Aplikasi Foil Tembaga dalam Pengemasan Chip

Lembaran tembagamenjadi semakin penting dalam pengemasan chip karena konduktivitas listrik, konduktivitas termal, kemudahan pemrosesan, dan efektivitas biayanya. Berikut adalah analisis rinci tentang aplikasi spesifiknya dalam pengemasan chip:

1. Pengikatan Kawat Tembaga

• Pengganti Kawat Emas atau AluminiumSecara tradisional, kawat emas atau aluminium telah digunakan dalam kemasan chip untuk menghubungkan sirkuit internal chip ke kabel eksternal secara elektrik. Namun, dengan kemajuan teknologi pengolahan tembaga dan pertimbangan biaya, foil 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 ListrikPengikatan kawat tembaga menawarkan resistansi yang lebih rendah dan konduktivitas termal yang lebih baik dalam aplikasi frekuensi tinggi dan arus tinggi, secara efektif mengurangi kehilangan daya pada interkoneksi chip dan meningkatkan kinerja listrik secara keseluruhan. Dengan demikian, penggunaan foil tembaga sebagai material konduktif dalam proses pengikatan dapat meningkatkan efisiensi dan keandalan pengemasan tanpa meningkatkan biaya.
• Digunakan pada Elektroda dan Mikro-BumpDalam 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 disolder langsung ke substrat. Resistansi termal yang rendah dan konduktivitas tembaga yang tinggi memastikan transmisi sinyal dan daya yang efisien.
• Keandalan dan Manajemen TermalKarena ketahanannya yang baik terhadap elektromigrasi dan kekuatan mekaniknya, tembaga memberikan keandalan jangka panjang yang lebih baik di bawah berbagai siklus termal dan kepadatan arus. Selain itu, konduktivitas termal tembaga yang tinggi membantu menghilangkan panas yang dihasilkan selama pengoperasian chip dengan cepat ke substrat atau heat sink, sehingga meningkatkan kemampuan manajemen termal dari paket tersebut.
• Bahan Rangka Timbal: Lembaran tembagaTembaga foil banyak digunakan dalam kemasan lead frame, terutama untuk kemasan perangkat daya. Lead frame menyediakan dukungan struktural dan koneksi listrik untuk chip, sehingga membutuhkan material dengan konduktivitas tinggi dan konduktivitas termal yang baik. Tembaga foil memenuhi persyaratan ini, secara efektif mengurangi biaya pengemasan sekaligus meningkatkan pembuangan panas dan kinerja listrik.
• Teknik Perawatan PermukaanDalam aplikasi praktis, lembaran tembaga sering kali menjalani perawatan permukaan seperti pelapisan nikel, timah, atau perak untuk mencegah oksidasi dan meningkatkan kemampuan penyolderan. Perawatan ini selanjutnya meningkatkan daya tahan dan keandalan lembaran tembaga dalam kemasan rangka timah.
• Material Konduktif dalam Modul Multi-ChipTeknologi System-in-Package (SIPP) mengintegrasikan beberapa chip dan komponen pasif ke dalam satu paket untuk mencapai integrasi dan kepadatan fungsional yang lebih tinggi. Foil tembaga digunakan untuk membuat sirkuit interkoneksi internal dan berfungsi sebagai jalur konduksi arus. Aplikasi ini membutuhkan foil tembaga yang memiliki konduktivitas tinggi dan karakteristik ultra-tipis untuk mencapai kinerja yang lebih tinggi dalam ruang kemasan yang terbatas.
• Aplikasi RF dan Gelombang MilimeterFoil 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 memungkinkan foil tembaga untuk mengurangi pelemahan 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 I/O chip ke area yang lebih besar. Konduktivitas tinggi dan daya rekat yang baik dari foil tembaga menjadikannya material ideal untuk membangun lapisan redistribusi, meningkatkan kepadatan I/O dan mendukung integrasi multi-chip.
• Pengurangan Ukuran dan Integritas SinyalPenggunaan foil tembaga pada lapisan redistribusi membantu mengurangi ukuran kemasan sekaligus meningkatkan integritas dan kecepatan transmisi sinyal, yang sangat penting pada perangkat seluler dan aplikasi komputasi berkinerja tinggi yang membutuhkan ukuran kemasan lebih kecil dan kinerja lebih tinggi.
• Pendingin Panas dan Saluran Termal dari Lembaran TembagaKarena konduktivitas termalnya yang sangat baik, lembaran tembaga sering digunakan dalam heat sink, saluran termal, dan material antarmuka termal di dalam kemasan chip untuk membantu mentransfer panas yang dihasilkan oleh chip ke struktur pendingin eksternal dengan cepat. Aplikasi ini sangat penting pada chip dan kemasan berdaya tinggi yang membutuhkan 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 material pengisi konduktif untuk vias tembus silikon, yang menyediakan interkoneksi vertikal antar chip. Konduktivitas tinggi dan kemudahan pemrosesan foil tembaga menjadikannya material pilihan dalam teknologi pengemasan canggih ini, mendukung integrasi kepadatan yang lebih tinggi dan jalur sinyal yang lebih pendek, sehingga meningkatkan kinerja sistem secara keseluruhan.

2. Kemasan Flip-Chip

3. Kemasan Rangka Timbal

4. Sistem dalam Paket (SiP)

5. Kemasan Fan-Out

6. Aplikasi Manajemen Termal dan Disipasi Panas

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

Secara keseluruhan, penerapan foil tembaga dalam pengemasan chip tidak terbatas pada koneksi konduktif tradisional dan manajemen termal, tetapi meluas ke teknologi pengemasan baru seperti flip-chip, system-in-package, fan-out packaging, dan pengemasan 3D. Sifat multifungsi dan kinerja unggul foil tembaga memainkan peran kunci dalam meningkatkan keandalan, kinerja, dan efektivitas biaya pengemasan chip.