中國(guó)粉體網(wǎng)訊  在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)不斷追求高性能、小型化與低功耗的進(jìn)程中，先進(jìn)封裝技術(shù)已成為關(guān)鍵突破點(diǎn)。其中，玻璃基板憑借一系列獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，從眾多封裝材料中脫穎而出，一躍成為國(guó)內(nèi)外研究的重點(diǎn)對(duì)象，在先進(jìn)封裝領(lǐng)域掀起了一場(chǎng)新的技術(shù)革新風(fēng)暴。

玻璃基板在封裝領(lǐng)域的顯著優(yōu)勢(shì)

卓越的平整度與光滑度：玻璃基板表面極為平整光滑，這一特性使其在高密度封裝應(yīng)用中展現(xiàn)出無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。相較于傳統(tǒng)有機(jī)基板，玻璃基板能輕松支持更為精細(xì)的線路布局以及更小間距的晶粒排列。

出色的熱穩(wěn)定性：隨著5G通信、人工智能等前沿技術(shù)的飛速發(fā)展，電子器件的功耗急劇增加，散熱問(wèn)題成為制約其性能提升的關(guān)鍵因素。玻璃基板在此方面表現(xiàn)卓越，在高溫操作環(huán)境下，玻璃基板能夠高效管理熱量，有效避免電子元件因過(guò)熱而出現(xiàn)的熱失控現(xiàn)象以及性能衰減問(wèn)題。

優(yōu)良的高頻特性：在高頻和射頻應(yīng)用場(chǎng)景中，信號(hào)傳輸質(zhì)量至關(guān)重要。傳統(tǒng)封裝材料因電介質(zhì)損失較大，在信號(hào)傳輸過(guò)程中容易出現(xiàn)信號(hào)衰減和干擾等問(wèn)題。而玻璃基板具有低損耗特性，能夠顯著減少信號(hào)傳輸過(guò)程中的衰減與干擾，保證信號(hào)的高質(zhì)量傳輸。

TGV技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

TGV技術(shù)是指以硼硅玻璃、石英玻璃等為基材,通過(guò)通孔或盲孔成型、種子層濺射、電鍍填充等工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)3D互連的關(guān)鍵技術(shù)，是玻璃基板應(yīng)用于先進(jìn)封裝的關(guān)鍵技術(shù)。

國(guó)外研究：目前TGV的開(kāi)發(fā)應(yīng)用在歐美日成熟度最高，知名玻璃制造商康寧公司多年來(lái)一直致力于玻璃解決方案的研究,可提供超大尺寸的玻璃面板,為先進(jìn)半導(dǎo)體封裝提供帶過(guò)孔的精密玻璃。AGC是全球領(lǐng)先的玻璃供應(yīng)商,可以根據(jù)客戶要求的圖案在薄玻璃基板上制作通孔。LPKF公司研發(fā)的激光誘導(dǎo)深度蝕刻技術(shù)是一項(xiàng)在微系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的新技術(shù),每秒可加工5000個(gè)通孔,最小孔徑可達(dá)5μm。WOP是全球頂級(jí)的飛秒激光微加工供應(yīng)商之一,在飛秒激光微加工方面可達(dá)亞微米級(jí)別的精度。其他的如日本江東電氣、TECNISCO等也致力于TGV領(lǐng)域研究,為玻璃基板提供解決方案。

國(guó)內(nèi)研究：廈門云天半導(dǎo)體可以在厚度50~500μm的玻璃上生產(chǎn)直徑7μm的通孔,深寬比可達(dá)70∶1,錐度接近90°,可滿足射頻、光通信、米波等領(lǐng)域應(yīng)用。沃格光電擁有玻璃基巨量微米級(jí)通孔的加工能力,最小孔徑可至10μm,線寬小至8μm。成都邁科的核心TGV技術(shù)最小孔徑可達(dá)7μm,深寬比為50∶1。其他的如大族半導(dǎo)體、帝爾激光等公司也在TGV加工領(lǐng)域有顯著的成果及進(jìn)展。

TGV技術(shù)難點(diǎn)

玻璃基板作為新興的封裝基板,TGV技術(shù)仍存在很多難點(diǎn)與挑戰(zhàn)。

工藝難點(diǎn):由于玻璃基板硬度高、脆性強(qiáng)，需要專門開(kāi)發(fā)制造設(shè)備和工藝，避免破裂以及微裂紋等。同時(shí)需要開(kāi)發(fā)新型鍵合技術(shù),如低溫玻璃-硅直接鍵合、玻璃-金屬共晶鍵合等,以實(shí)現(xiàn)強(qiáng)健、低應(yīng)力、高可靠性的界面連接。

散熱問(wèn)題:雖然玻璃基板熱穩(wěn)定性好,但其熱導(dǎo)率較低,需要優(yōu)化散熱設(shè)計(jì)或采用新型熱管理材料以應(yīng)對(duì)高功率芯片的散熱需求。

測(cè)試挑戰(zhàn):玻璃的透明度高且反射率與硅不同,因此為測(cè)試帶來(lái)了獨(dú)特的挑戰(zhàn),如依靠反射率來(lái)測(cè)量距離和深度可能會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真或丟失,從而影響測(cè)量精度。

成本挑戰(zhàn):玻璃基板的制造與加工成本目前高于傳統(tǒng)有機(jī)基板，需通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新和規(guī)模化生產(chǎn)降低成本,提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

可靠性問(wèn)題:與傳統(tǒng)的有機(jī)基板相比,玻璃基板的長(zhǎng)期可靠性信息相對(duì)不足,涵蓋機(jī)械強(qiáng)度、耐熱循環(huán)性、吸濕性、介電擊穿和應(yīng)力引起的分層等方面。解決這些挑戰(zhàn)需要跨學(xué)科的合作和長(zhǎng)期的研究投入。

參考來(lái)源:

梁天鵬.低損耗可光刻玻璃及通孔技術(shù)研究

劉丹.玻璃通孔成型工藝及應(yīng)用的研究進(jìn)展

Chen.Application of through glass via (TGV) technology for sensors manufac turing and packaging

(中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/月明)

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