銅箔導電性、熱伝導性、加工性、費用対効果の点から、チップパッケージングにおいてその重要性がますます高まっています。ここでは、チップパッケージングにおけるその特定のアプリケーションの詳細な分析を示します。
1. 銅線ボンディング
- 金またはアルミニウムワイヤーの代替品: 従来、チップのパッケージングでは、チップの内部回路を外部リードに電気的に接続するために金またはアルミニウムのワイヤが使用されてきました。しかし、銅の加工技術の進歩やコストの観点から、徐々に銅箔や銅線が主流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、価格は約10分の1であり、高性能と経済性を両立させるのに最適です。
- 強化された電気的性能: 銅線ボンディングは、高周波および大電流アプリケーションにおいて抵抗が低く、熱伝導率が優れているため、チップの相互接続における電力損失が効果的に低減され、全体的な電気的性能が向上します。したがって、接合プロセスで導電性材料として銅箔を使用すると、コストを増加させることなく実装効率と信頼性を向上させることができます。
- 電極やマイクロバンプに使用: フリップチップ パッケージングでは、チップが反転され、その表面の入力/出力 (I/O) パッドがパッケージ基板上の回路に直接接続されます。銅箔は電極とマイクロバンプの作成に使用され、基板に直接はんだ付けされます。銅の低い熱抵抗と高い伝導率により、信号と電力の効率的な伝送が保証されます。
- 信頼性と熱管理: 銅は、エレクトロマイグレーションに対する優れた耐性と機械的強度により、さまざまな熱サイクルや電流密度の下でも優れた長期信頼性を提供します。さらに、銅の高い熱伝導率は、チップの動作中に生成される熱を基板またはヒートシンクに迅速に放散するのに役立ち、パッケージの熱管理機能を強化します。
- リードフレーム材質: 銅箔リードフレームのパッケージング、特にパワーデバイスのパッケージングに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的接続を提供するため、高伝導性と良好な熱伝導性を備えた材料が必要です。銅箔はこれらの要件を満たし、熱放散と電気的性能を向上させながらパッケージングコストを効果的に削減します。
- 表面処理技術: 実際の用途では、酸化を防止し、はんだ付け性を向上させるために、銅箔にニッケル、錫、銀メッキなどの表面処理が施されることがよくあります。これらの処理により、リードフレームパッケージの銅箔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: システムインパッケージ技術は、複数のチップと受動部品を単一のパッケージに統合し、より高い集積度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、電流の伝導経路として機能します。この用途では、限られた実装スペースでより高い性能を達成するために、銅箔に高い導電性と極薄特性が求められます。
- RF およびミリ波アプリケーション: 銅箔は、SiP の高周波信号伝送回路、特に無線周波数 (RF) およびミリ波アプリケーションでも重要な役割を果たします。低損失特性と優れた導電性により、信号の減衰を効果的に低減し、これらの高周波用途での伝送効率を向上させることができます。
- 再配布層 (RDL) で使用される: ファンアウト パッケージングでは、チップ I/O をより広い領域に再分配する技術である再分配層の構築に銅箔が使用されます。銅箔は高い導電率と優れた接着力を備えているため、再配線層の構築、I/O 密度の向上、マルチチップ統合のサポートに理想的な材料となっています。
- サイズの縮小とシグナルインテグリティ：再配線層に銅箔を適用することで、信号伝送の完全性と速度を向上させながらパッケージ サイズを縮小することができます。これは、より小さなパッケージ 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 デバイスやハイパフォーマンス コンピューティング アプリケーションにおいて特に重要です。
- 銅箔ヒートシンクと熱チャネル: 銅箔はその優れた熱伝導率により、チップによって生成された熱を外部の冷却構造に迅速に伝達するために、チップパッケージ内のヒートシンク、サーマルチャネル、およびサーマルインターフェース材料によく使用されます。このアプリケーションは、CPU、GPU、電源管理チップなど、正確な温度制御が必要な高出力チップやパッケージで特に重要です。
- シリコン貫通ビア (TSV) テクノロジーで使用: 2.5D および 3D チップ パッケージング テクノロジでは、銅箔を使用してシリコン貫通ビア用の導電性充填材料が作成され、チップ間の垂直相互接続が提供されます。銅箔は高い導電性と加工性を備えているため、これらの先進的なパッケージング技術で推奨される材料となっており、より高密度な集積化とより短い信号経路をサポートし、それによって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ング
3. リードフレームのパッケージング
4. システムインパッケージ (SiP)
5. ファンアウトパッケージング
6. 熱管理および放熱アプリケーション
7. 高度なパッケージング技術 (2.5D および 3D パッケージングなど)
全体として、チップパッケージングにおける銅箔の応用は、従来の導電接続や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ング、および 3D パッケージングなどの新しいパッケージング技術にも拡張されています。銅箔の多機能特性と優れた性能は、チップパッケージングの信頼性、性能、費用対効果を向上させる上で重要な役割を果たします。
投稿日時: 2024 年 9 月 20 日