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支持高功率应用的RDL技术解析
2024-04-14 02:24:04 | 作者:米乐m6在线

  封装的再分布层(RDL)技术及晶圆级封装中的窄间距RDL技术及应用]技术通常用于与封装之间的连接。然而,对于高功率应用,尤其是需要传输大电流或高功率的电路,额外的考虑和技术措施是必要的。

  (1). 金属线选择:对于高功率应用, RDL中使用的金属线材料需要具备低电阻和高导热性能。例如,采用铜作为金属线材料,能够更好的降低线路电阻,并提高导热性能,以便更好地分散热量。

  (2). 线宽和厚度增加:对于高功率应用,RDL中的金属线宽度和厚度常常要增加,以增加电流传输的能力。这能够最终靠优化工艺参数来实现,例如,在制作的完整过程中采用更多的薄膜沉积或更厚的金属层。

  (3). 热管理:对于高功率应用,热管理至关重要。有效的热管理能够最终靠添加散热结构、热沉、热传导路径等手段来实现。在RDL设计中,可优先考虑增加散热结构,例如散热金属填充或其他有助于热量传导和散热的结构。

  (4). 在允许电压下不导电的材料选择:对于高功率应用,绝缘材料在RDL中的选取也很重要。选择低介电常数的绝缘材料能够更好的降低信号延迟和损耗,同时具备较好的绝缘性能。此外,有些在允许电压下不导电的材料也具备较高的导热性能,能够在一定程度上帮助热量的传导和散热。

  (5). 布线规则优化:在设计和布线过程中,还需要优化布线规则,以确保高功率信号的稳定传输。这包括合理的电流密度分布、避免高功率线路之间的相互干扰以及对电流路径进行最大限度地考虑等。

  因此,对于高功率应用,RDL技术需要考虑金属线材料选择、线宽和厚度增加、热管理、绝缘材料选择和布线规则优化等因素。这些技术和策略的采用能够给大家提供更好的功率传输能力和热管理性能,以适应高功率应用的需求。

  如下图所示的高功率RDL方案的横截面示意图,此设计适用于需要厚铜的应用,例如用于功率芯片的应用。由于电镀铜 UBM被化学镀NiAu (E-less) NiAu UBM取代,因此 后者的RDL能做到更厚,使其更坚固。

  CuNi RDL 高功率应用与 Cu RDL 窄间距应用具有类似的工艺流程,如下图所示:

  主要不同之处在于在电镀 Cu 的顶部增加了一层薄薄的电镀 Ni 层,它们共同形成 CuNi RDL。

  电镀镍层有两个用途,首先,它充当定义着陆焊盘开口的PI2 层有很好的附着力的表面,比铜层好得多。凭借出色的附着力,可以直接在CuNi RDL顶部的PI开口中进行化学镀镍,而不会有分层或电解液渗入PI2层下方的风险。

  使用CuNi RDL方法,能够更好的降低工艺成本、时间和设备利用率,因为不需要Cu UBM,所以相对更昂贵光刻和电镀步骤可以省略。特别是通过省略种子层溅射、铜电镀、光刻、剥离光刻胶和蚀刻等工艺来实现成本节约。

  CuNi RDL 适用于高功率应用,添加了 Ni,还可以将整个 RDL 层镀得更厚。下图显示了两种方案,一种是带锡球的,另一种是提供具有高支架的 UBM,并结合 CuNi RDL 设计。

  上图是显示形成了一个高支架 NiAu UBM,下图是一个带有额外锡球的较小NiAu UBM。化学镍(E-less Ni)直接沉积在PI2层开口内,形成与RDL Ni相连的实际UBM。在实现化学镀镍的沉积之前,通过去除氧化镍来重新活化RDL镍。化学镀 Ni 和电镀 RDL Ni 结合良好,没有一点空隙。通过在 PI2 层顶部略微重叠化学镀 Ni 覆盖层。Ni UBM 带有一层薄薄的沉金(immersion Au)。

  如下图显示,电镀镍 (Ni RDL) 具有更结晶的外观,而化学镀镍具有更无定形的结构。这是因为化学镍中沉积了约 7% 的磷 (P)。电解液中的还原剂中含有磷化合物,因此,一些P与Ni共沉积。

  在化学镀 NiAu 工艺之后,通常完成锡球焊。或者,化学镍可以镀高达25μm,用作各向异性导电薄膜(ACF)或各向异性导电粘合剂(ACA)、ACF/ACA上的倒装芯片应用。

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