ચિપ પેકેજિંગમાં કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ

કોપર ફોઇલચિપ પેકેજિંગમાં તેની વિદ્યુત વાહકતા, થર્મલ વાહકતા, પ્રક્રિયાક્ષમતા અને ખર્ચ-અસરકારકતાને કારણે તે વધુને વધુ મહત્વપૂર્ણ બની રહ્યું છે. ચિપ પેકેજિંગમાં તેના ચોક્કસ ઉપયોગોનું વિગતવાર વિશ્લેષણ અહીં છે:

1. કોપર વાયર બોન્ડિંગ

• સોના અથવા એલ્યુમિનિયમ વાયર માટે રિપ્લેસમેન્ટ: પરંપરાગત રીતે, ચિપ પેકેજિંગમાં સોના અથવા એલ્યુમિનિયમ વાયરનો ઉપયોગ ચિપના આંતરિક સર્કિટરીને બાહ્ય લીડ્સ સાથે ઇલેક્ટ્રિકલી જોડવા માટે કરવામાં આવે છે. જો કે, કોપર પ્રોસેસિંગ ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ અને ખર્ચને ધ્યાનમાં રાખીને, કોપર ફોઇલ અને કોપર વાયર ધીમે ધીમે મુખ્ય પસંદગીઓ બની રહ્યા છે. કોપરની વિદ્યુત વાહકતા સોના કરતા લગભગ 85-95% છે, પરંતુ તેની કિંમત લગભગ દસમા ભાગની છે, જે તેને ઉચ્ચ પ્રદર્શન અને આર્થિક કાર્યક્ષમતા માટે એક આદર્શ પસંદગી બનાવે છે.
• ઉન્નત વિદ્યુત કામગીરી: કોપર વાયર બોન્ડિંગ ઉચ્ચ-આવર્તન અને ઉચ્ચ-વર્તમાન એપ્લિકેશનોમાં ઓછો પ્રતિકાર અને સારી થર્મલ વાહકતા પ્રદાન કરે છે, જે ચિપ ઇન્ટરકનેક્શનમાં પાવર લોસને અસરકારક રીતે ઘટાડે છે અને એકંદર વિદ્યુત 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 એવી રીતે ફ્લિપ કરવામાં આવે છે કે તેની સપાટી પરના ઇનપુટ/આઉટપુટ (I/O) પેડ્સ સીધા પેકેજ સબસ્ટ્રેટ પરના સર્કિટ સાથે જોડાયેલા હોય. કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ ઇલેક્ટ્રોડ અને માઇક્રો-બમ્પ્સ બનાવવા માટે થાય છે, જે સીધા સબસ્ટ્રેટમાં સોલ્ડર થાય છે. કોપરની ઓછી થર્મલ પ્રતિકાર અને ઉચ્ચ વાહકતા સિગ્નલો અને શક્તિના કાર્યક્ષમ ટ્રાન્સમિશનની ખાતરી કરે છે.
• વિશ્વસનીયતા અને થર્મલ મેનેજમેન્ટ: ઇલેક્ટ્રોમાઇગ્રેશન અને યાંત્રિક શક્તિ સામે તેના સારા પ્રતિકારને કારણે, તાંબુ વિવિધ થર્મલ ચક્ર અને વર્તમાન ઘનતા હેઠળ વધુ સારી લાંબા ગાળાની વિશ્વસનીયતા પ્રદાન કરે છે. વધુમાં, તાંબાની ઉચ્ચ થર્મલ વાહકતા ચિપ ઓપરેશન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ગરમીને સબસ્ટ્રેટ અથવા હીટ સિંકમાં ઝડપથી વિસર્જન કરવામાં મદદ કરે છે, જે પેકેજની થર્મલ મેનેજમેન્ટ ક્ષમતાઓને વધારે છે.
• લીડ ફ્રેમ મટીરીયલ: કોપર ફોઇલલીડ ફ્રેમ પેકેજિંગમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે, ખાસ કરીને પાવર ડિવાઇસ પેકેજિંગ માટે. લીડ ફ્રેમ ચિપ માટે માળખાકીય સપોર્ટ અને વિદ્યુત જોડાણ પૂરું પાડે છે, જેમાં ઉચ્ચ વાહકતા અને સારી થર્મલ વાહકતા ધરાવતી સામગ્રીની જરૂર પડે છે. કોપર ફોઇલ આ જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરે છે, જે થર્મલ ડિસીપેશન અને વિદ્યુત કામગીરીમાં સુધારો કરતી વખતે પેકેજિંગ ખર્ચને અસરકારક રીતે ઘટાડે છે.
• સપાટી સારવાર તકનીકો: વ્યવહારુ ઉપયોગોમાં, ઓક્સિડેશન અટકાવવા અને સોલ્ડરેબિલિટી સુધારવા માટે કોપર ફોઇલ ઘણીવાર નિકલ, ટીન અથવા સિલ્વર પ્લેટિંગ જેવી સપાટીની સારવારમાંથી પસાર થાય છે. આ સારવારો લીડ ફ્રેમ પેકેજિંગમાં કોપર ફોઇલની ટકાઉપણું અને વિશ્વસનીયતામાં વધુ વધારો કરે છે.
• મલ્ટી-ચિપ મોડ્યુલ્સમાં વાહક સામગ્રી: સિસ્ટમ-ઇન-પેકેજ ટેકનોલોજી ઉચ્ચ એકીકરણ અને કાર્યાત્મક ઘનતા પ્રાપ્ત કરવા માટે બહુવિધ ચિપ્સ અને નિષ્ક્રિય ઘટકોને એક પેકેજમાં એકીકૃત કરે છે. કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ આંતરિક ઇન્ટરકનેક્ટિંગ સર્કિટ બનાવવા અને વર્તમાન વાહકતા માર્ગ તરીકે સેવા આપવા માટે થાય છે. આ એપ્લિકેશનમાં મર્યાદિત પેકેજિંગ જગ્યામાં ઉચ્ચ પ્રદર્શન પ્રાપ્ત કરવા માટે કોપર ફોઇલમાં ઉચ્ચ વાહકતા અને અતિ-પાતળી લાક્ષણિકતાઓ હોવી જરૂરી છે.
• આરએફ અને મિલિમીટર-વેવ એપ્લિકેશન્સ: કોપર ફોઇલ SiP માં ઉચ્ચ-આવર્તન સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન સર્કિટમાં પણ મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે, ખાસ કરીને રેડિયો ફ્રીક્વન્સી (RF) અને મિલિમીટર-વેવ એપ્લિકેશન્સમાં. તેની ઓછી ખોટ લાક્ષણિકતાઓ અને ઉત્તમ વાહકતા તેને સિગ્નલ એટેન્યુએશનને અસરકારક રીતે ઘટાડવા અને આ ઉચ્ચ-આવર્તન એપ્લિકેશનોમાં ટ્રાન્સમિશન કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરવાની મંજૂરી આપે છે.
• રીડિસ્ટ્રિબ્યુશન લેયર્સ (RDL) માં વપરાય છે: ફેન-આઉટ પેકેજિંગમાં, કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ પુનઃવિતરણ સ્તર બનાવવા માટે થાય છે, એક ટેકનોલોજી જે ચિપ I/O ને મોટા વિસ્તારમાં પુનઃવિતરણ કરે છે. કોપર ફોઇલની ઉચ્ચ વાહકતા અને સારી સંલગ્નતા તેને પુનઃવિતરણ સ્તરો બનાવવા, I/O ઘનતા વધારવા અને મલ્ટી-ચિપ એકીકરણને ટેકો આપવા માટે એક આદર્શ સામગ્રી બનાવે છે.
• કદ ઘટાડો અને સિગ્નલ અખંડિતતા: પુનઃવિતરણ સ્તરોમાં કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ પેકેજનું કદ ઘટાડવામાં મદદ કરે છે જ્યારે સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન અખંડિતતા અને ગતિમાં સુધારો કરે છે, જે ખાસ કરીને મોબાઇલ ઉપકરણો અને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કમ્પ્યુટિંગ એપ્લિકેશનોમાં મહત્વપૂર્ણ છે જેને નાના પેકેજિંગ કદ અને ઉચ્ચ પ્રદર્શનની જરૂર હોય છે.
• કોપર ફોઇલ હીટ સિંક અને થર્મલ ચેનલો: તેની ઉત્તમ થર્મલ વાહકતાને કારણે, કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ ઘણીવાર હીટ સિંક, થર્મલ ચેનલો અને ચિપ પેકેજિંગમાં થર્મલ ઇન્ટરફેસ સામગ્રીમાં થાય છે જેથી ચિપ દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીને બાહ્ય ઠંડક માળખામાં ઝડપથી ટ્રાન્સફર કરવામાં મદદ મળે. આ એપ્લિકેશન ખાસ કરીને હાઇ-પાવર ચિપ્સ અને પેકેજોમાં મહત્વપૂર્ણ છે જેને ચોક્કસ તાપમાન નિયંત્રણની જરૂર હોય છે, જેમ કે CPU, GPU અને પાવર મેનેજમેન્ટ ચિપ્સ.
• થ્રુ-સિલિકોન વાયા (TSV) ટેકનોલોજીમાં વપરાય છે: 2.5D અને 3D ચિપ પેકેજિંગ ટેકનોલોજીમાં, 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 પેકેજિંગ ટેકનોલોજીમાં પસંદગીની સામગ્રી બનાવે છે, જે ઉચ્ચ ઘનતા એકીકરણ અને ટૂંકા સિગ્નલ પાથને ટેકો આપે છે, જેનાથી એકંદર સિસ્ટમ 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. અદ્યતન પેકેજિંગ ટેકનોલોજી (જેમ કે 2.5D અને 3D પેકેજિંગ)

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