Les piliers en cuivre de précision et les blocs de cuivre sont des composants d’interconnexion discrètes et soudables pour le SiP et l’emballage 3D, avec des diamètres cylindriques allant de Φ0,09 à 2 mm et des hauteurs allant jusqu’à 6 mm.
Ils constituent une catégorie de produit différente des bosses de piliers en cu, formées par l’électrodéposition au niveau des plaquettes — cette page couvre les composants de précision discrets montés par SMT et soudure par reflow.
Henan Chalco fournit à la fois des formats cylindriques et carrés selon le dessin / selon les spécifications, avec des finitions de surface en cuivre nu ou plaquées or, expédiées par ruban adhésif et bobine ou en bouteilles.
Qu’est-ce qu’un pilier en cuivre ? Explication des broches de pilier distinctes et des bosses plaquées
Dans les solutions plus larges d’interconnexion d’emballage de CI, le pilier en cuivre est un terme générique désignant les structures d’interconnexion en cuivre en colonnes utilisées dans l’emballage avancé.
Selon la méthode de fabrication et la position de l’emballage, nos produits piliers en cuivre se divisent en deux principales formes :
Broche de pilier en cuivre (discrète, montée sur SMT)
Composants de piliers et blocs en cuivre discrets usinés avec précision, montés entre les substrats par placement standard de SMT et soudure par reflow.
Les broches piliers en cuivre sont utilisées pour l’interconnexion verticale, le support et le blindage EMI dans les modules SiP et PMIC.
La précision dimensionnelle provient de l’usinage plutôt que de la croissance plaquée, avec des hauteurs allant de sub-millimètre à plusieurs millimètres, découplées du diamètre.
Henan Chalco propose une alimentation prête à l’emploi sur dix grades standards de Φ0,09 à 2 mm ; les spécifications, matériaux et applications sont détaillés ci-dessous.
Bosse de pilier en cuivre (électroplacée au niveau de la plaquette)
Une structure en bosse formée par galvanposition à travers une fenêtre ouverte photolithographiquement sur un pad de wafer, généralement surmonté d’un capuchon de soudure sans plomb.
Le Copper Pillar Bump est utilisé pour les interconnexions à puce flip-chip à pas fin, avec des pas allant jusqu’à des dizaines de micromètres et des hauteurs allant généralement de dizaines de micromètres à environ 200 μm (réglées par le temps de placage et la fenêtre de procédé), largement utilisées dans des boîtiers à haute densité d’E/S tels que les processeurs et les HBM.
Henan Chalco peut fournir la capacité de bump des piliers en cuivre selon votre spécification d’emballage au niveau des wafer — le nœud de procédé, le pitch, la pile de matériaux et la capacité de production sont confirmés par projet.
Les spécifications, matériaux et applications ci-dessous couvrent la broche de piliers en cuivre. Pour les solutions de bump de piliers en cuivre galvanisé au niveau des plaquettes, veuillez spécifier vos exigences de nœud de procédé et de pas dans votre RFQ, et nous nous fournirons des ressources par projet.
Spécifications des piliers en cuivre et des blocs en cuivre
Les spécifications standard couvrent dix pentes de diamètre cylindrique et six pentes de section carrée.
Les tailles au-delà des plages ci-dessous sont citées au dessin (les tailles personnalisées sont citées au dessin) — y compris des diamètres plus fins que Φ0,09 mm et des sections transversales carrées supérieures aux grades standards, tous deux disponibles en articles sur mesure ;
Envoyez la disposition de votre rampe et les exigences de terrain pour une revue de faisabilité.
Piliers cylindriques en cuivre
| Type | Diamètre (Φ) | Inclinaison de la rampe | Plage de taille (mm) | Tolérance dia. (mm) | Tolérance de longueur (mm) |
| Cylindre | Φ2 mm | >2,2 mm | 0.65–3.0 | ±0,015 | ±0,020 |
| Cylindre | Φ1,5 mm | >1,7 mm | 0.65–3.0 | ±0,015 | ±0,020 |
| Cylindre | Φ1 mm | >1,2 mm | 0.80–6.0 | ±0,015 | ±0,020 |
| Cylindre | Φ0,8 mm | >1 mm | 0.65–6.0 | ±0,015 | ±0,020 |
| Cylindre | Φ0,4 mm | 500–600 μm | 0.26–6.0 | ±0,010 | ±0,015 |
| Cylindre | Φ0,25 mm | 350–500 μm | 0.16–5.0 | ±0,010 | ±0,015 |
| Cylindre | Φ0,2 mm | 300–400 μm | 0.13–5.0 | ±0,010 | ±0,015 |
| Cylindre | Φ0,15 mm | 275–350 μm | 0.10–1.0 | ±0,010 | ±0,015 |
| Cylindre | Φ0,12 mm | 220–300 μm | 0.08–1.0 | ±0,010 | ±0,015 |
| Cylindre | Φ0,09 mm | 150–220 μm | 0.08–1.0 | ±0,010 | ±0,015 |
Blocs carrés de cuivre
| Type | Coupe transversale (W×T) | Plage de longueur (mm) | Tolérance (mm) |
| Square | W0.2 × T0.2 mm | 0.2–1.0 | ±0,015 |
| Square | W0.23 × T0.33 mm | 0.33–1.0 | ±0,015 |
| Square | W0.4 × T0.33 mm | 0.4–1.0 | ±0,015 |
| Square | W0.4 × T0.4 mm | 0.4+ | ±0,015 |
| Square | W0,35 × T0,35 mm | 0.35+ | ±0,015 |
| Square | W0.3 × T0.7 mm | 0.7+ | ±0,015 |
Les formats cylindriques (ronds) et carrés sont disponibles avec des finitions de surface en cuivre nu ou plaquées or.
Vous avez besoin d’une taille en dehors de ces plages ?
Les dimensions personnalisées sont indiquées à votre dessin — envoyez-le pour évaluation.
Options d’alliages de cuivre : conductivité, performance thermique et CTE
| Code | Composition | CTE (10⁻⁶/K) | Conductivité thermique (W/mK) | Conductivité ( %IACS) | Densité spécifique |
| 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 |
| Bronze au phosphore C5191 (montré pour comparaison) | Cu + Sn 5,5–7,0 % + P 0,03–0,35 % | 18 | 65 | 14 | 8.84 |
Comment choisir :
Les qualités de cuivre haute pureté CB et AC visent des scénarios de priorité au transport de courant et à la dissipation de chaleur — chemins de puissance, modules PMIC et conceptions utilisant également le pilier comme chemin thermique — avec une conductivité >99 % IACS et une conductivité thermique de 391–400+ W/mK.
Les grades en cuivre microallié C8 et C9 combinent une conductivité élevée (76–83 % IACS) avec une résistance et une facilité de traitement améliorées, adaptées aux positions structurelles nécessitant une rigidité des composants.
Le bronze au phosphore C5191, un alliage de cuivre courant à goupilles, n’est pas bien adapté aux scénarios à courant élevé et chaleur élevée : sa conductivité thermique de 65 W/mK et sa conductivité de 14 % IACS suivent le cuivre de haute pureté de plusieurs fois jusqu’à un ordre de grandeur.
Un pourcentage de IACS plus élevé signifie une résistance plus faible — moins de chaleur générée sous courant, une conduction thermique plus efficace à travers le pilier, un bruit EMI plus faible dû à l’encombrement de courant, et moins d’atténuation et de délai pour les signaux haute fréquence.
Pilier en cuivre vs billes de soudure, billes à noyau de cu-core et vias de moulage traversants
La première variable différenciant les options d’interconnexion verticale est la hauteur de sécurité.
Le tableau ci-dessous liste également Copper Pillar Bump comme dimension de référence, pour vous aider à choisir quelle gamme de produits suivre et quel produit acheter.
| Option | Capacité en hauteur | Couplage hauteur-diamètre | Itinéraire de procédé | Section efficace électrique et thermique | Point d’utilisation typique |
| Boule de soudure | Hauteur de la boule post-reflow, jusqu’à environ 300 μm | La hauteur est fortement couplée au diamètre de la boule, réduite par l’effondrement du reflux | Placement de la balle + reflux, un procédé mature | Section transversale de soudure, performances électriques et thermiques modérées | BGA, interconnexions à hauteur standard |
| Balle cu core | Le noyau de cuivre ne fond pas lors du reflux, aide à maintenir l’écart et à résister à l’effondrement | La hauteur reste limitée par le diamètre de la boule | Compatible avec les procédés de placement des billes | Noyau en cuivre + coque de soudure | Interconnexions empilées nécessitant une résistance à l’effondrement |
| À travers la moisissure via (TMV) | Via formée dans le moule, la profondeur étant limitée par le format d’image | Les vias plus profonds nécessitent des diamètres plus importants ; le coût augmente avec la profondeur | Forage laser + via remplissage, un procédé OSAT interne | Section transversale du conducteur rempli | Conduction intégrée dans le moule PoP |
| Pilier en cuivre plaqué (galvanposition au niveau de la plaquette) | De l’ordre de 100 à 200 μm, la hauteur étant limitée par le temps de dépôt | Hauteur fixée par le temps de plaquage ; épaisseur du plaque sujette à la variation | Photolithographie + électrodéposition, un procédé au niveau de la plaquette | Section transversale en cuivre électroplacé | Interconnexions à puce flip-chip à pas fin |
| Pilier discret en cuivre | 0,08–6 mm, hauteur indépendante du diamètre | Pas de couplage — des diamètres fins peuvent toujours former de hauts piliers (rapport d’image élevé) | Placement du SMT + reflow | Section efficace en cuivre solide, fortes performances électriques et thermiques | Haute distance, empilement planche contre planche, murs de protection |
Lorsque l’entre-temps requis dépasse ce qu’une boule de soudure refondue peut maintenir, lorsque le diamètre d’une bille à noyau de cu-cu-core atteint son maximum, ou lorsque le rapport d’aspect et le coût TMV ne sont plus pratiques, les piliers en cuivre discrets sont conçus pour offrir une liberté de hauteur — la hauteur est fixée par la longueur de coupe et découplée du diamètre ;
La précision dimensionnelle provient de l’usinage (voir les tableaux de spécifications pour les tolérances) plutôt que du temps de croissance du placage — réviser la hauteur de l’intercouche ne nécessite qu’une longueur de coupe différente, sans avoir besoin de requalifier une fenêtre du procédé de placage.
Inversement, pour les interconnexions à pas fin et à faible hauteur, les billes de soudure et les bosses électroplacées restent un choix mature et raisonnable ; les piliers en cuivre ne sont pas un remplacement universel, mais comblent l’extrémité " plus haute " de la plage de capacités.
Applications dans les modules SiP, PMIC et l’emballage 3D
Soutien et conduite SiP entre cartes
Dans les modules SiP, des piliers cylindriques en cuivre sont placés entre la carte principale et le substrat inférieur, assurant trois fonctions simultanément : support mécanique, conduction électrique et chemin de dissipation de la chaleur — la section transversale en cuivre solide combine le chemin du courant et le chemin de la chaleur dans le même pilier, assurant à la fois une conductivité élevée et une dissipation thermique élevée.
La forme en colonne est également plus adaptée aux moules transférables : le composé de moulage s’écoule en douceur entre les piliers, aidant à réduire les défauts de remplissage.
Blindage des compartiments EMI avec blocs en cuivre
Les blocs carrés en cuivre (bloc de cuivre / barre métallique) agissent comme des cloisons internes à l’intérieur d’un module : reliant le blindage métallique supérieur à la structure de masse du substrat et divisant l’intérieur du boîtier en compartiments blindés (blindage de compartiment) qui isolent les circuits numériques des interférences RF/analogiques.
Les approches de blindage à paroi métallique ont été décrites comme simples à assembler avec une bonne efficacité de blindage à basse fréquence. Contrairement aux cadres de blindage emboutis qui nécessitent des outillages, les blocs carrés en cuivre ne nécessitent pas de moulage et sont placés par SMT standard — réviser la disposition de la cloison ne nécessite qu’un ajustement du programme de positionnement.
Distances à haut rapport d’aspect dans les modules PMIC
Les modules PMIC doivent souvent accueillir des composants hauts comme des inductances entre les substrats supérieur et inférieur.
Les piliers en cuivre à rapport d’aspect élevé utilisent un petit diamètre pour créer plusieurs millimètres de hauteur entre les couches, libérant ainsi de l’espace pour des composants volumineux — une géométrie que les approches à billes ne peuvent pas atteindre : une boule assez haute doit aussi être assez épaisse.
Tailles mixtes dans un emballage 3D
Dans les piles multicouches d’emballages 3D, différentes tailles peuvent être mélangées dans un même boîtier : des piliers en cuivre de petit diamètre entre les coins supérieurs, des piliers en cuivre de plus grand diamètre entre les substrats inférieurs, chaque couche étant adaptée à des piliers adaptés à son propre espace.
Dix grades de diamètre standard permettent ce mélange sans développer de nouveaux composants couche par couche.
Montage et assemblage : placement SMT, reflux et alimentation bande et bobine
Les piliers en cuivre discrets passent par un flux standard monté en surface : soudure → SMT pick-and place → reflow.
Dans les applications d’empilement de modules, les étapes suivantes de moulage et de meulage (le meulage expose les faces des extrémités des piliers) sont également compatibles — les piliers restent coplanaires à la face d’extrémité après le moulage et le meulage, prêts pour la couche d’interconnexion suivante.
L’emballage est disponible sous forme de ruban adhésif, de bobine ou en bouteilles, adaptés respectivement à l’alimentation automatisée et à la production d’essai en petits lots.
Pour des scénarios à fort volume avec des centaines voire des milliers de piliers par carte, les options au-delà du placement individuel incluent l’utilisation de dispositifs d’alignement ou d’un masque d’insertion de goupilles, combiné à l’alimentation par vibration ou à l’air, pour aligner et placer de grandes quantités de piliers en une seule passe sur un substrat imprimé à la pâte soudée.
L’apparence et la cohérence dimensionnelle dans un lot aident à maintenir un rendement de placement stable — c’est là que le but de la tolérance de diamètre de ±0,010–0,015 mm : la buse pick-and-place et le système de vision examinent le même composant, dix mille fois plus.
Qualité, cohérence et documentation
La précision dimensionnelle est l’engagement fondamental de qualité pour ces composants : tolérance de diamètre cylindrique de ±0,010–0,015 mm, tolérance de longueur de ±0,015–0,020 mm (voir les tableaux de spécifications), et tolérance de section transversale carrée de ±0,015 mm. La consistance du lot est contrôlée à la fois sur l’apparence et la dimension.
Le système de gestion qualité est certifié selon les normes ISO 9001 et ISO 14001 (certification au niveau du système).
La configuration spécifique de la conformité et la documentation associée (déclarations RoHS / REACH, certificat de conformité, traçabilité par lots) peuvent être consultées avec votre RFQ.
Options d’approvisionnement, personnalisation et limites de la RFQ
Base d’offre
Les tailles standard sont fournies selon les deux tableaux ci-dessus ; les tailles au-delà de ces plages — y compris des diamètres plus fins et des sections carrées plus grandes — sont citées au dessin / selon le cahier des charges, avec un matériau sélectionnable selon les catégories C8 / C9 / CB / AC.
Finition de surface et emballage
finition de surface en cuivre nu ou plaquée or ; emballage de ruban adhésif et de bobine ou de bouteille.
Cadre de documentation
Les commandes peuvent être citées avec les données de certificat de conformité et d’inspection dimensionnelle telles que spécifiées dans votre RFQ — la documentation est configurée selon vos exigences de RFQ.
Produits associés
Chalco fournit un approvisionnement complet en matériaux d’emballage pour semi-conducteurs, incluant des modules à broches, des fils de liaison en cuivre, des fils et rubans de liaison semi-conducteurs de puissance, des fils de liaison en or, des fils de liaison en aluminium et des fils de liaison en alliage d’argent.
Module de broches
Questions fréquemment posées
Un pilier en cuivre discret est-il la même chose qu’un bump de pilier en cucuï ?
Non. Les deux appartiennent à la famille de produits Copper Pillar, sous deux formes différentes : le pin est monté par SMT pour les interconnexions carte à carte et dans le boîtier dans les modules SiP/PMIC ; le bump est formé par l’électrodéposition sur un pad de wafer pour les interconnexions flip-chip à pas fin.
Henan Chalco fournit des tailles standard de broches à partir de stock ; Les solutions de bump sont fournies par projet.
Quand devrais-je utiliser des piliers en cuivre au lieu de billes à souder ?
Lorsque la hauteur de sécurité requise dépasse ce qu’une bille de soudure refondue peut maintenir. La hauteur de la bille de soudure est couplée au diamètre de la boule et s’effondre après refusion ; la hauteur du pilier est indépendante du diamètre, jusqu’à 6 mm.
Quelles tailles sont disponibles ?
Les cylindres couvrent dix grades allant de Φ0,09 à 2 mm, avec des hauteurs de 0,08 à 6 mm ; les sections transversales carrées couvrent six grades à partir de W0,2 × T0,2 mm. Des diamètres plus fins que Φ0,09 mm et des sections carrées plus grandes peuvent être évalués comme des éléments sur mesure, cités au dessin.
Comment sont montés les piliers en cuivre ?
Procédé standard SMT : impression par soudure, pick-and place, reflow. Les procédés ultérieurs de moulage et de meulage sont compatibles.
Quels matériaux sont proposés ?
Quatre grades en cuivre : micro-alliage C8 / C9 et CB / AC haute pureté, avec une conductivité allant jusqu’à >100 % IACS et une conductivité thermique jusqu’à >400 W/mK.
Henan Chalco fournit-il des bosses de piliers en cuivre pour les emballages au niveau des wafer ?
Oui. Les solutions de bump de piliers en cuivre peuvent être fournies à votre nœud de procédé, au système de pitch et au matériau ; les spécifications spécifiques, la capacité et la quantité minimale de commande sont confirmées via votre RFQ.
Peut-on utiliser des blocs en cuivre pour le blindage EMI à l’intérieur d’un boîtier ?
Oui. Des blocs carrés en cuivre servent de murs de blindage de compartiments, reliant le bouclier métallique à la structure au sol et divisant l’intérieur du module en compartiments blindés isolés.
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Pour accélérer votre devis, veuillez inclure ce qui suit dans votre demande de renseignements :
- Diamètre ou section transversale et hauteur
- Exigence de tolérance
- Code du matériau ou exigence de conductivité
- Finition de surface
- Quantité et format d’emballage (bande et bobine ou bouteille)
- Contexte de l’application (SiP / PMIC / empilement 3D / blindage)
Henan Chalco revoit et fournit à votre plan et à votre cahier des charges, en fonction de vos besoins.