中國粉體網訊  在電子封裝領域，玻璃基板憑借其優異的性能展現出廣闊應用前景，但翹曲變形問題始終是制約其發展的關鍵瓶頸。深入探究玻璃基板翹曲的成因、影響及控制方法，對提升封裝質量與可靠性具有重要意義。​

玻璃基板翹曲的核心根源在于內部各組成材料熱膨脹系數（CTE）的差異。在制造過程中，不同材料受熱脹冷縮程度不同，會產生不均勻的熱應變，這些應變在材料界面處不斷累積形成機械應力，最終導致板體發生表面不平整的翹曲現象。這種由CTE差異引發的翹曲，會給封裝過程帶來一系列嚴重問題。一方面，它會影響封裝工藝的可行性，尤其在倒裝芯片過程中，過大的翹曲會使部分焊球無法與焊盤可靠接觸，甚至出現短路橋接，直接造成封裝失敗；另一方面，即便勉強完成封裝，翹曲引發的內部應力會在芯片與基板之間形成殘余形變，進而誘發焊點開裂、芯片破損等可靠性隱患，嚴重影響電子器件的使用壽命。

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盡管翹曲在一定程度上受材料特性和工藝不確定性影響，但通過科學手段仍可實現有效控制。而要精準控制翹曲，首先需明確其不確定性的具體體現。其一，以ABF（味之素堆積膜）為代表的增層介質以有機樹脂為主體，在熱加工過程中需經歷從半固化到完全固化的化學轉變。此過程中，分子間交聯可能存在不完全情況，且固化行為會隨溫度變化持續演化，導致材料最終物性存在差異。其二，吸濕性也是不可忽視的影響因素，層壓材料普遍具有一定吸水率，制程完成后的基板暴露在空氣中會逐漸吸收環境水汽，這些水分在材料內部擴散引發尺寸膨脹，干擾原有應力平衡，產生額外翹曲。其三，玻璃材料在切割、拋光或TGV激光成孔等加工過程中，可能產生初始殘余應力，若這些應力未完全釋放或分布不均，會導致后續制程中翹曲行為出現不確定性。​

針對玻璃基板翹曲問題，眾多學者展開了深入研究并取得了重要成果。Jiang等通過研究發現，相較于楊氏模量，CTE對基板翹曲的影響更為顯著，尤其是在基板核心材料與聚合物層壓介質的相互作用中，優化聚合物材料的CTE參數是改善翹曲性能的更有效途徑。研究數據表明，采用低CTE的核心層材料并搭配高附著力聚合物層壓材料的結構組合，能夠顯著降低整體翹曲水平，有效提升封裝結構的熱機械穩定性。

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基板核心層材料的CTE對基板翹曲的影響 來源：Jiang. Semiconductor chip and package co-design and assembly for dual use in flip chip and wirebond BGA packages

佐治亞理工學院的研究團隊也在玻璃基板翹曲控制方面取得了突破性進展。他們將含有GPU和HBM的芯片集成在玻璃基板中，通過對大尺寸玻璃封裝可靠性和翹曲的研究，確定出最優CTE范圍為2.3~3.4*10-6K-1，芯板厚度為400~600μm。同時，該團隊設計并制備了測試芯片，經X射線檢測，芯片電氣連接優良，這一研究成果為大尺寸玻璃基板在高端電子封裝中的應用提供了重要參考依據，也為進一步優化玻璃基板翹曲控制技術奠定了堅實基礎。​

基于大尺寸玻璃基板的封裝示意圖 來源：Surillo.Bayesian optimization of large glass package architecture for system-level reliability in high-performance computing applications

綜上所述，玻璃基板翹曲變形問題雖受多種因素影響，但通過精準把控材料選擇、優化工藝參數等方式，能夠實現對翹曲的有效控制。未來，隨著相關技術的不斷革新與完善，玻璃基板必將在電子封裝領域發揮更大作用，為電子器件向更高性能、更高可靠性方向發展提供有力支撐。​

參考來源:

趙瑾.玻璃基板技術研究進展

Surillo.Bayesian optimization of large glass package architecture for system-level reliability in high-performance computing applications

Jiang. Semiconductor chip and package co-design and assembly fordual use in flip chip and wirebond BGA packages

(中國粉體網編輯整理/月明)

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