ચિપ પેકેજીંગમાં કોપર ફોઇલની એપ્લિકેશન

કોપર ફોઇલતેની વિદ્યુત વાહકતા, થર્મલ વાહકતા, પ્રક્રિયાક્ષમતા અને ખર્ચ-અસરકારકતાને કારણે ચિપ પેકેજીંગમાં વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બની રહ્યું છે. અહીં ચિપ પેકેજીંગમાં તેના વિશિષ્ટ કાર્યક્રમોનું વિગતવાર વિશ્લેષણ છે:

1. કોપર વાયર બોન્ડિંગ

• ગોલ્ડ અથવા એલ્યુમિનિયમ વાયર માટે રિપ્લેસમેન્ટ: પરંપરાગત રીતે, ચિપની આંતરિક સર્કિટરીને બાહ્ય લીડ્સ સાથે ઇલેક્ટ્રિકલી કનેક્ટ કરવા માટે ચિપ પેકેજિંગમાં સોના અથવા એલ્યુમિનિયમના વાયરનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. જો કે, કોપર પ્રોસેસિંગ ટેક્નોલૉજીમાં પ્રગતિ અને ખર્ચની વિચારણાઓ સાથે, કોપર ફોઇલ અને કોપર વાયર ધીમે ધીમે મુખ્ય પ્રવાહની પસંદગી બની રહ્યા છે. તાંબાની વિદ્યુત વાહકતા સોના કરતાં આશરે 85-95% છે, પરંતુ તેની કિંમત લગભગ દસમા ભાગની છે, જે તેને ઉચ્ચ પ્રદર્શન અને આર્થિક કાર્યક્ષમતા માટે એક આદર્શ વિકલ્પ બનાવે છે.
• ઉન્નત વિદ્યુત પ્રદર્શન: કોપર વાયર બોન્ડિંગ ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઉચ્ચ-વર્તમાન એપ્લિકેશન્સમાં નીચા પ્રતિકાર અને વધુ સારી થર્મલ વાહકતા પ્રદાન કરે છે, ચિપ ઇન્ટરકનેક્શન્સમાં પાવર લોસને અસરકારક રીતે ઘટાડે છે અને એકંદર ઇલેક્ટ્રિકલ કામગીરીમાં સુધારો કરે છે. આમ, બોન્ડિંગ પ્રક્રિયાઓમાં વાહક સામગ્રી તરીકે કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ ખર્ચમાં વધારો કર્યા વિના પેકેજિંગ કાર્યક્ષમતા અને વિશ્વસનીયતામાં વધારો કરી શકે છે.
• ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને માઇક્રો-બમ્પ્સમાં વપરાય છે: ફ્લિપ-ચિપ પેકેજિંગમાં, ચિપને ફ્લિપ કરવામાં આવે છે જેથી તેની સપાટી પરના ઇનપુટ/આઉટપુટ (I/O) પેડ્સ પેકેજ સબસ્ટ્રેટ પરના સર્કિટ સાથે સીધા જોડાયેલા હોય. કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોડ્સ અને માઇક્રો-બમ્પ્સ બનાવવા માટે થાય છે, જે સીધા સબસ્ટ્રેટ પર સોલ્ડર કરવામાં આવે છે. નીચા થર્મલ પ્રતિકાર અને તાંબાની ઉચ્ચ વાહકતા સિગ્નલો અને શક્તિના કાર્યક્ષમ ટ્રાન્સમિશનને સુનિશ્ચિત કરે છે.
• વિશ્વસનીયતા અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ: વિદ્યુત સ્થાનાંતરણ અને યાંત્રિક શક્તિના સારા પ્રતિકારને લીધે, તાંબુ વિવિધ થર્મલ ચક્ર અને વર્તમાન ઘનતા હેઠળ વધુ સારી લાંબા ગાળાની વિશ્વસનીયતા પ્રદાન કરે છે. વધુમાં, તાંબાની ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા ચીપ ઓપરેશન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ગરમીને સબસ્ટ્રેટ અથવા હીટ સિંકમાં ઝડપથી દૂર કરવામાં મદદ કરે છે, જે પેકેજની થર્મલ મેનેજમેન્ટ ક્ષમતાઓને વધારે છે.
• લીડ ફ્રેમ સામગ્રી: કોપર ફોઇલલીડ ફ્રેમ પેકેજીંગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ખાસ કરીને પાવર ઉપકરણ પેકેજીંગ માટે. લીડ ફ્રેમ ચીપ માટે સ્ટ્રક્ચરલ સપોર્ટ અને ઇલેક્ટ્રિકલ કનેક્શન પૂરું પાડે છે, જેમાં ઉચ્ચ વાહકતા અને સારી થર્મલ વાહકતા ધરાવતી સામગ્રીની જરૂર પડે છે. કોપર ફોઇલ આ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે, થર્મલ ડિસિપેશન અને ઇલેક્ટ્રિકલ કામગીરીમાં સુધારો કરતી વખતે અસરકારક રીતે પેકેજિંગ ખર્ચ ઘટાડે છે.
• સપાટી સારવાર તકનીકો: પ્રેક્ટિકલ એપ્લીકેશનમાં, તાંબાના વરખને ઘણીવાર ઓક્સિડેશન અટકાવવા અને સોલ્ડરેબિલિટી સુધારવા માટે નિકલ, ટીન અથવા સિલ્વર પ્લેટિંગ જેવી સપાટીની સારવાર કરવામાં આવે છે. આ સારવારો લીડ ફ્રેમ પેકેજીંગમાં કોપર ફોઇલની ટકાઉપણું અને વિશ્વસનીયતા વધારે છે.
• મલ્ટી-ચિપ મોડ્યુલ્સમાં વાહક સામગ્રી: સિસ્ટમ-ઇન-પેકેજ ટેકનોલોજી ઉચ્ચ એકીકરણ અને કાર્યાત્મક ઘનતા પ્રાપ્ત કરવા માટે એક જ પેકેજમાં બહુવિધ ચિપ્સ અને નિષ્ક્રિય ઘટકોને એકીકૃત કરે છે. કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ આંતરિક ઇન્ટરકનેક્ટિંગ સર્કિટ બનાવવા અને વર્તમાન વહન માર્ગ તરીકે સેવા આપવા માટે થાય છે. આ એપ્લિકેશનને મર્યાદિત પેકેજિંગ જગ્યામાં ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા પ્રાપ્ત કરવા માટે ઉચ્ચ વાહકતા અને અતિ-પાતળી લાક્ષણિકતાઓ ધરાવતા કોપર ફોઇલની જરૂર છે.
• આરએફ અને મિલિમીટર-વેવ એપ્લિકેશન્સ: કોપર ફોઇલ પણ SiP માં ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન સર્કિટમાં નિર્ણાયક ભૂમિકા ભજવે છે, ખાસ કરીને રેડિયો ફ્રીક્વન્સી (RF) અને મિલિમીટર-વેવ એપ્લિકેશન્સમાં. તેની ઓછી નુકશાન લાક્ષણિકતાઓ અને ઉત્તમ વાહકતા તેને અસરકારક રીતે સિગ્નલ એટેન્યુએશન ઘટાડવા અને આ ઉચ્ચ-આવર્તન એપ્લિકેશન્સમાં ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાની મંજૂરી આપે છે.
• પુનઃવિતરણ સ્તરો (RDL) માં વપરાયેલ: ફેન-આઉટ પેકેજીંગમાં, કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ પુનઃવિતરણ સ્તરને બાંધવા માટે થાય છે, એક એવી તકનીક જે ચિપ I/O ને મોટા વિસ્તારમાં પુનઃવિતરિત કરે છે. કોપર ફોઇલની ઉચ્ચ વાહકતા અને સારી સંલગ્નતા તેને પુનઃવિતરણ સ્તરો બનાવવા, I/O ઘનતા વધારવા અને મલ્ટી-ચિપ એકીકરણને સમર્થન આપવા માટે એક આદર્શ સામગ્રી બનાવે છે.
• કદમાં ઘટાડો અને સિગ્નલ અખંડિતતા: પુનઃવિતરણ સ્તરોમાં કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન અખંડિતતા અને ગતિમાં સુધારો કરતી વખતે પેકેજનું કદ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે, જે ખાસ કરીને મોબાઇલ ઉપકરણો અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કમ્પ્યુટિંગ એપ્લિકેશન્સમાં મહત્વપૂર્ણ છે કે જેને નાના પેકેજિંગ કદ અને ઉચ્ચ પ્રદર્શનની જરૂર હોય છે.
• કોપર ફોઇલ હીટ સિંક અને થર્મલ ચેનલો: તેની ઉત્કૃષ્ટ થર્મલ વાહકતાને લીધે, તાંબાના વરખનો ઉપયોગ ઘણીવાર હીટ સિંક, થર્મલ ચેનલો અને ચિપ પેકેજીંગમાં થર્મલ ઈન્ટરફેસ સામગ્રીઓમાં થાય છે જેથી ચિપ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીને બાહ્ય ઠંડકના માળખામાં ઝડપથી સ્થાનાંતરિત કરવામાં મદદ મળે. આ એપ્લિકેશન ખાસ કરીને ઉચ્ચ-પાવર ચિપ્સ અને ચોક્કસ તાપમાન નિયંત્રણની જરૂર હોય તેવા પેકેજોમાં મહત્વપૂર્ણ છે, જેમ કે CPUs, GPUs અને પાવર મેનેજમેન્ટ ચિપ્સ.
• થ્રુ-સિલિકોન વાયા (TSV) ટેકનોલોજીમાં વપરાય છે: 2.5D અને 3D ચિપ પેકેજિંગ તકનીકોમાં, કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ થ્રુ-સિલિકોન વિયાસ માટે વાહક ભરણ સામગ્રી બનાવવા માટે થાય છે, જે ચિપ્સ વચ્ચે વર્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્શન પ્રદાન કરે છે. કોપર ફોઇલની ઉચ્ચ વાહકતા અને પ્રક્રિયાક્ષમતા તેને આ અદ્યતન પેકેજીંગ ટેક્નોલોજીઓમાં પસંદગીની સામગ્રી બનાવે છે, જે ઉચ્ચ ઘનતા એકીકરણ અને ટૂંકા સિગ્નલ પાથને સમર્થન આપે છે, જેનાથી સમગ્ર સિસ્ટમની કામગીરીમાં વધારો થાય છે.

2. ફ્લિપ-ચિપ પેકેજિંગ

3. લીડ ફ્રેમ પેકેજિંગ

4. સિસ્ટમ-ઇન-પેકેજ (SiP)

5. ફેન-આઉટ પેકેજિંગ

6. થર્મલ મેનેજમેન્ટ અને હીટ ડિસીપેશન એપ્લિકેશન્સ

7. એડવાન્સ્ડ પેકેજિંગ ટેક્નોલોજીઓ (જેમ કે 2.5D અને 3D પેકેજિંગ)

એકંદરે, ચિપ પેકેજિંગમાં કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ પરંપરાગત વાહક જોડાણો અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ પૂરતો મર્યાદિત નથી પરંતુ તે ફ્લિપ-ચિપ, સિસ્ટમ-ઇન-પેકેજ, ફેન-આઉટ પેકેજિંગ અને 3D પેકેજિંગ જેવી ઉભરતી પેકેજિંગ તકનીકો સુધી વિસ્તરે છે. કોપર ફોઇલના બહુવિધ કાર્યક્ષમ ગુણધર્મો અને ઉત્કૃષ્ટ પ્રદર્શન ચિપ પેકેજીંગની વિશ્વસનીયતા, કામગીરી અને ખર્ચ-અસરકારકતાને સુધારવામાં મુખ્ય ભૂમિકા ભજવે છે.