスとして機能します。このアプリケーションでは、限られたパッケージングスペースでより高い性能を達成するために、高い導電率と超薄型特性を持つために銅ホイルが必要です。
• RFおよびミリ波アプリケーション：銅箔は、特に無線周波数（RF）およびミリメートル波アプリケーションの高周波信号伝送回路にも重要な役割を果たします。その低損失特性と優れた導電率により、信号減衰を効果的に減らし、これらの高周波アプリケーションの伝送効率を改善することができます。
• 再配布層（RDL）で使用：ファンアウトパッケージでは、銅ホイルを使用して、チップI/Oをより大きな領域に再分配する技術である再配布層を構築します。銅箔の高い導電率と良好な接着により、再分配層の構築、I/O密度の増加、マルチチップ統合のサポートに最適な材料になります。
• サイズの削減と信号の完全性：再配布層に銅箔を適用すると、パッケージのサイズを縮小しながら、信号伝送の整合性と速度を向上させます。これは、モバイルデバイスと、パッケージサイズのサイズとより高いパフォーマンスを必要とするモバイルデバイスと高性能コンピューティングアプリケーションで特に重要です。
• 銅ホイルのヒートシンクとサーマルチャネル：その優れた熱伝導率により、銅箔は、チップパッケージ内のヒートシンク、サーマルチャネル、および熱界面材料でよく使用され、チップによって生成された熱を外部冷却構造にすばやく転送するのに役立ちます。このアプリケーションは、CPU、GPU、電源管理チップなどの正確な温度制御を必要とする高電力チップとパッケージで特に重要です。
• スルーシリコン（TSV）テクノロジーを介して使用されています：2.5Dおよび3Dチップパッケージングテクノロジーでは、銅ホイルを使用して、シリコンバイアスの導電性充填材料を作成し、チップ間の垂直の相互接続を提供します。銅箔の高い導電率と加工性により、これらの高度なパッケージングテクノロジーで優先材料になり、より高い密度の統合とより短い信号パスをサポートし、それによりシステム全体のパフォーマンスが向上します。

2. フリップチップパッケージ

3. リードフレームパッケージ

4. System-in-Package（SIP）

5. ファンアウトパッケージ

6. 熱管理と熱散逸アプリケーション

7. 高度なパッケージングテクノロジー（2.5Dおよび3Dパッケージなど）

全体として、チップパッケージでの銅箔の適用は、従来の導電性接続と熱管理に限定されず、フリップチップ、システムインパッケージ、ファンアウトパッケージ、3Dパッケージなどの新興パッケージング技術に拡張されます。多機能特性と銅箔の優れた性能は、チップパッケージの信頼性、パフォーマンス、および費用対効果を改善する上で重要な役割を果たします。