Aplikasi Foil Tembaga dalam Kemasan Chip

Foil tembagamenjadi semakin penting dalam pengemasan chip karena konduktivitas listrik, konduktivitas termal, kemudahan pemrosesan, dan efektivitas biaya. Berikut adalah analisis terperinci tentang aplikasi spesifiknya dalam pengemasan chip:

1. Ikatan Kawat Tembaga

• Pengganti Kawat Emas atau Aluminium: Secara tradisional, kawat emas atau aluminium telah digunakan dalam pengemasan chip untuk menghubungkan sirkuit internal chip ke kabel eksternal secara elektrik. Namun, dengan kemajuan teknologi pemrosesan tembaga dan pertimbangan biaya, lembaran tembaga dan kawat tembaga secara bertahap menjadi pilihan utama. Konduktivitas listrik tembaga sekitar 85-95% dari emas, tetapi biayanya sekitar sepersepuluh, menjadikannya pilihan ideal untuk kinerja tinggi dan efisiensi ekonomi.
• Peningkatan Kinerja Listrik: Pengikatan kawat tembaga menawarkan resistansi yang lebih rendah dan konduktivitas termal yang lebih baik dalam aplikasi frekuensi tinggi dan arus tinggi, yang secara efektif mengurangi kehilangan daya dalam interkoneksi chip dan meningkatkan kinerja listrik secara keseluruhan. Dengan demikian, penggunaan foil tembaga sebagai bahan konduktif dalam proses pengikatan dapat meningkatkan efisiensi dan keandalan pengemasan tanpa meningkatkan biaya.
• Digunakan dalam Elektroda dan Micro-Bumps: Dalam kemasan flip-chip, chip dibalik sehingga bantalan input/output (I/O) pada permukaannya terhubung langsung ke sirkuit pada substrat kemasan. Foil tembaga digunakan untuk membuat elektroda dan micro-bump, yang langsung disolder ke substrat. Resistansi termal yang rendah dan konduktivitas tembaga yang tinggi memastikan transmisi sinyal dan daya yang efisien.
• Keandalan dan Manajemen Termal: Karena ketahanannya yang baik terhadap elektromigrasi dan kekuatan mekanis, tembaga memberikan keandalan jangka panjang yang lebih baik dalam berbagai siklus termal dan kepadatan arus. Selain itu, konduktivitas termal tembaga yang tinggi membantu menghilangkan panas yang dihasilkan selama pengoperasian chip ke substrat atau heat sink dengan cepat, sehingga meningkatkan kemampuan manajemen termal paket.
• Bahan Bingkai Timbal: Foil tembagabanyak digunakan dalam pengemasan rangka timah, terutama untuk pengemasan perangkat listrik. Rangka timah menyediakan dukungan struktural dan sambungan listrik untuk chip, yang membutuhkan bahan dengan konduktivitas tinggi dan konduktivitas termal yang baik. Foil tembaga memenuhi persyaratan ini, secara efektif mengurangi biaya pengemasan sekaligus meningkatkan disipasi termal dan kinerja listrik.
• Teknik Perawatan Permukaan: Dalam aplikasi praktis, lapisan tembaga sering mengalami perlakuan permukaan seperti pelapisan nikel, timah, atau perak untuk mencegah oksidasi dan meningkatkan kemampuan solder. Perlakuan ini selanjutnya meningkatkan daya tahan dan keandalan lapisan tembaga dalam kemasan rangka timah.
• Bahan Konduktif dalam Modul Multi-Chip: Teknologi sistem dalam paket mengintegrasikan beberapa chip dan komponen pasif ke dalam satu paket untuk mencapai integrasi dan kepadatan fungsional yang lebih tinggi. Foil tembaga digunakan untuk memproduksi sirkuit interkoneksi internal dan berfungsi sebagai jalur konduksi arus. Aplikasi ini membutuhkan foil tembaga yang memiliki konduktivitas tinggi dan karakteristik sangat tipis untuk mencapai kinerja yang lebih tinggi dalam ruang kemasan yang terbatas.
• Aplikasi RF dan Gelombang Milimeter: Foil tembaga juga memainkan peran penting dalam sirkuit transmisi sinyal frekuensi tinggi di SiP, terutama dalam aplikasi frekuensi radio (RF) dan gelombang milimeter. Karakteristik kerugiannya yang rendah dan konduktivitasnya yang sangat baik memungkinkannya untuk mengurangi redaman sinyal secara efektif dan meningkatkan efisiensi transmisi dalam aplikasi frekuensi tinggi ini.
• Digunakan dalam Lapisan Redistribusi (RDL): Dalam kemasan fan-out, foil tembaga digunakan untuk membangun lapisan redistribusi, sebuah teknologi yang mendistribusikan ulang chip I/O ke area yang lebih luas. Konduktivitas yang tinggi dan daya rekat yang baik dari foil tembaga menjadikannya material yang ideal untuk membangun lapisan redistribusi, meningkatkan kepadatan I/O, dan mendukung integrasi multi-chip.
• Pengurangan Ukuran dan Integritas Sinyal: Penerapan lapisan tembaga dalam lapisan redistribusi membantu mengurangi ukuran paket sekaligus meningkatkan integritas dan kecepatan transmisi sinyal, yang sangat penting dalam perangkat seluler dan aplikasi komputasi berkinerja tinggi yang memerlukan ukuran kemasan yang lebih kecil dan kinerja yang lebih tinggi.
• Heat Sink Foil Tembaga dan Saluran Termal: Karena konduktivitas termalnya yang sangat baik, lapisan tembaga sering digunakan dalam heat sink, saluran termal, dan material antarmuka termal dalam kemasan chip untuk membantu mentransfer panas yang dihasilkan oleh chip dengan cepat ke struktur pendingin eksternal. Aplikasi ini sangat penting dalam chip dan paket berdaya tinggi yang memerlukan kontrol suhu yang tepat, seperti CPU, GPU, dan chip manajemen daya.
• Digunakan dalam Teknologi Through-Silicon Via (TSV): Dalam teknologi pengemasan chip 2.5D dan 3D, foil tembaga digunakan untuk membuat bahan pengisi konduktif untuk vias silikon tembus, yang menyediakan interkoneksi vertikal antar chip. Konduktivitas dan kemampuan proses yang tinggi dari foil tembaga menjadikannya bahan pilihan dalam teknologi pengemasan canggih ini, yang mendukung integrasi kepadatan yang lebih tinggi dan jalur sinyal yang lebih pendek, sehingga meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.

2. Kemasan Flip-Chip

3. Pengemasan Bingkai Timbal

4. Sistem dalam Paket (SiP)

5. Kemasan Kipas

6. Aplikasi Manajemen Termal dan Pembuangan Panas

7. Teknologi Pengemasan Canggih (seperti Pengemasan 2.5D dan 3D)

Secara keseluruhan, penerapan foil tembaga dalam pengemasan chip tidak terbatas pada sambungan konduktif dan manajemen termal tradisional, tetapi meluas ke teknologi pengemasan yang sedang berkembang seperti flip-chip, system-in-package, fan-out packaging, dan 3D packaging. Sifat multifungsi dan kinerja foil tembaga yang sangat baik memainkan peran penting dalam meningkatkan keandalan, kinerja, dan efektivitas biaya pengemasan chip.