支持高功率应用的RDL技术解析

如之前的介绍用于 IC 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]技术通常用于芯片封装中的信号和电源引脚映射，用于实现芯片与封装之间的连接。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。

以下是一些支持高功率的RDL技术和策略：

(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，可以降低线路电阻，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通常需要增加，以增加电流传输的能力。这可以通过优化工艺参数来实现，例如，在制造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。有效的热管理可以通过添加散热结构、热沉、热传导路径等手段来实现。在RDL设计中，可以考虑增加散热结构，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). 绝缘材料选择：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可以降低信号延迟和损耗，同时具备较好的绝缘性能。此外，有些绝缘材料也具备较高的导热性能，可以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充分考虑等。

因此，对于高功率应用，RDL技术需要综合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可以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可以做得更厚，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：

主要区别在于在电镀 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 层具有非常好的附着力的表面，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，可以降低工艺成本、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，并且能够将整个 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，没有任何空隙。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。