中國粉體網(wǎng)訊 封裝是指將集成電路芯片或其他電子元件用特定的材料和工藝進(jìn)行包裹、保護(hù)，使其與外界環(huán)境隔離，并提供電氣連接和機(jī)械支撐的過程。目前承載多個芯片的專用集成電路（ASIC）封裝通常由有機(jī)基板組成，有機(jī)基板由樹脂（主要是玻璃增強(qiáng)環(huán)氧層壓板）或塑料制成。
有機(jī)基板目前存在翹曲以及散熱能力有限的問題，在芯片密度較高的較大封裝尺寸中容易出現(xiàn)翹曲，這會限制封裝內(nèi)可封裝的芯片數(shù)量，也會影響封裝的整體平整度和穩(wěn)定性，對后續(xù)的組裝和使用造成不利影響；有機(jī)基板的熱導(dǎo)率相對較低，在多層芯片堆疊等高密度封裝中，熱量難以有效散發(fā)，會導(dǎo)致芯片工作溫度升高，影響芯片的穩(wěn)定性、可靠性和性能，長期高溫還可能縮短芯片的使用壽命。相對的玻璃基板封裝具有高平整度與低粗糙度、熱穩(wěn)定性好、電氣性能優(yōu)良、化學(xué)穩(wěn)定性與抗腐蝕性強(qiáng)等眾多優(yōu)勢，或許會成為改變行業(yè)的利器。
目前，國內(nèi)從事先進(jìn)封裝的玻璃基板工廠大多還未進(jìn)入量產(chǎn)階段，多數(shù)仍處于研發(fā)階段，玻璃基板技術(shù)雖然具有巨大的潛力和優(yōu)勢，但要實(shí)現(xiàn)其在先進(jìn)封裝領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，仍需克服眾多技術(shù)挑戰(zhàn)。
高精度通孔
玻璃通孔技術(shù)(TGV)是一種在玻璃基板上制造垂直電氣互連通道的技術(shù)，通過在玻璃基板中精確打孔，并在孔壁上沉積導(dǎo)電金屬層，實(shí)現(xiàn)上下層電氣信號的互連。玻璃通孔的制備需要滿足高速、高精度、窄節(jié)距、側(cè)壁光滑、垂直度好以及低成本等一系列要求，如何制備出優(yōu)良的玻璃通孔一直是多年來研究工作的重心。目前主流的玻璃通孔加工成型方法有噴砂法、聚焦放電法、等離子刻蝕法、激光燒蝕法、電化學(xué)放電法、光敏玻璃法、激光誘導(dǎo)刻蝕法等。
不同玻璃通孔制備方法 來源：廣發(fā)證券
綜合比較各種玻璃通孔制造技術(shù)，激光誘導(dǎo)刻蝕法具有低成本優(yōu)勢，有大規(guī)模應(yīng)用前景。然而，盡管單個或少量孔的制作可能較為簡單，但當(dāng)數(shù)量增加到數(shù)十萬個時，難度會以幾何級數(shù)增長。這也是許多通孔未能達(dá)到預(yù)期效果的原因之一。此外，如何測試每個通孔的良率或尺寸精度，也是需要考慮的問題。
高質(zhì)量進(jìn)行金屬填充
除了成孔技術(shù)外，另一個技術(shù)難點(diǎn)是高質(zhì)量的金屬填充。由于通孔形狀不同，主要有盲孔、垂直通孔、X型通孔以及V型通孔四種類型，不同的通孔對銅的沉積構(gòu)成了較大的挑戰(zhàn)，容易形成孔的“堵塞”；另一方面，與硅材料相比，由于玻璃表面光滑，與常用金屬的粘附性較差，容易造成玻璃襯底與金屬層之間的分層現(xiàn)象，導(dǎo)致金屬層卷曲甚至脫落的現(xiàn)象。
來源:玻璃通孔三維互連鍍銅填充技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
玻璃基板高密度布線
在完成玻璃通孔的制備后，需要在玻璃基板表面進(jìn)行布線來實(shí)現(xiàn)互聯(lián)互通的電氣連接，相對于有機(jī)襯底而言，玻璃表面的粗糙度小，所以在玻璃上可以進(jìn)行高密度的布線操作。傳統(tǒng)的工藝方法包括半加成法，以及將現(xiàn)有的有機(jī)基板電路制作模式應(yīng)用到玻璃基板上，即將有機(jī)的樹脂層轉(zhuǎn)化為玻璃級別的層以提供支撐，其他部分則采用完整的有機(jī)基板電鍍層制作方法，最后通過進(jìn)一步的壓合或其他工藝進(jìn)行整合。但由于半加成工藝法在線寬小于5μm的時候會面臨許多挑戰(zhàn)，例如在窄間距內(nèi)刻蝕種子層容易對銅走線造成損傷且窄間距里的種子層殘留易造成漏電，因此針對玻璃基板的表面高密度布線，學(xué)界和業(yè)界也在廣泛探索更先進(jìn)的技術(shù)。
參考來源：
王剛.三維集成封裝中光敏玻璃通孔制備工藝研究
紀(jì)執(zhí)敬.玻璃通孔三維互連鍍銅填充技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
陳力.玻璃通孔技術(shù)研究進(jìn)展
廣發(fā)證券發(fā)展研究中心
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/月明)
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