中國粉體網訊 隨著人工智能、大數據、自動駕駛及高性能計算(HPC)等新興技術的迅猛迭代,芯片算力需求呈指數級攀升,持續驅動系統封裝向更高集成度、更大帶寬與更低功耗的方向突破。傳統封裝模式在高速信號傳輸穩定性、電源完整性保障及高效熱管理能力上逐漸顯現短板,已難以應對當代芯片系統的多重技術挑戰。
作為芯片與外部系統連接的核心互連載體,封裝基板不僅是信號與電源傳輸的關鍵通道,其性能更直接決定了整個系統的運行效率、長期可靠性與封裝密度上限。因此,研發具備超高布線密度、卓越電氣性能與優異尺寸穩定性的先進封裝基板,已成為突破下一代算力系統性能瓶頸、支撐高端芯片技術落地的核心環節。
玻璃基板技術由日本及美國的科研機構與材料企業率先提出,近年來,包括英特爾在內的領先廠商開始將玻璃基板作為突破封裝密度與熱管理瓶頸的重要路徑之一,并推動其大尺寸化與量產工藝的發展。
不同基板核心層材料性能對比 來源:《玻璃基板技術研究進展》(趙瑾等)
玻璃基板封裝有著一套嚴謹且精密的典型工藝流程,每一個環節都對最終產品的性能有著重要影響。首先是利用激光誘導等先進技術在玻璃的特定區域形成通孔結構,這些通孔將作為后續電連接的關鍵通道,其精度和質量直接關系到后續布線的穩定性。
玻璃基板封裝典型工藝流程 來源:《玻璃基板技術研究進展》(趙瑾等)
完成通孔制作后,便進入金屬沉積與布線填充階段。通過物理氣相沉積(PVD)以及化學鍍等方法,在玻璃表面以及通孔側壁沉積金屬種子層,為后續的金屬填充奠定基礎。隨后,采用電鍍工藝在通孔內部以及基板正反兩面的布線區域填充金屬,最終在芯層的上下表面形成兩層金屬布線層,這兩層布線層是實現電信號傳輸的重要載體。
金屬布線層形成后,流程推進到介質增層與焊盤暴露環節。在基板的兩側分別層壓聚合物干膜(如ABF)作為介質增層材料,介質增層材料能夠起到絕緣、保護的作用,同時也為后續的多層布線提供支撐。之后,通過開孔工藝將底部的金屬焊盤暴露出來,這些暴露的焊盤將用于后續與芯片等組件的連接。
焊盤暴露完成后,開始進行多層布線的制作。通過種子層沉積、光刻圖形化、電鍍和去膠等一系列工藝形成新的金屬布線,然后依次重復上述的介質增層、開孔、金屬布線制作等步驟,逐步形成多層布線結構。這一過程能夠實現基板上下表面與通孔之間穩定、高效的電連接,滿足復雜電路的信號傳輸需求。
最后,為了保障基板在后續使用過程中的可靠性,需要在基板的正反面形成鈍化保護層。鈍化保護層可以有效隔絕外界環境中的水汽、雜質等對基板內部結構的侵蝕,提升基板的使用壽命和穩定性。同時,在保護層上進行開窗處理,露出最終的焊接焊盤,為后續芯片互連以及系統封裝做好充分準備,確保玻璃基板能夠順利融入整個半導體封裝體系。
縱觀整個玻璃基板封裝流程,其具備支持高密度多層布線與雙面互連的能力。這種特性使其能夠很好地滿足先進封裝對電性能的高要求,無論是信號傳輸的速度、穩定性,還是抗干擾能力,都能達到先進封裝的標準。在未來,隨著相關技術的不斷成熟和成本的逐步降低,玻璃基板技術有望在半導體封裝領域占據更加重要的地位,推動整個行業實現新的突破。
參考來源:
趙瑾.玻璃基板技術研究進展
張興治.玻璃基板在芯片封裝中的應用和性能要求
(中國粉體網編輯整理/月明)
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