**Résumé:** En tant qu'étape essentielle de la fabrication de circuits intégrés, l'emballage à semi-conducteurs impose des exigences de performance strictes aux matériaux d'emballage.Grâce à ses propriétés globales exceptionnellesLe film de polyimide se démarque d'un groupe de matériaux candidats, se faisant le "matériau de référence" dans le domaine des emballages semi-conducteurs.Cet article fournit une analyse approfondie de la structure moléculaire et des caractéristiques de performance du film de polyimide, détaille ses avantages d'application à différents stades de l'emballage des semi-conducteurs,et tire parti des données de l'industrie et des cas réels pour révéler son rôle crucial dans l'amélioration de la fiabilité des puces et la facilitation de l'avancement technologique dans l'industrie des semi-conducteursIl offre également une base théorique pour la sélection et l'innovation des matériaux d'emballage semi-conducteurs.
**I. Emballage de semi-conducteurs: "Armure protectrice" et centre de performance des circuits intégrés**
L'emballage semi-conducteur est bien plus qu'une simple encapsulation physique. Il remplit plusieurs fonctions critiques, y compris le soutien mécanique, l'interconnexion électrique et l'isolation environnementale.Comme la loi de Moore approche de ses limites physiquesLa densité d'intégration des puces a augmenté de façon exponentielle.conduisant à une augmentation significative de la production de chaleur interne de la puce et poussant les taux de transmission du signal dans la gamme THzDans ce contexte, les matériaux d'emballage doivent résister avec précision à des conditions de fonctionnement extrêmes telles que des températures élevées, une fréquence élevée et une humidité élevée dans des espaces extrêmement confinés.Les puces d'amplificateur de puissance dans les stations de base 5G peuvent subir des températures de surface supérieures à 150 °C pendant leur fonctionnement.Les matériaux d'emballage traditionnels ont souvent du mal à relever ces défis exigeants.
**II. Film polyimide: le "champion général" des matériaux**
**2.1 La structure moléculaire unique favorise des propriétés exceptionnelles**
Le film de polyimide est synthétisé par une réaction de polycondensation de dianhydrides aromatiques et de diamines.Cette architecture moléculaire unique confère au film une série de propriétés extraordinaires:
• **Stabilité thermique: l'"homme de fer" de la résistance à haute température:** Le squelette de l'anneau aromatique conjugué de la molécule possède une énergie de liaison allant jusqu'à 520 kJ/mol.Cela permet au film de polyimide d'afficher une perte de masse de seulement 1% à 500 °C et, pour une courte durée, résistent même à des températures extrêmes allant jusqu'à 1000°C sans défaillance structurelle, dépassant de loin la plupart des matériaux d'emballage traditionnels.
• ** Propriétés mécaniques: le "Strongman" combinant rigidité et souplesse:** L'arrangement moléculaire serré, en forme d'échelle, à l'intérieur du film, avec un volume libre de seulement 0,08 nm3,lui confère une excellente résistance à la tractionIl est en même temps très souple, capable de résister à plusieurs courbes sans fracturer, avec un rayon de courbure inférieur à 1 mm.
• ** Propriétés diélectriques: la "voie à grande vitesse" pour la transmission de signaux:** Grâce aux effets de conjugaison π-π,Le film de polyimide possède une résistivité volumique ≥ 1016 Ω·cm et une constante diélectrique d'environ 3.2Même à 200°C, son taux de rétention des propriétés isolantes dépasse 95%. Cette caractéristique fournit un support de transmission à faible perte et à haute fidélité pour les signaux à haute fréquence.
**2.2 Comparaison des principaux paramètres de performance**
Comparativement à d'autres matériaux couramment utilisés dans les emballages de semi-conducteurs, les avantages des performances du film de polyimide sont immédiatement évidents: [Référez-vous à l'image intégrée `media/image1.png` pour le graphique de comparaison.]
**III. Les différentes applications du film de polyimide dans les emballages de semi-conducteurs**
**3.1 Emballages à l'échelle des copeaux: construire un "réseau de protection étroit"**
Dans les emballages à l'échelle de la puce (CSP), le film polyimide joue principalement le rôle essentiel de passivation de la surface de la puce et de tamponnage des contraintes.Une pellicule de PI d'épaisseur de 05 mm bloque efficacement l'intrusion de contaminants externes tels que l'humidité et les ionsLorsque des contraintes thermiques sont générées pendant le fonctionnement de la puce, la souplesse et la résistance mécanique élevée du film PI lui permettent de répartir uniformément les contraintes.prévention des fissures dans la puce causées par la concentration de contraintesLes recherches montrent que les puces passivées avec du film de PI maintiennent des performances stables même après 1000 heures de stockage dans des conditions difficiles de 85°C et 85% RH.considérant que les puces non protégées présentent un taux de dégradation des performances allant jusqu'à 30%;.
**3.2 Emballage au niveau des plaquettes: créer un "pont d'interconnexion efficace"**
Dans les procédés d'emballage à niveau de gaufre (WLP), le film de polyimide, en tant que matériau clé pour la couche de redistribution (RDL), remplit les deux fonctions d'interconnexion électrique et d'isolation.Ses caractéristiques de faible constante diélectrique et de faible perte diélectrique réduisent considérablement le retard et la perte de signal pendant la transmissionPar exemple, dans les emballages 2.5D/3D avancés, les puces sont utilisées pour la communication de données à grande vitesse entre les puces.l'utilisation de film PI comme matériau RDL peut augmenter les taux de transmission du signal de plus de 20% tout en réduisant la consommation d'énergie de 15%.
**3.3 Système intégré: forger une "forteresse solide et sûre"**
Dans le système en emballage (SiP), une pellicule de polyimide est utilisée pour l'encapsulation globale de l'emballage et pour l'isolation entre les couches internes.Son excellente résistance à la corrosion chimique et sa stabilité thermique offrent une protection fiable pour divers types de copeaux et de composantsEn prenant comme exemple un module SiP pour smartphone, la résistance à la chute du module s'est améliorée de 50% après utilisation d'un film PI pour l'encapsulation.et sa durée de vie dans des conditions de température et d'humidité élevées a été multipliée par trois.
**IV. Pratiques de l'industrie et soutien des données**
**4.1 Le "choix du film PI" par les grandes entreprises**
Les leaders mondiaux de l'industrie des semi-conducteurs, tels qu'Intel, TSMC et Samsung, ont largement adopté le film polyimide dans leurs processus d'emballage avancés.Intel utilise une pellicule PI comme couche tampon de contrainte dans les puces fabriquées au nœud de 10 nm et en dessous, améliorant efficacement les taux de rendement des puces de 80% à plus de 90%.augmentation réussie de la bande passante de transmission du signal entre puces de 30%.
**4.2 Analyse coûts-avantages: le "stock potentiel" à valeur à long terme**
Although the initial procurement cost of polyimide film is relatively high—approximately 10 times that of traditional PET film—its comprehensive benefits over the entire lifecycle of semiconductor packaging are significantD'une part, l'utilisation d'une pellicule PI améliore considérablement la fiabilité et la durée de vie de la puce, réduisant les coûts de réparation après-vente dus à des pannes de la puce.sa performance exceptionnelle aide les puces à atteindre des performances plus élevées, renforçant la compétitivité du marché des produits et apportant une plus grande valeur ajoutée aux entreprises.l'utilisation de films à base de PI peut réduire le coût global du produit de 15% à 20%.
**V. Défis et perspectives d'avenir**
**5.1 Goulots d'étranglement de l'industrialisation en attente de percée**
Malgré ses perspectives prometteuses dans le domaine des emballages de semi-conducteurs, le film polyimide est actuellement confronté à plusieurs défis en matière d'industrialisation.il existe toujours un écart entre les capacités nationales et les niveaux avancés internationaux en matière de technologie de préparation de films PI ultra-minces (épaisseur < 12 μm), avec une dépendance à l'importation supérieure à 60%; en outre, les technologies de recyclage des films à base de PI ne sont pas encore matures, ce qui rend difficile le recyclage en boucle fermée à grande échelle,qui limite quelque peu son développement durable.
**5.2 L'innovation technologique pour le développement futur**
Dans l'avenir, le film de polyimide dans les emballages semi-conducteurs évoluera vers une plus grande fonctionnalité et intégration.il est possible d'améliorer davantage la conductivité thermique du film à base de PI, augmentant potentiellement de 1,2 W/mK actuel à plus de 200 W/mK, répondant ainsi mieux aux besoins de refroidissement des puces.Le développement de films PI intelligents dotés de fonctions d'auto-réparation ou d'auto-surveillance permettra d'assurer un niveau plus élevé de fiabilité des emballages à semi-conducteurs..
**VI. Conclusion**
Grâce à sa stabilité thermique, ses propriétés mécaniques et ses performances diélectriques,Le film de polyimide présente des avantages irremplaçables dans le domaine très complexe de l'emballage de semi-conducteurs, où les exigences en matière de performances des matériaux sont extrêmement élevées.et la sauvegarde globale au niveau du systèmeLe film PI est profondément intégré à toutes les étapes de l'emballage des semi-conducteurs.et une plus grande fiabilité- avec le progrès technologique continu et le dépassement progressif des goulets d'étranglement de l'industrialisation,Le film de polyimide est destiné à continuer à écrire le chapitre légendaire d'un "matériau standard d'or" dans l'emballage de semi-conducteurs, injectant un flux continu de vitalité innovante dans le développement de l'industrie mondiale des semi-conducteurs.
