Glass Interposer PCB vs Silicon Interposer

Lasinen välikappale on passiivinen uudelleenjakoalusta, joka asetetaan puolijohdepiirien ja niiden alla olevan koteloalustan väliin. Sen päätehtävänä on jakaa hienojakoiset piirilevyliitännät reititysmuotoon, jota seuraava kotelointitaso pystyy käsittelemään, samalla kun se kuljettaa piirilevyjen välisiä signaaleja, tehoa ja maadoitusta kompaktilla alueella. Käytännössä lasiset välikappaleet herättävät huomiota, koska ne tarjoavat välimaaston pii- ja orgaanisten välikappaleiden välillä: hienompi reititys ja parempi mittapysyvyys kuin orgaanisilla materiaaleilla, mutta alhaisempi kustannuspotentiaali ja suurempien paneelien valmistuskoko kuin kiekkorajoitettu pii. Laajemman materiaali- ja alustakontekstin löydät lasisesta piirilevystä kohdasta Yleiskatsaus.

Pyydä tarjous lasin välikappaleesta

---

Mikä on lasivälikappale ja mitä se tekee?

Edistyneissä puolijohdepakkauksissa välikerros on uudelleenjakokerros, joka sijaitsee yläpuolella olevien sirujen ja alla olevan pakkausalustan välissä. Lasinen välikerros käyttää lasia pohja-alustanaan ja yhdistää kolme keskeistä toimintoa: vaakasuoran signaalin uudelleenjaon pinnan hienon johdotuksen kautta, pystysuoran siirron alustan paksuuden läpi ja jakosuunnan siirron erittäin hienojen sirunkohojen ja alla olevan karkean yhteenliitäntärakenteen välillä.

Tämä tarkoittaa, että lasinen välikappale ei ole sama asia kuin kokonainen kotelosubstraatti. Se ei korvaa koko pohjakoteloa. Sen sijaan se sijaitsee piirilevyjen ja kotelosubstraatin välissä ja auttaa reitittämään tiheitä signaaleja tilaan, jossa tavallinen kotelon johdotus on liian karkeaa. Alapuolella oleva kotelosubstraatti hoitaa edelleen leveämmän vipuliitännän ja piirilevytason liitännät, kun taas välikappale hoitaa tiheän paikallisen yhteenliitännän ongelman suoraan piirilevyjen alla ja välissä.

Tyypillinen lasinen välikappalerakenne sisältää ohuen lasiytimen, lasin läpi kulkevat läpiviennit pystysuoraa liitäntää varten ja uudelleenjakokerrokset toisella tai molemmilla puolilla. Koska lasi itsessään on sähköä eristävää ja mittapysyvää, se tarjoaa hyvän alustan hienojohdotukselle, jakovälin siirrolle ja pakkausrakenteille, joita olisi vaikea toteuttaa tavallisilla orgaanisilla materiaaleilla.

---

Glass Interposer vs Silicon Interposer vs Organic Interposer

Lasista valmistetut välikappaleet ovat tärkeitä sen hyödyllisyyden vuoksi. Piistä valmistetut välikappaleet tarjoavat parhaan reititystiheyden, mutta ne ovat kalliita ja kiekkomittakaavan valmistuksen rajoittamia. Orgaaniset välikappaleet ovat halvempia ja helpompia skaalata, mutta niiden reititystiheys ja mittapysyvyys ovat rajallisempia. Lasista valmistetut välikappaleet täyttävät aukon paketeissa, jotka tarvitsevat enemmän tiheyttä kuin mitä orgaaninen materiaali pystyy mukavasti tarjoamaan, mutta eivät vaadi piin täyttä hintaa ja monimutkaisuutta.

Pakkauspäätöksen näkökulmasta piivälikappale valitaan yleensä silloin, kun suunnittelu ehdottomasti vaatii parasta mahdollista uudelleenjakotiheyttä. Orgaaninen välikappale on parempi vaihtoehto, kun kustannukset ovat hallitsevia ja reititystiheysvaatimus pysyy kohtuullisena. Lasinen välikappale on houkutteleva vaihtoehto, kun pakkaus tarvitsee paremman mittapysyvyyden, hienomman reitityksen tai optisen toiminnallisuuden siirtymättä kokonaan piivälikappaleen kustannusalueelle.

---

Lasisen välikappaleen suunnittelu: TGV, RDL, pinoaminen ja vääristymän hallinta

Lasisen välikappaleen suunnittelu on aiheen tärkein osa, koska välikappaleen arvo määräytyy vähemmän materiaalin nimen ja enemmän rakenteen suunnittelutavan mukaan. Todellisissa projekteissa lasista välikappaletta ei arvioida pelkästään sen perusteella, käyttääkö se lasia. Sitä arvioidaan sen perusteella, tukevatko sen läpivienti, uudelleenjakokerrokset, pinon symmetria ja kotelon vuorovaikutus kohdesirun kokoa, kohoumien väliä, signaalien määrää ja kokoonpanoprosessia.

1. Lasisydämen paksuus ja rooli

Lasydin pidetään yleensä ohuena, koska välikappale on uudelleenjakautumisrakenne, ei suuri mekaaninen piirilevy. Lasin on oltava riittävän paksua säilyttääkseen mittapysyvyyden prosessoinnin ja kokoonpanon aikana, mutta riittävän ohutta tukeakseen tarkoitettua läpivientigeometriaa ja pakkausprofiilia. Tässä roolissa lasi käyttäytyy eri tavalla kuin täysi alusta-alusta, kuten lasiydinpiirilevy , jossa lasi muodostaa itse pakkausalustan keskeisen rakenteellisen rungon.

2. Lasin läpiviennit pystysuorana selkärankana

Lasinläpiviennit ovat kriittisiä, koska ne yhdistävät sirupuolen reitityspuolen koteloa puoleiseen puoleen. Lasisissa välikappaleissa näillä läpivienneillä on yleensä pienempi väli, pienemmät mitat ja tiukemmat täyttövaatimukset kuin yleisemmissä lasipiirien töissä. Umpinainen täyttö on yleisesti suosittu, koska välikappaleen on tuettava tiheää uudelleenjakautumista ja vakaata pystysuoraa suorituskykyä eikä vain satunnaisia ​​ylhäältä alas -siirtymiä. Tämän pystysuoran yhteenliitännän yksityiskohtainen prosessilogiikka liittyy läheisesti lasinläpivientien valmistukseen.

3. Uudelleenjakokerroksen suunnittelu

Uudelleenjakokerros eli RDL on se kohta, jossa välittäjä suorittaa varsinaisen signaalinkorjaustoimintonsa. Yläpuolella RDL vastaanottaa hienojakoiset piirilevyyhteydet. Alapuolella se siirtää nämä signaalit kohti kotelosubstraattia. Kun useat piirilevyt jakavat yhden välittäjälaitteen, sama RDL-verkko reitittää myös piirilevyyhteyksiä sivusuunnassa pinnan poikki. Tämä tarkoittaa, että reititysstrategiassa on otettava huomioon signaalin poistuminen, reitin pituus, referenssirakenne, paikallinen tiheys ja se, miten välittäjä on vuorovaikutuksessa alla olevan orgaanisen substraatin kanssa.

Käytännössä välikappaleiden RDL-suunnittelu ei ole vain "hienompaa piirilevyn reititystä". Se on lähempänä pakkauksen uudelleenjakoa, jossa paikallinen tiheys, symmetria ja kerrosten vuorovaikutus ovat tiiviisti kytköksissä kokoonpanoon ja vääntymiskäyttäytymiseen. Sähköisesti tehokkaalta vaikuttava asettelu voi silti olla rakenteellisesti huono, jos se aiheuttaa kuparin epätasapainoa tai tukemattomia jännityskeskittymiä välikappaleiden pinoon.

4. Pinoamissymmetria ja vääntymisen hallinta

Vääristyminen on yksi lasisen välikappaleen suunnittelun keskeisistä teknisistä riskeistä, koska hienojakoinen kohoumien jako jättää hyvin vähän pelivaraa kokoonpanon vääristymille. Jos uudelleenjakorakenne ei ole tasapainossa, kokoonpanolämpötilan aiheuttama jäähtyminen voi aiheuttaa niin paljon kaarevuutta, että kohoumien aukot, epätasainen kosketus tai saantohäviö ovat yleisimpiä syitä. Yleisimmät tekijät ovat kuparin epätasapaino kahden puolen välillä, epäsopiva dielektrinen kertyminen, alitäyttökäyttäytyminen ja vuorovaikutus alla olevan pakkausalustan kanssa.

Tästä syystä välikerrospinot suunnitellaan yleensä symmetria mielessä. Ylä- ja alaosan uudelleenjakautumisrakenteita on tarkasteltava yhdessä, ei erikseen. Kuparin tiheystasapaino, kerrosten määrä ja prosessijärjestys vaikuttavat kaikki välikerroskerroksen lopulliseen tasaisuuteen. Tämä on yksi tärkeimmistä syistä lasin houkuttelevuuteen: sen alhaisempi CTE ja hyvä mittapysyvyys auttavat hallitsemaan pakkauksen muodonmuutosta paremmin kuin orgaaniset vaihtoehdot tiheissä pakkausympäristöissä.

5. Signaali-, teho- ja lämpösuunnittelu

Vaikka välittäjä on passiivinen, sen on silti suoritettava kolme eri järjestelmätoimintoa: signaalin uudelleenjako, tehonjako ja terminen vuorovaikutus muun kotelon kanssa. Nämä eivät aina vie suunnittelua samaan suuntaan. Tiheä sivuttaissuuntainen signaalin reititys voi kilpailla tehonsiirtoreittien tai maadoituksen jatkuvuuden tarpeen kanssa. Samoin kohoumien asettelu ja piirien sijoittelu voivat luoda paikallisia terminen keskittymisvyöhykkeitä. Hyvä välittäjäsuunnittelu edellyttää siksi sähköisten, mekaanisten ja kotelointitavoitteiden välistä koordinointia sen sijaan, että optimoitaisiin vain yksi niistä.

Tästä syystä lasinen välikappale tulisi käsitellä kotelosuunnitteluongelmana, ei pelkästään hienoviivaisena reititysongelmana. Oikea läpivientikuvio, RDL-pino ja kerrosjärjestely määräytyvät koko koteloarkkitehtuurin mukaan lukien sirujen lukumäärä, sirujen välinen etäisyys, alla oleva substraatti ja kokoonpanomenetelmä.

Missä lasivälikappaleita käytetään 2.5D-, 3D- ja kopakoiduissa optiikoissa

Lasisia välikappaleita käsitellään useimmiten edistyneiden pakkausten yhteydessä, mutta sovellustyypit eivät ole kaikki samanlaisia. Välikappaleella voi olla hyvin erilaisia ​​rooleja riippuen siitä, onko kotelo 2.5D, 3D vai fotonielektroninen.

2.5D-sirupakkaus

2.5D-koteloissa useita siruja on vierekkäin välikappaleella, ja välikappale hoitaa niiden välisen tiheän sivuttaisreitityksen. Tämä on yksi selkeimmistä lasisen välikappaleteknologian käyttötapauksista, koska se vaatii hienoa uudelleenjakoa, vakaata geometriaa ja skaalautuvaa alustapinta-alaa.

3D-pakkausten tukirakenteet

3D-kokoonpanoissa välilevy voi toimia pohjan uudelleenjakokerroksena, joka tukee vertikaalisesti integroidumpaa pinoa. Tärkeää tässä ei ole pelkästään reititystiheys, vaan myös mekaaninen stabiilius ja vertikaalisen yhteenliitännän luotettavuus tiiviimmin kytketyssä kotelossa.

Fotonisen ja elektronisen yhdistelmäpakkauksen

Yksi lasivälikappaleteknologian erottuvimmista eduista on sen optinen läpinäkyvyys. Tämä ominaisuus avaa suunnitteluavaruuden, jota piivälikappaleet tai orgaaniset alustat eivät pysty tukemaan samalla tavalla. Fotoni-elektroniikan rinnakkaispakatuissa järjestelmissä optiset ja sähköiset toiminnot voidaan integroida samalle alustalle, mikä mahdollistaa kompaktimpia ja tehokkaampia arkkitehtuureja suuren kaistanleveyden tiedonsiirto- ja tunnistussovelluksiin.

Nämä käyttötapaukset osoittavat myös, miksi lasisia välikappaleita ei voida arvioida pelkästään yksinkertaisten kustannusvertailujen avulla. Joissakin pakkausratkaisuissa lasi voidaan valita, koska se on halvempaa kuin pii. Toisissa tapauksissa se valitaan sen ainutlaatuisten ominaisuuksien, kuten optisen pääsyn, suurempien alustakokojen tai erilaisten materiaaliominaisuuksien, vuoksi. Näissä tilanteissa lasi ei toimi vain edullisempana vaihtoehtona, vaan myös alustana, joka mahdollistaa suunnitteluvaihtoehtoja, joita ei ole saatavilla muilla materiaaleilla.

---

Lasin välikappaleen usein kysytyt kysymykset ja projektisuunnittelu

Mitä eroa on lasivälikappaleella ja lasisydämellä varustetulla substraatilla?

Lasinen välikappale on passiivinen uudelleenjakokerros, joka asetetaan sirujen ja koteloalustan väliin. Lasinen ydinalusta on koko kotelon alustarakenne, joka sijaitsee sirun tai välikappaleen alapuolella ja lopulta yhdistyy piirilevyn tason koteloliitäntään.

Milloin lasista valmistettu välikappale on parempi kuin piiseoksesta valmistettu välikappale?

Lasinen välikappale on tyypillisesti houkuttelevampi vaihtoehto, kun pakkauksen on jaettava materiaalia hienommin uudelleen kuin mitä orgaaniset materiaalit pystyvät tarjoamaan, mutta se ei vaadi piisirun äärimmäistä tiheyttä. Se on myös kiinnostavampi silloin, kun paneelikokonaisuuden taloudellisuudella tai optisella toiminnallisuudella on merkitystä.

Mitä tietoja tarvitaan lasisen välikappaleen projektin aloittamiseen?

Projekti alkaa yleensä piirin koon, piirien lukumäärän, bump-kartan, kohdejalanjäljen, signaalien lukumäärän, tiedonsiirtonopeuden, tehovaatimusten ja välikappaleen alapuolisen kotelorakenteen määrittämisestä. Nämä syötteet määrittävät välikappaleen reititystiheyden strategian ja pinoamissuunnan kautta.

Voidaanko lasisia välikappaleita koota tavanomaisilla flip-chip-menetelmillä?

Ne voidaan integroida edistyneisiin vakiokokoonpanovirtoihin, mutta työkalujen ja tuen on heijastettava lasin haurasta alustaa. Kokoonpanosuunnittelua tarkastellaan yleensä lasilevyjen valmistuksessa kuvatun laajemman pakkausprosessipolun rinnalla.

Miten projekti tulisi lainata?

Hyödyllinen tarjous alkaa yleensä pakettiarkkitehtuurista pelkkien mittojen pyynnön sijaan. Jos sinulla on jo sirutiedot, kohoumakartta, tavoitealue tai yhteenliitäntärajoitukset, lähetä ne tarjoussivun kautta, jotta lasista välikappaletta voidaan verrata todellisiin pakettivaatimuksiin.