Substrato de vidro, forte impulso!

Como substrato de embalagem, as vantagens de Vidro São muito óbvias. É muito plano e tem menor expansão térmica do que substratos orgânicos, simplificando assim o processo de litografia.

Isto é apenas o começo. O crescente problema de deformação em embalagens multichip foi significativamente melhorado. Os chips podem ser misturados e ligados à almofada de redistribuição no vidro. Além disso, em comparação com com O substrato de movimento, o substrato de vidro, proporciona perdas de transmissão extremamente baixas para dispositivos de alta frequência e alta velocidade.

Pior ainda, os interposers de silício e os substratos de movimento também estão perdendo força em seu desenvolvimento. O vidro é muito mais barato que os interposers de silício, com uma redução de 50% na deformação e uma melhoria de 35% na precisão de posicionamento. Isso facilita a obtenção de camadas de redistribuição (RDLs) com larguras de linha e espaçamentos inferiores a 2 mícrons, o que é difícil para os substratos de movimento. Além disso, a transparência do vidro em comprimentos de onda de comunicação permite que o guia de ondas seja incorporado em uma estrutura de vidro empilhado para aplicações 6G. Vidros ultrafinos (com menos de 100 mícrons) podem ser facilmente fabricados em grandes dimensões de 700 x 700 mm.

O vidro (geralmente vidro borossilicato ou vidro de quartzo) também é muito versátil em sua utilização. Pode ser usado como suporte, substrato central para componentes embutidos, material para empilhamento 3D ou como cavidade selada para sensores e MEMS. O vidro possui melhor condutividade térmica do que materiais orgânicos e, portanto, pode conduzir o calor de dispositivos ativos com mais eficiência. Seu coeficiente de expansão térmica (CTE) pode ser ajustado entre 3 e 10 ppm/°C, tornando-o mais compatível com silício de baixo custo ou PCBs de alta qualidade.

O vidro também apresenta bom desempenho em aplicações de alta frequência. Como sua constante dielétrica é muito menor que a do silício (2,8 contra 12) e sua tangente de perda é menor, a perda de transmissão é várias ordens de magnitude menor que a do silício, melhorando consideravelmente a integridade do sinal.

Ao longo dos anos, o vidro, como material de substrato de encapsulamento da próxima geração, tem atraído muita atenção da indústria devido às suas inúmeras vantagens. Uma de suas principais características é a capacidade de atingir alta densidade de interconexões e cabeamento RDL abaixo de 2 µm. "Com o desenvolvimento explosivo da computação de IA nos últimos dois anos, a necessidade de reduzir a densidade de cabeamento para aumentar a velocidade das comunicações internas em SiPs tornou-se o foco da pesquisa e desenvolvimento de encapsulamento de circuitos integrados", disse Frank Wei, gerente técnico da Disco Hi-Tec America.

No entanto, nem tudo é perfeito. Microfissuras são difíceis de evitar no corte do vidro (monoquialização), e o desafio de fabricar repetidamente milhares de orifícios passantes de vidro (TGVs) de passo fino também impediu que o vidro atingisse todo o seu potencial. A Intel fez grandes investimentos em substratos de vidro na última década e confirmou, no início deste mês, que ainda está avançando com projetos nessa área. Apesar das barreiras de fabricação, a perspectiva de melhoria na qualidade dos chips de computação de alto desempenho/inteligência artificial está impulsionando seu rápido desenvolvimento, como confirmado pela Conferência de Componentes e Tecnologia Eletrônica (ECTC) de 2025 e outros encontros recentes. Pesquisadores têm feito progressos nas seguintes áreas:

Vidro empilhado, taxa de dados >100 GHz;

A gravação TGV foi realizada por modificação a laser e gravação com HF;

Gravação a laser direta, sem necessidade de gravação posterior;

Fabricamos TGVs com 6µm e relação de aspecto >15;

A camada acumulada é gradualmente reduzida na interface de separação para evitar a quebra do vidro.

As empresas do ecossistema vidreiro estão se preparando para o crescimento contínuo no tamanho dos chips e substratos em embalagens multichip avançadas e já obtiveram progressos significativos. A gravação de alta frequência após modificação a laser é o principal método para formar furos passantes em vidro de diferentes formatos e tamanhos, mas se o processo conseguir atingir o formato de furo passante necessário para o preenchimento subsequente com cobre, a gravação a laser direta usando um laser de excímero é uma opção mais ecológica.