चिप पैकेजिंग में कॉपर फ़ॉइल के अनुप्रयोग

तांबे की पन्नीइसकी विद्युत चालकता, तापीय चालकता, प्रक्रियात्मकता और लागत-प्रभावशीलता के कारण चिप पैकेजिंग में इसका महत्व लगातार बढ़ता जा रहा है। चिप पैकेजिंग में इसके विशिष्ट अनुप्रयोगों का विस्तृत विश्लेषण इस प्रकार है:

1. तांबे के तार का बंधन

• सोने या एल्युमीनियम तार के लिए प्रतिस्थापन: परंपरागत रूप से, चिप पैकेजिंग में चिप के आंतरिक सर्किटरी को बाहरी लीड से विद्युत रूप से जोड़ने के लिए सोने या एल्यूमीनियम के तारों का उपयोग किया जाता रहा है। हालाँकि, तांबे की प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी और लागत संबंधी विचारों में प्रगति के साथ, तांबे की पन्नी और तांबे के तार धीरे-धीरे मुख्यधारा के विकल्प बन रहे हैं। तांबे की विद्युत चालकता सोने की तुलना में लगभग 85-95% है, लेकिन इसकी लागत लगभग दसवां हिस्सा है, जो इसे उच्च प्रदर्शन और आर्थिक दक्षता के लिए एक आदर्श विकल्प बनाती है।
• उन्नत विद्युत प्रदर्शनतांबे के तार की बॉन्डिंग उच्च-आवृत्ति और उच्च-वर्तमान अनुप्रयोगों में कम प्रतिरोध और बेहतर तापीय चालकता प्रदान करती है, जो चिप इंटरकनेक्शन में बिजली की हानि को प्रभावी ढंग से कम करती है और समग्र विद्युत प्रदर्शन में सुधार करती है। इस प्रकार, बॉन्डिंग प्रक्रियाओं में एक प्रवाहकीय सामग्री के रूप में तांबे की पन्नी का उपयोग लागत में वृद्धि के बिना पैकेजिंग दक्षता और विश्वसनीयता को बढ़ा सकता है।
• इलेक्ट्रोड और माइक्रो-बम्प्स में उपयोग किया जाता हैफ्लिप-चिप पैकेजिंग में, चिप को इस तरह से पलटा जाता है कि इसकी सतह पर इनपुट/आउटपुट (I/O) पैड सीधे पैकेज सब्सट्रेट पर सर्किट से जुड़े होते हैं। कॉपर फ़ॉइल का उपयोग इलेक्ट्रोड और माइक्रो-बम्प बनाने के लिए किया जाता है, जिन्हें सीधे सब्सट्रेट पर सोल्डर किया जाता है। तांबे का कम तापीय प्रतिरोध और उच्च चालकता सिग्नल और बिजली के कुशल संचरण को सुनिश्चित करता है।
• विश्वसनीयता और थर्मल प्रबंधन: विद्युत-प्रवासन और यांत्रिक शक्ति के प्रति अपने अच्छे प्रतिरोध के कारण, तांबा अलग-अलग 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 गर्मी को सब्सट्रेट या हीट सिंक में तेजी से फैलाने में मदद करती है, जिससे पैकेज की तापीय प्रबंधन क्षमताएँ बढ़ जाती हैं।
• लीड फ्रेम सामग्री: तांबे की पन्नीलीड फ्रेम पैकेजिंग में व्यापक रूप से 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, जिसके लिए उच्च चालकता और अच्छी तापीय चालकता वाली सामग्री की आवश्यकता होती है। कॉपर फ़ॉइल 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 तकनीकेंव्यावहारिक अनुप्रयोगों में, कॉपर फ़ॉइल को अक्सर ऑक्सीकरण को रोकने और सोल्डरेबिलिटी में सुधार करने के लिए निकल, टिन या सिल्वर प्लेटिंग जैसे सतह उपचारों से गुजरना पड़ता है। ये उपचार लीड फ्रेम पैकेजिंग में कॉपर फ़ॉइल की स्थायित्व और विश्वसनीयता को और बढ़ाते हैं।
• मल्टी-चिप मॉड्यूल में प्रवाहकीय सामग्रीसिस्टम-इन-पैकेज तकनीक उच्च एकीकरण और कार्यात्मक घनत्व प्राप्त करने के लिए कई चिप्स और निष्क्रिय घटकों को एक ही पैकेज में एकीकृत करती है। कॉपर फ़ॉइल का उपयोग आंतरिक इंटरकनेक्टिंग सर्किट बनाने और करंट कंडक्शन पथ के रूप में काम करने के लिए किया जाता है। इस एप्लिकेशन के लिए सीमित पैकेजिंग स्पेस में उच्च प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए कॉपर फ़ॉइल में उच्च चालकता और अल्ट्रा-पतली विशेषताएँ होनी चाहिए।
• आरएफ और मिलीमीटर-वेव अनुप्रयोगकॉपर फ़ॉइल SiP में उच्च-आवृत्ति सिग्नल ट्रांसमिशन सर्किट में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, विशेष रूप से रेडियो फ़्रीक्वेंसी (RF) और मिलीमीटर-वेव अनुप्रयोगों में। इसकी कम हानि विशेषताएँ और उत्कृष्ट चालकता इसे इन उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में सिग्नल क्षीणन को प्रभावी ढंग से कम करने और ट्रांसमिशन दक्षता में सुधार करने की अनुमति देती है।
• पुनर्वितरण परतों (RDL) में उपयोग किया जाता हैफैन-आउट पैकेजिंग में, कॉपर फ़ॉइल का उपयोग पुनर्वितरण परत बनाने के लिए किया जाता है, यह एक ऐसी तकनीक है जो चिप I/O को बड़े क्षेत्र में पुनर्वितरित करती है। कॉपर फ़ॉइल 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 सिग्नल अखंडतापुनर्वितरण परतों में तांबे की पन्नी का उपयोग सिग्नल संचरण 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 फ़ॉइल हीट सिंक और थर्मल चैनल: अपनी उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण, कॉपर फ़ॉइल का उपयोग अक्सर चिप पैकेजिंग के भीतर हीट सिंक, थर्मल चैनल और थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री में किया जाता है ताकि चिप द्वारा उत्पन्न गर्मी को बाहरी शीतलन संरचनाओं में तेज़ी से स्थानांतरित करने में मदद मिल सके। यह अनुप्रयोग विशेष रूप से उच्च-शक्ति वाले चिप्स और पैकेजों में महत्वपूर्ण है, जिन्हें सटीक तापमान नियंत्रण की आवश्यकता होती है, जैसे कि CPU, GPU और पावर प्रबंधन चिप्स।
• थ्रू-सिलिकॉन वाया (टीएसवी) प्रौद्योगिकी में प्रयुक्त: 2.5D और 3D चिप पैकेजिंग तकनीकों में, कॉपर फ़ॉइल का उपयोग थ्रू-सिलिकॉन वायस के लिए प्रवाहकीय भराव सामग्री बनाने के लिए किया जाता है, जो चिप्स के बीच ऊर्ध्वाधर अंतर्संबंध प्रदान करता है। कॉपर फ़ॉइल की उच्च चालकता और प्रक्रियात्मकता 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 वृद्धि होती है।

2. फ्लिप-चिप पैकेजिंग

3. लीड फ्रेम पैकेजिंग

4. सिस्टम-इन-पैकेज (SiP)

5. फैन-आउट पैकेजिंग

6. थर्मल प्रबंधन और ऊष्मा अपव्यय अनुप्रयोग

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

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