Präzise Kupfersäulen und Kupferblöcke sind lötbare, diskrete Verbindungskomponenten für SiP- und 3D-Verpackungen, mit zylindrischen Durchmessern von Φ0,09–2 mm und Höhen bis zu 6 mm.
Sie sind eine andere Produktkategorie als Cu-Säulen-Bumps, die durch Wafer-Level-Galvanisierung entstehen – diese Seite behandelt diskrete Präzisionskomponenten, die mit SMT montiert sind, und Reflow-Löten.
Henan Chalco liefert sowohl zylindrische als auch quadratische Formfaktoren nach Zeichnung / nach Spezifikation, mit blanken Kupfer- oder vergoldeten Oberflächenoberflächen, die per Band und Rolle oder in Flaschen geliefert werden.
Was ist eine Kupfersäule? Diskrete Säulenstifte und beschichtete Säulenbeulen erklärt
Innerhalb der umfassenderen IC-Verpackungsverbindungslösungen ist Kupfersäule ein Oberbegriff für säulenförmige Kupferverbindungsstrukturen, die in fortschrittlicher Verpackung verwendet werden.
Je nach Herstellungsmethode und Verpackungsposition lassen sich unsere Kupfersäulenprodukte in zwei Hauptproduktformen einteilen:
Kupfer-Säulenstift (diskret, SMT-montiert)
Präzisionsbearbeitete, diskrete Kupfersäulen- und Kupferblockkomponenten, die zwischen den Substraten durch Standard-SMT-Platzierung und Reflow-Löten montiert werden.
Kupferpfeiler-Pins werden für vertikale Verbindungen, Unterstützung und EMI-Abschirmung in SiP- und PMIC-Modulen verwendet.
Maßgenauigkeit entsteht durch Bearbeitung und nicht durch verplattendes Wachstum, mit Höhen von sub-millimeter bis zu mehreren Millimetern, die vom Durchmesser entkoppelt sind.
Henan Chalco bietet eine fertige Lieferung in zehn Standardgrößenklassen von Φ0,09–2 mm; Spezifikationen, Materialien und Anwendungen sind unten aufgeführt.
Kupfer-Säulen-Stoß (auf Wafer-Niveau galvanisiert)
Eine Buckelstruktur, die durch Galvanisierung durch ein photolithographisch geöffnetes Fenster auf einem Waferpad entsteht, das typischerweise mit einer bleifreien Lötkappe bedeckt ist.
Copper Pillar Bump wird für Fine-Pitch-Flip-Chip-Verbindungen verwendet, wobei Steigungen bis zu Dutzend Mikrometern und Höhen typischerweise von Dutzend Mikrometern bis etwa 200 μm reichen (festgelegt durch Beschichtungszeit und Prozessfenster), weit verbreitet in Hoch-I/O-Dichte-Gehäusungen wie Prozessoren und HBM.
Henan Chalco kann die Kupfersäulen-Bump-Kapazität nach Ihrer Wafer-Level-Verpackungsspezifikation beziehen – Prozessknoten, Pitch, Materialstack und Produktionskapazität werden pro Projekt bestätigt.
Die unten aufgeführten Spezifikationen, Materialien und Anwendungen beziehen sich auf Copper Pillar Pin. Für Wafer-Level-galvanisierte Kupferpfeiler-Bump-Lösungen geben Sie bitte Ihre Prozessknoten- und Pitch-Anforderungen in Ihrer RFQ an, und wir beschaffen Ressourcen pro Projekt.
Spezifikationen für Kupfersäulen und Kupferblöcke
Die Standardspezifikationen decken zehn zylindrische Durchmesser-Grade und sechs quadratische Querschnitts-Grade ab.
Größen jenseits der untenstehenden Bereiche werden auf Zeichnung angegeben (benutzerdefinierte Größen werden auf die Zeichnung angegeben) – einschließlich Durchmesser feiner als Φ0,09 mm und quadratischer Querschnitte, die größer als die Standardklassen sind, beide als maßgefertigte Artikel erhältlich;
Schick dein Pad-Layout und deine Tonhöhenanforderungen zur Machbarkeitsprüfung.
Zylindrische Kupfersäulen
| Typ | Durchmesser (Φ) | Pad-Pitch | Höhenbereich (mm) | Dia. Toleranz (mm) | Längentoleranz (mm) |
| Zylinder | Φ2 mm | >2,2 mm | 0.65–3.0 | ±0,015 | ±0,020 |
| Zylinder | Φ1,5 mm | >1,7 mm | 0.65–3.0 | ±0,015 | ±0,020 |
| Zylinder | Φ1 mm | >1,2 mm | 0.80–6.0 | ±0,015 | ±0,020 |
| Zylinder | Φ0,8 mm | >1 mm | 0.65–6.0 | ±0,015 | ±0,020 |
| Zylinder | Φ0,4 mm | 500–600 μm | 0.26–6.0 | ±0.010 | ±0,015 |
| Zylinder | Φ0,25 mm | 350–500 μm | 0.16–5.0 | ±0.010 | ±0,015 |
| Zylinder | Φ0,2 mm | 300–400 μm | 0.13–5.0 | ±0.010 | ±0,015 |
| Zylinder | Φ0,15 mm | 275–350 μm | 0.10–1.0 | ±0.010 | ±0,015 |
| Zylinder | Φ0,12 mm | 220–300 μm | 0.08–1.0 | ±0.010 | ±0,015 |
| Zylinder | Φ0,09 mm | 150–220 μm | 0.08–1.0 | ±0.010 | ±0,015 |
Quadratische Kupferblöcke
| Typ | Querschnitt (W×T) | Längenbereich (mm) | Toleranz (mm) |
| Platz | W0,2 × T0,2 mm | 0.2–1.0 | ±0,015 |
| Platz | W0,23 × T0,33 mm | 0.33–1.0 | ±0,015 |
| Platz | W0,4 × T0,33 mm | 0.4–1.0 | ±0,015 |
| Platz | W0,4 × T0,4 mm | 0.4+ | ±0,015 |
| Platz | W0,35 × T0,35 mm | 0.35+ | ±0,015 |
| Platz | W0,3 × T0,7 mm | 0.7+ | ±0,015 |
Sowohl zylindrische (runde) als auch quadratische Formen sind mit blankem Kupfer oder vergoldeten Oberflächen erhältlich.
Brauchen Sie eine Größe außerhalb dieser Bereiche?
Individuelle Maße werden Ihrer Zeichnung genannt – schicken Sie Ihre Zeichnung zur Begutachtung.
Kupferlegierungsoptionen: Leitfähigkeit, thermische Leistung und CTE
| Code | Zusammensetzung | CTE (10⁻⁶/K) | Wärmeleitfähigkeit (W/mK) | Leitfähigkeit (%IACS) | Spezifisches Gewicht |
| C8 | Cu + Zn 0,2 % + Mg 0,15 % | 17.5 | 300–330 | 76–83 | 8.9 |
| C9 | Cu + Sn 0,15 % | 17.3 | 360 | 82 | 8.9 |
| CB | Cu 99,99 % | 17.7 | 391 | >99 | 8.9 |
| AC | Cu >99,99 % | 16.3 | >400 | >100 | 8.92 |
| C5191 Phosphorbronze (zum Vergleich gezeigt) | Cu + Sn 5,5–7,0 % + P 0,03–0,35 % | 18 | 65 | 14 | 8.84 |
Wie man auswählt:
Die hochreinen Kupferqualitäten von CB und AC zielen auf stromführende und wärmeabweichende Prioritätsszenarien ab – Strompfade, PMIC-Module und Designs, die die Säule ebenfalls als thermischen Pfad nutzen – mit einer Leitfähigkeit >99 % IACS und einer Wärmeleitfähigkeit von 391–400+ W/mK.
C8- und C9-Mikrolegierungs-Kupferqualitäten kombinieren eine hohe Leitfähigkeit (76–83 % IACS) mit verbesserter Festigkeit und Verarbeitbarkeit und eignen sich für strukturelle Positionen, die Bauteilsteifigkeit erfordern.
C5191 Phosphorbronze, eine gängige Kupferlegierung im Pin-Typ, eignet sich nicht gut für Hochstrom- und Hochhitzeszenarien: Ihre Wärmeleitfähigkeit von 65 W/mK und die Leitfähigkeit von 14 % IACS verlangsamen hochreines Kupfer um ein Vielfaches bis zu einer Größenordnung.
Ein höherer IACS-% bedeutet einen geringeren Widerstand – weniger erzeugte Wärme unter Strom, effizientere Wärmeleitung durch den Säule, weniger EMI-Störungen durch Stromüberfüllung und weniger Abschwächung und Verzögerung bei hochfrequenten Signalen.
Kupfersäulen vs. Lötkugeln, Cu-Core-Kugeln und Durchguss-Vias
Die erste Unterscheidungsvariable unter den vertikalen Verbindungsoptionen ist die Abstandshöhe.
Die folgende Tabelle listet auch Copper Pillar Bump als Referenzmaße auf, um Ihnen bei der Entscheidung zu helfen, welche Produktlinie Sie verfolgen und welches Sie beziehen sollten.
| Option | Höhenfähigkeit | Höhen-Durchmesser-Kopplung | Prozessroute | Elektrischer und thermischer Querschnitt | Typischer Anwendungspunkt |
| Lötkugel | Post-Reflow-Kugelhöhe, bis etwa 300 μm | Höhe stark mit dem Kugeldurchmesser gekoppelt, weiter reduziert durch Rückflusskollaps | Ballplatzierung + Reflow, ein ausgereifter Prozess | Lötquerschnitt, moderate elektrische und thermische Leistung | BGA, Standard-Pitch-Interconnects |
| Cu-Core-Kugel | Der Kupferkern schmilzt beim Wiederfließen nicht, hilft, den Abstand zu halten und Kollaps zu verhindern | Höhe noch begrenzt durch den Kugeldurchmesser | Kompatibel mit Ballplatzierungsprozessen | Kupferkern + Lötschale | Gestapelte Verbindungen, die Einsturzwiderstand erfordern |
| Durch Schimmel (TMV) | Via wurde in der Form geformt, Tiefe durch Seitenverhältnis begrenzt | Tiefere Vias erfordern größere Durchmesser; die Kosten steigen mit der Tiefe | Laserbohren + per Füllung, ein internes OSAT-Verfahren | Gefüllter Leiterquerschnitt | PoP-formeingebettete Leitfähigkeit |
| Aufgeplatte Kupfersäule (Wafer-Niveau galvanisiert) | Im Bereich von 100–200 μm, Höhe begrenzt durch die Abscheidungszeit | Höhe bestimmt durch die Beschichtungszeit; Plattendicke anfällig für Variationen | Photolithographie + Galvanisierung, ein Wafer-Level-Prozess | Galvanisierter Kupferquerschnitt | Fine-Pitch-Flip-Chip-Verbindungen |
| Diskrete Kupfersäule | 0,08–6 mm, Höhe unabhängig vom Durchmesser | Keine Kopplung – feine Durchmesser können dennoch hohe Säulen bilden (hohes Seitenverhältnis) | SMT-Platzierung + Reflow | Massiver Kupferquerschnitt, starke elektrische und thermische Leistung | Hoher Abstand, Brett-zu-Brett-Stapeln, Abschirmwände |
Wenn der erforderliche Abstand das übersteigt, was eine nachgeflossene Lötkugel halten kann, wenn der Durchmesser einer Cu-Kernkugel das Maximum erreicht oder wenn das TMV-Seitenverhältnis und die Kosten nicht mehr praktikabel sind, werden diskrete Kupfersäulen so konzipiert, dass sie Höhenfreiheit bieten – die Höhe wird durch die Schnittlänge bestimmt und vom Durchmesser entkoppelt;
Die Maßgenauigkeit entsteht durch die Bearbeitung (siehe die Spezifikationstabellen für Toleranzen) und nicht durch die Wachstumszeit der Beschichtung – die Anpassung der Zwischenschichthöhe erfordert lediglich eine andere Schnittlänge, ohne dass ein Beschichtungsprozessfenster neu qualifiziert werden muss.
Umgekehrt bleiben Lötkugeln und galvanisierte Beulen für feingepitchte, niedrige Verbindungsstellen eine reife und vernünftige Wahl; Kupfersäulen sind kein universeller Ersatz, sondern füllen den "höheren" Bereich des Leistungsbereichs aus.
Anwendungen in SiP, PMIC-Modulen und 3D-Packaging
SiP-Board-to-Board-Unterstützung und -leitung
In SiP-Modulen werden zylindrische Kupfersäulen zwischen der Hauptplatine und dem unteren Substrat platziert und erfüllen drei Aufgaben gleichzeitig: mechanische Unterstützung, elektrische Wärmeleitung und einen Wärmeableitungsweg – der feste Kupferquerschnitt kombiniert den Stromweg und den Wärmeweg in derselben Säule und liefert sowohl hohe Leitfähigkeit als auch hohe Wärmeabfuhr.
Die säulenförmige Form ist zudem förderfreundlicher: Die Formmasse fließt sanft zwischen den Säulen und hilft, Füllfehler zu reduzieren.
EMI-Abschirmung mit Kupferblöcken
Quadratische Kupferblöcke (Kupferblock / Metallstab) fungieren als innere Trennwände innerhalb eines Moduls: Sie verbinden den oberen Metallschutz mit der Bodenstruktur des Substrats und teilen das Gehäuseinnere in abgeschirmte Abteilungen (Kammerabschirmung), die digitale Schaltungen vor RF-/analogen Störungen isolieren.
Metallwandabschirmungsmethoden wurden als einfach zusammenzubauen und mit guter Abschirmwirkung bei niedrigeren Frequenzen beschrieben. Im Gegensatz zu gestanzten Abschirmrahmen, die Werkzeuge erfordern, benötigen quadratische Kupferblöcke keine Form und werden mit Standard-SMT platziert – die Überarbeitung des Trennungslayouts erfordert lediglich eine Anpassung des Platzierungsprogramms.
Abstandsverhältnisse mit hohem Seitenverhältnis in PMIC-Modulen
PMIC-Module müssen oft hohe Bauteile wie Induktoren zwischen dem oberen und unteren Substrat aufnehmen.
Kupfersäulen mit hohem Seitenverhältnis verwenden einen kleinen Durchmesser, um mehrere Millimeter Zwischenschichthöhe zu erzeugen und so Platz für sperrige Bauteile zu schaffen – eine Geometrie, die kugelbasierte Ansätze nicht erreichen können: Eine Kugel, die hoch genug ist, muss zudem dick genug sein.
Gemischte Größen in 3D-Verpackungen
In den mehrschichtigen Stapeln der 3D-Verpackung können verschiedene Größen innerhalb derselben Verpackung gemischt werden: kleine Kupfersäulen zwischen den oberen Stanzen, größere Kupfersäulen zwischen den unteren Substraten, wobei jede Schicht an Säulen angepasst wird, die für ihren eigenen Spalt dimensioniert sind.
Zehn Standarddurchmesser-Grade ermöglichen dieses Mischen ohne die Entwicklung neuer Komponenten Schicht für Schicht.
Montage und Montage: SMT-Platzierung, Reflow sowie Band-und-Spulen-Versorgung
Diskrete Kupfersäulen durchlaufen einen standardmäßigen Oberflächenmontagestrom: Lötdruck → SMT-Pick-and-Place-→ Reflow.
Bei Modulstapelanwendungen sind die anschließenden Guss- und Schleifschritte (beim Schleifen sind die Säulenendflächen freigelegt) gleichermaßen kompatibel – die Säulen bleiben nach dem Formen und Schleifen an der Endfläche koplanar und bereit für die nächste Verbindungsschicht.
Die Verpackung ist als Klebeband und Rolle oder in Flaschen erhältlich und eignet sich jeweils für automatisierte Fütterung und Kleinchargen-Testproduktion.
Für Szenarien mit hohem Volumen und Hunderten bis Tausenden von Säulen pro Platine gehören Optionen über die individuelle Platzierung hinaus die Verwendung von Ausrichtungsvorrichtungen oder einer Stift-Einsetzmaske, kombiniert mit Vibration oder Luftzufuhr, um große Mengen von Säulen in einem Durchgang auf einem lötklebrig bedruckten Substrat auszurichten und zu platzieren.
Aussehen und dimensionale Konsistenz innerhalb einer Charge helfen, eine stabile Platzierungsausbeute zu gewährleisten – genau das ist der Sinn der Durchmessertoleranz von ±0,010–0,015 mm: Die Pick-and-Place-Düse und das Vision-System betrachten dieselbe Komponente, zehntausendfach.
Qualität, Konsistenz und Dokumentation
Die Maßgenauigkeit ist die zentrale Qualitätsverpflichtung für diese Bauteile: Zylinderdurchmessertoleranz von ±0,010–0,015 mm und Längentoleranz von ±0,015–0,020 mm (siehe Spezifikationstabellen) sowie eine quadratische Querschnittstoleranz von ±0,015 mm. Die Chargenkonsistenz wird sowohl hinsichtlich Aussehens als auch Abmessung kontrolliert.
Das Qualitätsmanagementsystem ist nach ISO 9001 und ISO 14001 (System-Zertifizierung) zertifiziert.
Die spezifische Konfiguration der Einhaltung und die begleitende Dokumentation (RoHS / REACH-Deklarationen, Konformitätszertifikat, Batch-Rückverfolgbarkeit) können mit Ihrer RFQ überprüft werden.
Lieferoptionen, Anpassung und RFQ-Grenzen
Angebotsbasis
Standardgrößen werden gemäß den beiden obigen Tabellen angegeben; Größen jenseits dieser Bereiche – einschließlich feinerer Durchmesser und größerer quadratischer Querschnitte – werden nach Zeichnung / Spezifikation angegeben, wobei das Material über die C8 / C9 / CB / AC Grade hinaus wählbar ist.
Oberflächenbeschichtung und Verpackung
Blanke Kupfer- oder vergoldete Oberflächenoberfläche; Klebeband- und Spulen- oder Flaschenverpackung.
Dokumentationsrahmen
Bestellungen können mit Konformitätsbescheinigungen und Maßsinspektionsdaten wie in Ihrer RFQ angegeben angeboten werden – die Dokumentation wird an die Anforderungen Ihrer RFQ angepasst.
Verwandte Produkte
Chalco bietet eine Komplettversorgung mit Halbleiterverpackungsmaterialien an, darunter Pin-Module, Kupfer-Bonding-Draht, Leistungshalbleiter-Bonding-Draht und -Band, Gold-Bonding-Draht, Aluminium-Bondingdraht und Silberlegierungs-Bondingdraht.
Pin-Modul
Häufig gestellte Fragen
Ist eine diskrete Kupfersäule dasselbe wie ein Cu-Säulen-Bump?
Nein. Beide gehören zur Produktfamilie Copper Pillar, in zwei verschiedenen Formen: Pin wird von SMT für Board-to-Board- und In-Package-Verbindungen in SiP/PMIC-Modulen montiert; Bump wird durch Galvanisierung auf einem Waferpad für feinpitchige Flip-Chip-Verbindungen gebildet.
Henan Chalco liefert Standard-Pin-Größen direkt auf Lager; Bump-Lösungen werden projektbezogen bezogen.
Wann sollte ich Kupfersäulen statt Lötkugeln verwenden?
Wenn die erforderliche Abstandshöhe das übersteigt, was eine nachgelassene Lötkugel halten kann. Die Lötkugel ist mit dem Kugeldurchmesser gekoppelt und bricht nach dem Reflow zusammen; die Säulenhöhe ist unabhängig vom Durchmesser, bis zu 6 mm.
Welche Größen sind verfügbar?
Die Zylinder umfassen zehn Grade von Φ0,09–2 mm mit Höhen von 0,08–6 mm; quadratische Querschnitte umfassen sechs Stufen, beginnend mit W0,2 × T0,2 mm. Durchmesser feiner als Φ0,09 mm und größere quadratische Querschnitte können als maßgefertigte Stücke berechnet werden, basierend auf der Zeichnung.
Wie werden Kupferpfeiler montiert?
Standard-SMT-Verfahren: Lötdruck, Pick-and-Place, Reflow. Nachfolgende Guss- und Schleifprozesse sind kompatibel.
Welche Materialien werden angeboten?
Vier Kupferqualitäten: mikrolegierte C8 / C9 und hochreine CB / AC mit Leitfähigkeit bis zu >100 % IACS und Wärmeleitfähigkeit bis zu >400 W/mK.
Liefert Henan Chalco Kupferpfeiler-Bumps für Wafer-Level-Verpackungen?
Ja. Kupfersäulen-Bump-Lösungen können an Ihren Prozessknoten, Pitch und Materialsystem bezogen werden; spezifische Spezifikationen, Kapazität und minimale Bestellmenge werden durch Ihre RFQ bestätigt.
Können Kupferblöcke als EMI-Abschirmung innerhalb eines Gehäuses verwendet werden?
Ja. Quadratische Kupferblöcke dienen als Abschirmwände der Kammern, verbinden den Metallschutz mit der Bodenstruktur und teilen das Modulinnere in isolierte, abgeschirmte Abteile.
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Um Ihr Angebot zu beschleunigen, fügen Sie bitte Folgendes in Ihre Ausschreibung ein:
- Durchmesser oder Querschnitt und Höhe
- Toleranzanforderung
- Materialcode oder Leitfähigkeitsanforderung
- Oberflächenfinish
- Menge und Verpackungsform (Band und Rolle oder Flasche)
- Anwendungskontext (SiP / PMIC / 3D-Stacking / Abschirmung)
Henan Chalco überprüft und liefert nach Ihrer Zeichnung und Spezifikation, entsprechend Ihren Anforderungen.