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          先進(jìn)半導(dǎo)體封裝玻璃解決方案

          作者: 時(shí)間:2014-09-04 來(lái)源:康寧公司 收藏

            近幾年來(lái),半導(dǎo)體業(yè)對(duì)于在3D積體電路應(yīng)用上使用一事表現(xiàn)出極高的興趣。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/262569.htm
              圖1:展示高品質(zhì)金屬化在通孔和盲孔玻璃基板上。更多
           

            圖1:展示高品質(zhì)金屬化在通孔和盲孔基板上

            因擁有多項(xiàng)獨(dú)特的特性,因此成為晶圓薄化制程里不可或缺的基板載具,且在2.5D/3DIC和RF應(yīng)用上時(shí),也可當(dāng)作穿孔玻璃(TGV)基板材料。以玻璃為基礎(chǔ)的解決方案可使客戶(hù)擁有極大的優(yōu)勢(shì),其優(yōu)點(diǎn)為可規(guī)模經(jīng)濟(jì)量產(chǎn)、基板厚度可設(shè)計(jì)化,加上可調(diào)整的熱膨脹系數(shù)(CTE)和電子特性。

            康寧玻璃基板

            康寧公司是全球頂尖材料科學(xué)創(chuàng)新公司之一,在逾160年間提出多項(xiàng)玻璃解決方案,包括用于電子應(yīng)用方面的液晶顯示器(LCD)基板,以及用于電視機(jī)、智慧型手機(jī)和平板電腦等消費(fèi)性電子裝置,極為耐用的保護(hù)玻璃。

            熔融制程為康寧的專(zhuān)利創(chuàng)新技術(shù)核心。這項(xiàng)高度精準(zhǔn)且自動(dòng)化的熔融下拉制程,生產(chǎn)出表面極為純凈光滑又平坦,且尺寸穩(wěn)定的玻璃基板——這剛好是3DIC基板所要求的特性。

            在熔融制程里,玻璃溢出槽兩側(cè)的邊緣后,會(huì)在下方再次凝合后形成單片玻璃。在形成的過(guò)程中玻璃的外側(cè)表面并未接觸到其他物質(zhì),而有極為純凈的品質(zhì)。

            玻璃的性能表現(xiàn)和成本優(yōu)勢(shì)

            制造矽通孔載板在成本和電性表現(xiàn)上有很大的挑戰(zhàn),因此使得玻璃成為具吸引力和可行的解決方案。

            矽通孔載板面臨的挑戰(zhàn)之一,即為在組裝和使用時(shí)因熱形變?cè)斐傻妮d板卷曲情況,主因?yàn)镃TE不相符的情況,這會(huì)成為材料在可靠性評(píng)估上的一大考量。相較于矽,玻璃的一大優(yōu)勢(shì)即為CTE的可調(diào)性,此可改善晶圓疊層時(shí)所造成的卷曲情況。玻璃還有多項(xiàng)特性,像是低電耗損率、低介電常數(shù)和超高電阻率,使其成為理想的載板。

            玻璃除在CTE和電性方面具優(yōu)勢(shì)外,封裝解決方案也必須擁有成本效益??祵幍牟A廴诔尚图夹g(shù),在品質(zhì)、尺寸經(jīng)濟(jì)規(guī)?;葍?yōu)點(diǎn)都可達(dá)到降低成本的目標(biāo)。此成型制程不僅能生產(chǎn)出極純凈表面、低總厚度誤差(TTV)和極佳的平坦度,還能生產(chǎn)出多種尺寸的玻璃,其厚度僅為100μm。因此提供厚度可選擇性的大尺寸晶圓或面板形式的TGV基板,即無(wú)需再進(jìn)行拋光和削薄的程序,也就可再降低制造成本。

            利用現(xiàn)有設(shè)備和制程

            能夠利用現(xiàn)有晶圓和面板設(shè)備制程是非常重要的一件事,盲孔填滿(mǎn)金屬化是最適用于現(xiàn)行以晶圓為基礎(chǔ)的設(shè)備,而通孔金屬化則最適合用于許多以面板為基礎(chǔ)的制程??祵幰验_(kāi)發(fā)出制作高品質(zhì)孔洞的先進(jìn)制程,能在薄型(像是100μm)和厚型(例如700μm)玻璃上制作通孔和盲孔(請(qǐng)見(jiàn)圖1)。

            再者,康寧已與產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)廠商進(jìn)行密切合作,運(yùn)用以晶圓與面板為基礎(chǔ)的金屬化方式來(lái)填充玻璃孔洞。TGV基板的填充方式與終端應(yīng)用息息相關(guān),成本、生產(chǎn)能力、導(dǎo)電性、密閉度等要求會(huì)影響到金屬化的方式。因此康寧與產(chǎn)業(yè)多個(gè)單位合作,像是RTI、Atotech、i3Electronics、工研院(ITRI)、GeorgiaTech的封裝研究中心等,證明出完整的金屬化技術(shù)的適用性和可用性。此用來(lái)驗(yàn)證的玻璃基板晶片測(cè)試結(jié)果顯示出,相對(duì)于矽基板,使用玻璃孔洞能達(dá)到更好的電性、熱和可靠性表現(xiàn)(請(qǐng)見(jiàn)圖2)。

            利用面板相關(guān)制程來(lái)達(dá)到經(jīng)濟(jì)規(guī)模制造的能力,是另一項(xiàng)落實(shí)成本效益的重要因素。目前業(yè)界已有許多設(shè)備能被應(yīng)用來(lái)制造面板形式的穿孔玻璃載板和其對(duì)應(yīng)的電子元件,包括填孔步驟和微影制程。

            日前康寧已與RudolphTechnologies、i3Electronics與Atotech完成合作,證明出運(yùn)用現(xiàn)有機(jī)臺(tái)設(shè)備來(lái)制造面板形式的穿孔玻璃載板和其電子元件,包括填孔步驟和微影制程。RDL(RedistributionLayers)的結(jié)果顯示出,能準(zhǔn)確將金屬鍍?cè)诓A?請(qǐng)見(jiàn)圖3)。

            結(jié)論

            如同討論的內(nèi)容,玻璃在針對(duì)通孔載板、RF及其他應(yīng)用方面可提供具成本效益的解決方案,且有龐大商機(jī)。因玻璃的電性、CTE等可調(diào)整的材料特性,加上康寧獨(dú)特的成型技術(shù),藉由規(guī)模經(jīng)濟(jì)和厚度可設(shè)計(jì)化來(lái)降低成本。

            我們已進(jìn)行許多動(dòng)作來(lái)驗(yàn)證將玻璃當(dāng)成載板基板的價(jià)值??祵幊掷m(xù)與供應(yīng)鏈的合作夥伴密切合作,以運(yùn)用現(xiàn)有業(yè)界設(shè)備機(jī)臺(tái)和流程來(lái)制造穿孔玻璃載板、提升可靠性,并且和下游供應(yīng)鏈一起開(kāi)發(fā)與驗(yàn)證制程,讓穿孔玻璃載板解決方案更接近商業(yè)化的程度。

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