칩 포장에 동박을 적용하는 방법

동박전기 전도성, 열 전도성, 가공성 및 비용 효율성으로 인해 칩 패키징에서 점점 더 중요해지고 있습니다. 다음은 칩 패키징의 특정 응용 분야에 대한 자세한 분석입니다.

1. 구리 와이어 본딩

• 금 또는 알루미늄 와이어 교체: 전통적으로 칩 내부 회로를 외부 리드에 전기적으로 연결하기 위해 칩 패키징에는 금 또는 알루미늄 와이어가 사용되었습니다. 그러나 구리 가공 기술의 발전과 비용 고려 사항으로 인해 구리 호일과 구리 와이어가 점차 주류 선택이 되고 있습니다. 구리의 전기 전도성은 금의 약 85~95%이지만 가격은 약 1/10이므로 고성능과 경제성을 위한 이상적인 선택입니다.
• 향상된 전기 성능: 구리 와이어 본딩은 고주파수 및 고전류 애플리케이션에서 더 낮은 저항과 더 나은 열 전도성을 제공하여 칩 상호 연결의 전력 손실을 효과적으로 줄이고 전반적인 전기 성능을 향상시킵니다. 따라서 접합 공정에서 구리박을 전도성 재료로 사용하면 비용 증가 없이 패키징 효율성과 신뢰성을 높일 수 있습니다.
• 전극 및 마이크로 범프에 사용됨: 플립칩 패키징에서는 칩 표면의 입출력(I/O) 패드가 패키지 기판의 회로에 직접 연결되도록 칩을 뒤집습니다. 구리 호일은 기판에 직접 납땜되는 전극과 마이크로 범프를 만드는 데 사용됩니다. 구리의 낮은 열 저항과 높은 전도성은 신호와 전력의 효율적인 전송을 보장합니다.
• 신뢰성 및 열 관리: 구리는 전자 이동에 대한 우수한 저항성과 기계적 강도로 인해 다양한 열 주기 및 전류 밀도에서 더 나은 장기 신뢰성을 제공합니다. 또한 구리의 높은 열 전도성은 칩 작동 중에 발생하는 열을 기판이나 방열판으로 빠르게 방출하여 패키지의 열 관리 기능을 향상시킵니다.
• 리드 프레임 재질: 동박리드 프레임 패키징, 특히 전력 장치 패키징에 널리 사용됩니다. 리드 프레임은 칩에 대한 구조적 지지와 전기적 연결을 제공하므로 전도성이 높고 열 전도성이 좋은 재료가 필요합니다. 구리 포일은 이러한 요구 사항을 충족하여 열 방출 및 전기 성능을 향상시키면서 패키징 비용을 효과적으로 절감합니다.
• 표면 처리 기술: 실제 응용에서 동박은 산화를 방지하고 납땜성을 향상시키기 위해 니켈, 주석, 은도금 등의 표면처리를 하는 경우가 많습니다. 이러한 처리는 리드 프레임 패키징에 사용되는 동박의 내구성과 신뢰성을 더욱 향상시킵니다.
• 멀티칩 모듈의 전도성 재료: 시스템 인 패키지(System-in-Package) 기술은 여러 칩과 수동 부품을 단일 패키지로 통합하여 더 높은 집적도와 기능 밀도를 달성합니다. 동박은 내부 연결 회로를 제작하는 데 사용되며 전류 전도 경로 역할을 합니다. 이 응용 분야에서는 제한된 패키징 공간에서 더 높은 성능을 달성하기 위해 높은 전도성과 초박형 특성을 갖는 구리 호일이 필요합니다.
• RF 및 밀리미터파 애플리케이션: 동박은 SiP의 고주파 신호 전송 회로, 특히 무선 주파수(RF) 및 밀리미터파 응용 분야에서도 중요한 역할을 합니다. 낮은 손실 특성과 탁월한 전도성을 통해 신호 감쇠를 효과적으로 줄이고 이러한 고주파수 애플리케이션에서 전송 효율을 향상시킬 수 있습니다.
• 재배포 계층(RDL)에 사용됩니다.: 팬아웃 패키징에서는 칩 I/O를 더 넓은 면적으로 재분배하는 기술인 재분배층을 구리박을 사용하여 구성합니다. 구리 호일의 높은 전도성과 우수한 접착력은 재분배 레이어 구축, I/O 밀도 증가 및 다중 칩 통합 지원에 이상적인 소재입니다.
• 크기 감소 및 신호 무결성: 재분배 레이어에 동박을 적용하면 패키지 크기를 줄이는 동시에 신호 전송 무결성 및 속도를 향상시킬 수 있습니다. 이는 더 작은 패키지 크기와 더 높은 성능이 요구되는 모바일 장치 및 고성능 컴퓨팅 애플리케이션에서 특히 중요합니다.
• 구리 포일 방열판 및 열 채널: 동박은 뛰어난 열전도율로 인해 칩에서 발생하는 열을 외부 냉각 구조로 빠르게 전달하는 데 도움을 주기 위해 칩 패키징 내 방열판, 열 채널, 열 인터페이스 재료에 자주 사용됩니다. 이 애플리케이션은 CPU, GPU, 전원 관리 칩 등 정밀한 온도 제어가 필요한 고전력 칩 및 패키지에 특히 중요합니다.
• TSV(Through Silicon Via) 기술에 사용됨: 2.5D 및 3D 칩 패키징 기술에서 구리 호일은 실리콘 관통 비아용 전도성 충진 재료를 만드는 데 사용되어 칩 간의 수직 상호 연결을 제공합니다. 구리 호일의 높은 전도성과 가공성은 이러한 고급 패키징 기술에서 선호되는 재료로, 더 높은 밀도 통합과 더 짧은 신호 경로를 지원하여 전체 시스템 성능을 향상시킵니다.

2. 플립칩 패키징

3. 리드 프레임 포장

4. 시스템 인 패키지(SiP)

5. 팬아웃 패키징

6. 열 관리 및 방열 애플리케이션

7. 고급 패키징 기술(예: 2.5D 및 3D 패키징)

전반적으로, 칩 패키징에 동박을 적용하는 것은 전통적인 전도성 연결 및 열 관리에만 국한되지 않고 플립칩, 시스템인패키지, 팬아웃 패키징, 3D 패키징과 같은 새로운 패키징 기술까지 확장됩니다. 구리박의 다기능 특성과 우수한 성능은 칩 패키징의 신뢰성, 성능 및 비용 효율성을 향상시키는 데 핵심적인 역할을 합니다.