键合玻璃载板(Glass Carrier/Substrate)是一种用于半导体封装工艺的临时性硬质支撑材料,通过键合技术与硅晶圆或芯片临时固定在一起,在特定工序(如减薄、RDL布线)完成后通过紫外光(UV)、加热或机械方式解键合移除。

需要注意区别玻璃载板与玻璃基板,玻璃载板属于临时支撑工具,可重复使用3-4次,而玻璃基板为永久性芯片平台,是最终产品结构的一部分。

之所以需要在半导体封装中采用键合玻璃载板,核心原因是传统载板已难以满足先进封装技术的升级需求,而玻璃材料的天然特性与工艺改良形成了精准互补。

首先,传统有机载板的性能瓶颈日益凸显,随着封装密度提升,有机载板的表面平整度不足、高频下介电损耗激增等问题逐渐暴露,当凸点间距缩小至10μm以下时,有机载板的热变形与信号干扰会导致良率大幅下降,无法支撑 Chiplet 等技术的规模化应用;而硅载板虽平整度优异,但成本高达有机载板的5-10倍,且热导率较低,难以满足高功率芯片的散热需求,同时硅的半导体特性可能引发信号泄漏,限制了高频场景的应用。

其次,先进封装的集成化趋势倒逼载板材料升级,当前AI芯片、HPC芯片的算力提升依赖多芯片集成,单颗封装体中可能集成数十颗芯粒,对载板的机械强度、互连稳定性、抗干扰能力提出了前所未有的要求。

键合玻璃载板的化学惰性强,耐酸碱、耐高温,能在封装过程的高温键合、等离子清洗等工艺中保持结构稳定,同时其绝缘特性可有效隔离不同芯片间的信号干扰,保障多芯片协同工作的稳定性。

此外,终端应用的性能需求持续推动材料迭代,5G基站、自动驾驶、量子计算等场景不仅要求芯片具备更高算力,还对功耗、散热、可靠性提出严苛标准,键合玻璃载板通过低损耗、低热应力、长寿命的特性,能最大化释放芯片性能,同时降低终端产品的故障率。

最后,玻璃材料的可定制化优势显著,通过调整玻璃成分(如加入硼、铝等元素)可精准调控热膨胀系数、介电性能,通过超薄化加工与表面镀膜工艺可适配不同封装形态,无论是晶圆级封装的大面积载板,还是Chiplet的小型化载体,都能实现精准匹配,为封装技术的创新提供了更大空间。

作为半导体先进封装的核心材料,键合玻璃载板的出现不仅解决了传统载板的性能瓶颈,更成为支撑芯片集成化、高频化、小型化发展的关键。随着全球半导体产业向先进制程与先进封装双轮驱动的方向发展,键合玻璃载板的需求将持续扩大,其技术迭代也将围绕更高平整度、更低介电损耗、更薄厚度、更低成本展开。

未来,随着材料工艺的不断成熟与产业化规模的提升,键合玻璃载板将在更多高端芯片封装中实现替代,为半导体产业的技术突破与终端应用的性能升级提供坚实支撑。

文章来自:电子发烧友

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作者 yinhua

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