चिप पैकेजिंग में तांबे की पन्नी के अनुप्रयोग

तांबे की पन्नीइसकी विद्युत चालकता, तापीय चालकता, प्रक्रिया और लागत-प्रभावशीलता के कारण चिप पैकेजिंग में तेजी से महत्वपूर्ण हो रहा है। यहां चिप पैकेजिंग में इसके विशिष्ट अनुप्रयोगों का विस्तृत विश्लेषण किया गया है:

1. तांबे का तार संबंध

• सोने या एल्यूमीनियम तार के लिए प्रतिस्थापन: परंपरागत रूप से, चिप पैकेजिंग में सोने या एल्यूमीनियम तारों का उपयोग चिप के आंतरिक सर्किटरी को बाहरी लीड से जोड़ने के लिए किया गया है। हालांकि, तांबे प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और लागत के विचारों में प्रगति के साथ, तांबे की पन्नी और तांबे के तार धीरे -धीरे मुख्यधारा के विकल्प बन रहे हैं। कॉपर की विद्युत चालकता सोने की लगभग 85-95% है, लेकिन इसकी लागत लगभग एक-दसवीं है, जिससे यह उच्च प्रदर्शन और आर्थिक दक्षता के लिए एक आदर्श विकल्प है।
• बिजली का प्रदर्शन: कॉपर वायर बॉन्डिंग उच्च-आवृत्ति और उच्च-वर्तमान अनुप्रयोगों में कम प्रतिरोध और बेहतर थर्मल चालकता प्रदान करता है, प्रभावी रूप से चिप इंटरकनेक्ट्स में बिजली के नुकसान को कम करता है और समग्र विद्युत प्रदर्शन में सुधार करता है। इस प्रकार, बॉन्डिंग प्रक्रियाओं में एक प्रवाहकीय सामग्री के रूप में तांबे की पन्नी का उपयोग करके लागत में वृद्धि के बिना पैकेजिंग दक्षता और विश्वसनीयता बढ़ा सकती है।
• इलेक्ट्रोड और माइक्रो-बम्प्स में उपयोग किया जाता है: फ्लिप-चिप पैकेजिंग में, चिप को फ़्लिप किया जाता है ताकि इसकी सतह पर इनपुट/आउटपुट (I/O) पैड पैकेज सब्सट्रेट पर सर्किट से सीधे जुड़े हों। कॉपर पन्नी का उपयोग इलेक्ट्रोड और माइक्रो-बम्प्स बनाने के लिए किया जाता है, जो सीधे सब्सट्रेट के लिए मिलान होते हैं। कम थर्मल प्रतिरोध और तांबे की उच्च चालकता संकेतों और शक्ति के कुशल संचरण को सुनिश्चित करती है।
• विश्वसनीयता और थर्मल प्रबंधन: इलेक्ट्रोमिग्रेशन और यांत्रिक शक्ति के लिए अपने अच्छे प्रतिरोध के कारण, कॉपर अलग-अलग थर्मल चक्रों और वर्तमान घनत्वों के तहत बेहतर दीर्घकालिक विश्वसनीयता प्रदान करता है। इसके अतिरिक्त, कॉपर की उच्च थर्मल चालकता सब्सट्रेट या हीट सिंक के लिए चिप ऑपरेशन के दौरान उत्पन्न गर्मी को तेजी से फैलाने में मदद करती है, जिससे पैकेज की थर्मल प्रबंधन क्षमताओं को बढ़ाया जाता है।
• लीड फ्रेम सामग्री: तांबे की पन्नीव्यापक रूप से लीड फ्रेम पैकेजिंग में उपयोग किया जाता है, विशेष रूप से पावर डिवाइस पैकेजिंग के लिए। लीड फ्रेम चिप के लिए संरचनात्मक समर्थन और विद्युत कनेक्शन प्रदान करता है, जिसमें उच्च चालकता और अच्छी थर्मल चालकता के साथ सामग्री की आवश्यकता होती है। कॉपर पन्नी इन आवश्यकताओं को पूरा करता है, थर्मल अपव्यय और विद्युत प्रदर्शन में सुधार करते हुए पैकेजिंग लागत को प्रभावी ढंग से कम करता है।
• सतह उपचार तकनीक: व्यावहारिक अनुप्रयोगों में, तांबे की पन्नी अक्सर ऑक्सीकरण को रोकने और सोटर्बिलिटी में सुधार करने के लिए निकेल, टिन, या चांदी चढ़ाना जैसे सतह उपचार से गुजरती है। ये उपचार लीड फ्रेम पैकेजिंग में तांबे की पन्नी की स्थायित्व और विश्वसनीयता को और बढ़ाते हैं।
• बहु-चिप मॉड्यूल में प्रवाहकीय सामग्री: सिस्टम-इन-पैकेज तकनीक उच्च एकीकरण और कार्यात्मक घनत्व को प्राप्त करने के लिए एक एकल पैकेज में कई चिप्स और निष्क्रिय घटकों को एकीकृत करती है। कॉपर पन्नी का उपयोग आंतरिक इंटरकनेक्टिंग सर्किट बनाने और एक वर्तमान चालन पथ के रूप में काम करने के लिए किया जाता है। इस एप्लिकेशन को सीमित पैकेजिंग स्पेस में उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए उच्च चालकता और अल्ट्रा-पतली विशेषताओं के लिए तांबे की पन्नी की आवश्यकता होती है।
• आरएफ और मिलीमीटर-लहर अनुप्रयोग: कॉपर पन्नी भी एसआईपी में उच्च-आवृत्ति सिग्नल ट्रांसमिशन सर्किट में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से रेडियो आवृत्ति (आरएफ) और मिलीमीटर-वेव अनुप्रयोगों में। इसकी कम हानि विशेषताओं और उत्कृष्ट चालकता ने इसे सिग्नल क्षीणन को प्रभावी ढंग से कम करने और इन उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में संचरण दक्षता में सुधार करने की अनुमति दी।
• पुनर्वितरण परतों में उपयोग किया जाता है (RDL): फैन-आउट पैकेजिंग में, कॉपर पन्नी का उपयोग पुनर्वितरण परत का निर्माण करने के लिए किया जाता है, एक ऐसी तकनीक जो चिप I/O को एक बड़े क्षेत्र में पुनर्वितरित करती है। तांबे की पन्नी की उच्च चालकता और अच्छा आसंजन इसे पुनर्वितरण परतों के निर्माण, I/O घनत्व को बढ़ाने और मल्टी-चिप एकीकरण का समर्थन करने के लिए एक आदर्श सामग्री बनाता है।
• आकार में कमी और संकेत अखंडता: पुनर्वितरण परतों में तांबे की पन्नी का अनुप्रयोग सिग्नल ट्रांसमिशन अखंडता और गति में सुधार करते हुए पैकेज के आकार को कम करने में मदद करता है, जो विशेष रूप से मोबाइल उपकरणों और उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग अनुप्रयोगों में महत्वपूर्ण है, जिनके लिए छोटे पैकेजिंग आकार और उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।
• कॉपर पन्नी हीट सिंक और थर्मल चैनल: इसकी उत्कृष्ट थर्मल चालकता के कारण, तांबे की पन्नी का उपयोग अक्सर हीट सिंक, थर्मल चैनलों और थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री में चिप पैकेजिंग के भीतर किया जाता है ताकि चिप द्वारा बाहरी शीतलन संरचनाओं में उत्पन्न गर्मी को जल्दी से स्थानांतरित करने में मदद मिल सके। यह एप्लिकेशन उच्च-शक्ति चिप्स और पैकेजों में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है, जिसमें सटीक तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जैसे कि सीपीयू, जीपीयू और पावर मैनेजमेंट चिप्स।
• थ्रू-सिलिकॉन में (TSV) तकनीक के माध्यम से उपयोग किया जाता है। तांबे की पन्नी की उच्च चालकता और प्रक्रिया क्षमता इसे इन उन्नत पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों में एक पसंदीदा सामग्री बनाती है, उच्च घनत्व एकीकरण और कम सिग्नल पथों का समर्थन करती है, जिससे समग्र प्रणाली प्रदर्शन में वृद्धि होती है।

2. फ्लिप-चिप पैकेजिंग

3. लीड फ्रेम पैकेजिंग

4. तंत्र-पैकेज (SIP)

5. फैन-आउट पैकेजिंग

6. थर्मल प्रबंधन और गर्मी अपव्यय अनुप्रयोग

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

कुल मिलाकर, चिप पैकेजिंग में कॉपर पन्नी का अनुप्रयोग पारंपरिक प्रवाहकीय कनेक्शन और थर्मल प्रबंधन तक सीमित नहीं है, लेकिन फ्लिप-चिप, सिस्टम-इन-पैकेज, फैन-आउट पैकेजिंग और 3 डी पैकेजिंग जैसी उभरती पैकेजिंग प्रौद्योगिकियों तक फैली हुई है। बहुक्रियाशील गुण और कॉपर पन्नी के उत्कृष्ट प्रदर्शन चिप पैकेजिंग की विश्वसनीयता, प्रदर्शन और लागत-प्रभावशीलता में सुधार करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।