चिप पैकेजिंग में कॉपर फॉइल के अनुप्रयोग

तांबे की पन्नीअपनी विद्युत चालकता, तापीय चालकता, सुगम प्रसंस्करण क्षमता और लागत-प्रभावशीलता के कारण चिप पैकेजिंग में इसका महत्व लगातार बढ़ता जा रहा है। चिप पैकेजिंग में इसके विशिष्ट अनुप्रयोगों का विस्तृत विश्लेषण यहाँ दिया गया है:

1. कॉपर वायर बॉन्डिंग

• सोने या एल्युमीनियम के तार का विकल्पपरंपरागत रूप से, चिप की आंतरिक सर्किट्री को बाहरी तारों से विद्युत रूप से जोड़ने के लिए चिप पैकेजिंग में सोने या एल्यूमीनियम के तारों का उपयोग किया जाता रहा है। हालांकि, तांबे की प्रसंस्करण तकनीक में प्रगति और लागत संबंधी विचारों के कारण, तांबे की पन्नी और तांबे के तार धीरे-धीरे मुख्यधारा के विकल्प बनते जा रहे हैं। तांबे की विद्युत चालकता सोने की तुलना में लगभग 85-95% है, लेकिन इसकी लागत लगभग दस गुना है, जो इसे उच्च प्रदर्शन और आर्थिक दक्षता के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती है।
• बेहतर विद्युत प्रदर्शनकॉपर वायर बॉन्डिंग उच्च आवृत्ति और उच्च धारा वाले अनुप्रयोगों में कम प्रतिरोध और बेहतर तापीय चालकता प्रदान करती है, जिससे चिप इंटरकनेक्शन में बिजली की हानि प्रभावी रूप से कम होती है और समग्र विद्युत प्रदर्शन में सुधार होता है। इस प्रकार, बॉन्डिंग प्रक्रियाओं में चालक सामग्री के रूप में कॉपर फॉइल का उपयोग लागत बढ़ाए बिना पैकेजिंग दक्षता और विश्वसनीयता को बढ़ा सकता है।
• इलेक्ट्रोड और माइक्रो-बम्प्स में प्रयुक्तफ्लिप-चिप पैकेजिंग में, चिप को इस प्रकार पलटा जाता है कि उसकी सतह पर मौजूद इनपुट/आउटपुट (I/O) पैड सीधे पैकेज सब्सट्रेट पर स्थित सर्किट से जुड़ जाते हैं। इलेक्ट्रोड और माइक्रो-बम्प्स बनाने के लिए कॉपर फॉइल का उपयोग किया जाता है, जिन्हें सीधे सब्सट्रेट पर सोल्डर किया जाता है। कॉपर का कम तापीय प्रतिरोध और उच्च चालकता सिग्नल और पावर के कुशल संचरण को सुनिश्चित करती है।
• विश्वसनीयता और तापीय प्रबंधनविद्युत स्थानांतरण के प्रति इसके अच्छे प्रतिरोध और यांत्रिक मजबूती के कारण, तांबा विभिन्न तापीय चक्रों और धारा घनत्वों के तहत बेहतर दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, तांबे की उच्च तापीय चालकता चिप संचालन के दौरान उत्पन्न ऊष्मा को सब्सट्रेट या हीट सिंक तक तेजी से फैलाने में मदद करती है, जिससे पैकेज की तापीय प्रबंधन क्षमता में वृद्धि होती है।
• लीड फ्रेम सामग्री: तांबे की पन्नीकॉपर फॉयल का व्यापक रूप से लीड फ्रेम पैकेजिंग में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से पावर डिवाइस पैकेजिंग में। लीड फ्रेम चिप को संरचनात्मक सहारा और विद्युत कनेक्शन प्रदान करता है, जिसके लिए उच्च चालकता और अच्छी तापीय चालकता वाले पदार्थों की आवश्यकता होती है। कॉपर फॉयल इन आवश्यकताओं को पूरा करता है, जिससे पैकेजिंग लागत में प्रभावी रूप से कमी आती है और साथ ही तापीय अपव्यय और विद्युत प्रदर्शन में सुधार होता है।
• सतह उपचार तकनीकेंव्यवहारिक अनुप्रयोगों में, ऑक्सीकरण को रोकने और सोल्डर करने की क्षमता को बेहतर बनाने के लिए तांबे की पन्नी पर अक्सर निकल, टिन या चांदी की परत चढ़ाई जाती है। ये उपचार लेड फ्रेम पैकेजिंग में तांबे की पन्नी की मजबूती और विश्वसनीयता को और बढ़ाते हैं।
• मल्टी-चिप मॉड्यूल में चालक सामग्रीसिस्टम-इन-पैकेज तकनीक कई चिप्स और निष्क्रिय घटकों को एक ही पैकेज में एकीकृत करती है, जिससे उच्च एकीकरण और कार्यात्मक घनत्व प्राप्त होता है। आंतरिक इंटरकनेक्टिंग सर्किट के निर्माण और करंट प्रवाह पथ के रूप में कॉपर फॉयल का उपयोग किया जाता है। इस अनुप्रयोग के लिए कॉपर फॉयल में उच्च चालकता और अति-पतलेपन की विशेषताएँ होनी आवश्यक हैं ताकि सीमित पैकेजिंग स्थान में उच्च प्रदर्शन प्राप्त किया जा सके।
• आरएफ और मिलीमीटर-वेव अनुप्रयोगकॉपर फॉयल उच्च आवृत्ति सिग्नल संचरण परिपथों में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से रेडियो आवृत्ति (आरएफ) और मिलीमीटर-वेव अनुप्रयोगों में। इसकी कम हानि और उत्कृष्ट चालकता सिग्नल क्षीणन को प्रभावी ढंग से कम करने और इन उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में संचरण दक्षता में सुधार करने में सहायक होती है।
• पुनर्वितरण परतों (आरडीएल) में प्रयुक्तफैन-आउट पैकेजिंग में, चिप के इनपुट/आउटपुट को बड़े क्षेत्र में वितरित करने वाली तकनीक, कॉपर फॉयल का उपयोग पुनर्वितरण परत के निर्माण के लिए किया जाता है। कॉपर फॉयल की उच्च चालकता और अच्छी आसंजन क्षमता इसे पुनर्वितरण परतों के निर्माण के लिए एक आदर्श सामग्री बनाती है, जिससे इनपुट/आउटपुट घनत्व बढ़ता है और मल्टी-चिप एकीकरण को समर्थन मिलता है।
• आकार में कमी और सिग्नल अखंडतापुनर्वितरण परतों में तांबे की पन्नी का उपयोग पैकेज के आकार को कम करने में मदद करता है, साथ ही सिग्नल संचरण की अखंडता और गति में सुधार करता है, जो विशेष रूप से मोबाइल उपकरणों और उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है, जिन्हें छोटे पैकेजिंग आकार और उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।
• कॉपर फॉइल हीट सिंक और थर्मल चैनलअपनी उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण, चिप पैकेजिंग के भीतर हीट सिंक, थर्मल चैनल और थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री में कॉपर फ़ॉइल का उपयोग अक्सर किया जाता है ताकि चिप द्वारा उत्पन्न गर्मी को बाहरी शीतलन संरचनाओं में तेज़ी से स्थानांतरित किया जा सके। यह अनुप्रयोग विशेष रूप से उच्च-शक्ति वाले चिप्स और सटीक तापमान नियंत्रण की आवश्यकता वाले पैकेजों में महत्वपूर्ण है, जैसे कि सीपीयू, जीपीयू और पावर मैनेजमेंट चिप्स।
• थ्रू-सिलिकॉन वाया (टीएसवी) तकनीक में प्रयुक्त2.5D और 3D चिप पैकेजिंग तकनीकों में, सिलिकॉन के आर-पार बने छिद्रों के लिए प्रवाहकीय भराव सामग्री बनाने के लिए तांबे की पन्नी का उपयोग किया जाता है, जिससे चिप्स के बीच ऊर्ध्वाधर अंतर्संबंध स्थापित होता है। तांबे की पन्नी की उच्च चालकता और सुगम प्रसंस्करण क्षमता इसे इन उन्नत पैकेजिंग तकनीकों में एक पसंदीदा सामग्री बनाती है, जो उच्च घनत्व एकीकरण और छोटे सिग्नल पथों का समर्थन करती है, जिससे समग्र सिस्टम प्रदर्शन में सुधार होता है।

2. फ्लिप-चिप पैकेजिंग

3. लीड फ्रेम पैकेजिंग

4. सिस्टम-इन-पैकेज (एसआईपी)

5. फैन-आउट पैकेजिंग

6. थर्मल प्रबंधन और ऊष्मा अपव्यय अनुप्रयोग

7. उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियां (जैसे 2.5डी और 3डी पैकेजिंग)

कुल मिलाकर, चिप पैकेजिंग में कॉपर फॉइल का उपयोग पारंपरिक चालक कनेक्शन और थर्मल प्रबंधन तक ही सीमित नहीं है, बल्कि फ्लिप-चिप, सिस्टम-इन-पैकेज, फैन-आउट पैकेजिंग और 3डी पैकेजिंग जैसी उभरती हुई पैकेजिंग तकनीकों तक भी फैला हुआ है। कॉपर फॉइल के बहुक्रियात्मक गुण और उत्कृष्ट प्रदर्शन चिप पैकेजिंग की विश्वसनीयता, प्रदर्शन और लागत-प्रभावशीलता को बेहतर बनाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।