चिप पैकेजिंग में कॉपर फ़ॉइल के अनुप्रयोग

तांबे की पन्नीअपनी 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 एल्यूमीनियम तार के लिए प्रतिस्थापनपरंपरागत रूप से, चिप पैकेजिंग में चिप के आंतरिक सर्किट को बाहरी तारों से विद्युत रूप से जोड़ने के लिए सोने या एल्यूमीनियम के तारों का उपयोग किया जाता रहा है। हालाँकि, तांबे की प्रसंस्करण तकनीक में प्रगति और लागत संबंधी विचारों 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% होती है, लेकिन इसकी लागत लगभग दसवाँ हिस्सा होती 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-धारा 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 एक सुचालक सामग्री के रूप में तांबे की पन्नी का उपयोग लागत बढ़ाए बिना पैकेजिंग दक्षता और विश्वसनीयता को बढ़ा सकता है।
• इलेक्ट्रोड और माइक्रो-बम्प्स में उपयोग किया जाता हैफ्लिप-चिप पैकेजिंग में, चिप को इस प्रकार पलटा जाता है कि उसकी सतह पर स्थित इनपुट/आउटपुट (I/O) पैड सीधे पैकेज सब्सट्रेट पर लगे सर्किट से जुड़ जाते हैं। तांबे की पन्नी का उपयोग इलेक्ट्रोड और माइक्रो-बम्प बनाने के लिए किया जाता है, जिन्हें सीधे सब्सट्रेट से जोड़ा जाता है। तांबे का कम तापीय प्रतिरोध और उच्च चालकता सिग्नल और शक्ति के कुशल संचरण को सुनिश्चित करती है।
• विश्वसनीयता और थर्मल प्रबंधनविद्युत-प्रवासन के प्रति अपने अच्छे प्रतिरोध और यांत्रिक शक्ति 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 तेज़ी से पहुँचाने में मदद करती है, जिससे पैकेज की तापीय प्रबंधन क्षमताएँ बढ़ जाती हैं।
• लीड फ्रेम सामग्री: तांबे की पन्नीलेड फ्रेम पैकेजिंग में, विशेष रूप से पावर डिवाइस पैकेजिंग में, व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। लेड 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 करती है, जिससे पैकेजिंग लागत प्रभावी रूप से कम होती है और साथ ही तापीय अपव्यय और विद्युत प्रदर्शन में सुधार होता है।
• सतह उपचार तकनीकेंव्यावहारिक अनुप्रयोगों में, तांबे की पन्नी पर अक्सर ऑक्सीकरण को रोकने और सोल्डरेबिलिटी को बेहतर बनाने के लिए निकल, टिन या सिल्वर प्लेटिंग जैसे सतह उपचार किए जाते हैं। ये उपचार लेड फ्रेम पैकेजिंग में तांबे की पन्नी के स्थायित्व और विश्वसनीयता को और बढ़ाते हैं।
• मल्टी-चिप मॉड्यूल में प्रवाहकीय सामग्रीसिस्टम-इन-पैकेज तकनीक कई चिप्स और निष्क्रिय घटकों को एक ही पैकेज में एकीकृत करके उच्च एकीकरण और कार्यात्मक घनत्व प्राप्त करती है। तांबे की पन्नी का उपयोग आंतरिक इंटरकनेक्टिंग सर्किट बनाने और धारा चालन पथ के रूप में कार्य करने के लिए किया जाता है। इस अनुप्रयोग के लिए सीमित पैकेजिंग स्थान में बेहतर प्रदर्शन प्राप्त करने हेतु तांबे की पन्नी में उच्च चालकता और अति-पतली विशेषताएँ होनी आवश्यक हैं।
• आरएफ और मिलीमीटर-तरंग अनुप्रयोगतांबे की पन्नी SiP में उच्च-आवृत्ति सिग्नल ट्रांसमिशन सर्किट में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है, खासकर रेडियो फ्रीक्वेंसी (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 में सक्षम बनाती हैं।
• पुनर्वितरण परतों (RDL) में प्रयुक्तफैन-आउट पैकेजिंग में, पुनर्वितरण परत बनाने के लिए कॉपर फ़ॉइल का उपयोग किया जाता है। यह एक ऐसी तकनीक है जो चिप I/O को एक बड़े क्षेत्र में पुनर्वितरित करती है। कॉपर फ़ॉइल की उच्च चालकता और अच्छा आसंजन इसे पुनर्वितरण परतें बनाने, I/O घनत्व बढ़ाने और बहु-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 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, जिन्हें छोटे पैकेजिंग आकार और उच्च प्रदर्शन की आवश्यकता होती है।
• कॉपर फ़ॉइल हीट सिंक और थर्मल चैनलअपनी उत्कृष्ट तापीय चालकता के कारण, तांबे की पन्नी का उपयोग अक्सर चिप पैकेजिंग के भीतर हीट सिंक, थर्मल चैनल और थर्मल इंटरफ़ेस सामग्रियों में किया जाता है ताकि चिप द्वारा उत्पन्न ऊष्मा को बाहरी शीतलन संरचनाओं में शीघ्रता से स्थानांतरित किया जा सके। यह अनुप्रयोग उच्च-शक्ति वाले चिप्स और सटीक तापमान नियंत्रण की आवश्यकता वाले पैकेजों, जैसे CPU, GPU और पावर प्रबंधन चिप्स, में विशेष रूप से महत्वपूर्ण है।
• थ्रू-सिलिकॉन वाया (टीएसवी) प्रौद्योगिकी में प्रयुक्त2.5D और 3D चिप पैकेजिंग तकनीकों में, कॉपर फ़ॉइल का उपयोग थ्रू-सिलिकॉन विया के लिए प्रवाहकीय भराव सामग्री बनाने के लिए किया जाता है, जिससे चिप्स के बीच ऊर्ध्वाधर अंतर्संबंध स्थापित होता है। कॉपर फ़ॉइल की उच्च चालकता और 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 (SiP)

5. फैन-आउट पैकेजिंग

6. तापीय प्रबंधन और ऊष्मा अपव्यय अनुप्रयोग

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

कुल मिलाकर, चिप पैकेजिंग में कॉपर फ़ॉइल का उपयोग केवल पारंपरिक प्रवाहकीय कनेक्शन और तापीय प्रबंधन तक ही सीमित नहीं है, बल्कि फ्लिप-चिप, सिस्टम-इन-पैकेज, फैन-आउट पैकेजिंग और 3D पैकेजिंग जैसी उभरती हुई पैकेजिंग तकनीकों तक भी 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।