支持高功率應用的RDL技術解析

如之前的介紹用于 IC 封裝的再分布層(RDL)技術及晶圓級封裝中的窄間距RDL技術及應用]技術通常用于芯片封裝中的信號和電源引腳映射，用于實現芯片與封裝之間的連接。然而，對于高功率應用，尤其是需要傳輸大電流或高功率的電路，額外的考慮和技術措施是必要的。

以下是一些支持高功率的RDL技術和策略：

(1). 金屬線選擇：對于高功率應用， RDL中使用的金屬線材料需要具備低電阻和高導熱性能。例如，采用銅作為金屬線材料，可以降低線路電阻，并提高導熱性能，以便更好地分散熱量。

(2). 線寬和厚度增加：對于高功率應用，RDL中的金屬線寬度和厚度通常需要增加，以增加電流傳輸的能力。這可以通過優化工藝參數來實現，例如，在制造過程中采用更多的薄膜沉積或更厚的金屬層。

(3). 熱管理：對于高功率應用，熱管理至關重要。有效的熱管理可以通過添加散熱結構、熱沉、熱傳導路徑等手段來實現。在RDL設計中，可以考慮增加散熱結構，例如散熱金屬填充或其他有助于熱量傳導和散熱的結構。

(4). 絕緣材料選擇：對于高功率應用，絕緣材料在RDL中的選取也很重要。選擇低介電常數的絕緣材料可以降低信號延遲和損耗，同時具備較好的絕緣性能。此外，有些絕緣材料也具備較高的導熱性能，可以幫助熱量的傳導和散熱。

(5). 布線規則優化：在設計和布線過程中，還需要優化布線規則，以確保高功率信號的穩定傳輸。這包括合理的電流密度分布、避免高功率線路之間的相互干擾以及對電流路徑進行充分考慮等。

因此，對于高功率應用，RDL技術需要綜合考慮金屬線材料選擇、線寬和厚度增加、熱管理、絕緣材料選擇和布線規則優化等因素。這些技術和策略的采用可以提供更好的功率傳輸能力和熱管理性能，以適應高功率應用的需求。

如下圖所示的高功率RDL方案的橫截面示意圖，此設計適用于需要厚銅的應用，例如用于功率芯片的應用。由于電鍍銅 UBM被化學鍍NiAu (E-less) NiAu UBM取代，因此 后者的RDL可以做得更厚，使其更堅固。

CuNi RDL 高功率應用與 Cu RDL 窄間距應用具有類似的工藝流程，如下圖所示：

主要區別在于在電鍍 Cu 的頂部增加了一層薄薄的電鍍 Ni 層，它們共同形成 CuNi RDL。

電鍍鎳層有兩個用途，首先，它充當定義著陸焊盤開口的 PI2 層具有非常好的附著力的表面，比銅層好得多。憑借出色的附著力，可以直接在CuNi RDL頂部的PI開口中進行化學鍍鎳，而不會有分層或電解液滲入PI2層下方的風險。

使用CuNi RDL方法，可以降低工藝成本、時間和設備利用率，因為不需要Cu UBM，所以相對更昂貴光刻和電鍍步驟可以省略。特別是通過省略種子層濺射、銅電鍍、光刻、剝離光刻膠和蝕刻等工藝來實現成本節約。

CuNi RDL 適用于高功率應用，添加了 Ni，并且能夠將整個 RDL 層鍍得更厚。下圖顯示了兩種方案，一種是帶錫球的，另一種是提供具有高支架的 UBM，并結合 CuNi RDL 設計。

上圖是顯示形成了一個高支架 NiAu UBM，下圖是一個帶有額外錫球的較小NiAu UBM?；瘜W鎳(E-less Ni)直接沉積在PI2層開口內，形成與RDL Ni相連的實際UBM。在實現化學鍍鎳的沉積之前，通過去除氧化鎳來重新活化RDL鎳?；瘜W鍍 Ni 和電鍍 RDL Ni 結合良好，沒有任何空隙。通過在 PI2 層頂部略微重疊化學鍍 Ni 覆蓋層。Ni UBM 帶有一層薄薄的沉金(immersion Au)。

如下圖顯示，電鍍鎳 （Ni RDL） 具有更結晶的外觀，而化學鍍鎳具有更無定形的結構。這是因為化學鎳中沉積了約 7% 的磷 （P）。電解液中的還原劑中含有磷化合物，因此，一些P與Ni共沉積。

在化學鍍 NiAu 工藝之后，通常完成錫球焊?；蛘?，化學鎳可以鍍高達25μm，用作各向異性導電薄膜（ACF）或各向異性導電粘合劑（ACA）、ACF/ACA上的倒裝芯片應用。