Glass Interposer PCB vs Silicon Interposer

Un interpozitor din sticlă este un substrat de redistribuire pasiv plasat între matrițele semiconductoare și substratul carcasei de sub acestea. Sarcina sa principală este de a redistribui conexiunile matrițelor cu pas fin într-un format de rutare pe care următorul nivel de carcase îl poate gestiona, transportând în același timp semnale, energie și masă de la matriță la matriță printr-o zonă compactă. În practică, interpozitorii din sticlă atrag atenția deoarece oferă o poziție de mijloc între interpozitorii din siliciu și interpozitorii organici: rutare mai fină și stabilitate dimensională mai bună decât materialele organice, dar un potențial de cost mai mic și o fabricație în format de panou mai mare decât siliciul limitat pe napolitane. Pentru contextul mai larg al materialelor și platformei, consultați prezentarea generală a PCB-urilor din sticlă.

Solicitați o ofertă pentru interpozitori de sticlă

---

Ce este un interpozitor de sticlă și ce face?

În ambalajele avansate ale semiconductorilor, un interpozer este un strat de redistribuire poziționat între matrițele de deasupra și substratul capsularului de dedesubt. Un interpozer din sticlă folosește sticla ca substrat de bază și combină trei funcții esențiale: redistribuirea orizontală a semnalului prin cablare fină pe suprafață, transfer vertical prin grosimea substratului și translația pasului între proeminențele foarte fine ale matriței și structura de interconectare mai grosieră de dedesubt.

Aceasta înseamnă că un interpozer din sticlă nu este același lucru cu un substrat complet pentru o carcasă. Nu înlocuiește întreaga carcasă inferioară. În schimb, se află între matrițe și substratul pentru o carcasă, ajutând la direcționarea semnalelor dense într-un spațiu în care cablajul obișnuit devine prea gros. Substratul pentru o carcasă de dedesubt se ocupă în continuare de evantaiul mai larg și de conexiunea la nivel de placă, în timp ce interpozerul gestionează problema interconectării locale dense direct sub și între matrițe.

O structură tipică de interpunere din sticlă include un miez subțire de sticlă, fire de contact prin sticlă pentru conectare verticală și straturi de redistribuire pe una sau ambele părți. Deoarece sticla în sine este izolatoare electric și stabilă dimensional, aceasta oferă o platformă bună pentru cablare fină, translație a pasului și structuri de co-ambalare care ar fi dificil de realizat pe materiale organice standard.

---

Glass Interposer vs Silicon Interposer vs Organic Interposer

Motivul pentru care tehnologia interpozitoarelor din sticlă este importantă este că se situează într-o poziție de mijloc foarte utilă. Interpozitoarele din siliciu oferă cea mai bună densitate de rutare, dar sunt scumpe și constrânse de fabricația la scară de wafer. Interpozitoarele organice sunt mai ieftine și mai ușor de scalat, dar densitatea lor de rutare și stabilitatea dimensională sunt mai limitate. Interpozitoarele din sticlă umple golul pentru pachetele care necesită o densitate mai mare decât poate oferi confortabil tehnologia organică, dar nu necesită costul și complexitatea completă a siliciului.

Din perspectiva deciziei de ambalare, interpozitorul de siliciu este de obicei selectat atunci când designul necesită absolut cea mai bună densitate de redistribuire disponibilă. Interpozitorul organic este preferat atunci când costul domină, iar cerința de densitate de rutare rămâne moderată. Interpozitorul de sticlă devine atractiv atunci când ambalajul necesită o stabilitate dimensională mai bună, o rutare mai fină sau funcționalitate optică, fără a intra complet în teritoriul costurilor interpozitorului de siliciu.

---

Proiectarea interpozitorului de sticlă: TGV, RDL, Stack-Up și controlul deformării

Proiectarea interpozitorului din sticlă este cea mai importantă parte a subiectului, deoarece valoarea interpozitorului este determinată mai puțin de numele materialului și mai mult de modul în care este proiectată structura. În proiectele reale, un interpozitor din sticlă nu este evaluat doar în funcție de utilizarea sticlei. Este evaluat în funcție de dacă interconectarea sa prin substrat, straturile de redistribuire, simetria stivei și interacțiunea pachetului pot suporta dimensiunea țintă a matriței, pasul dintre denivelări, numărul de semnale și procesul de asamblare.

1. Grosimea și rolul miezului de sticlă

Miezul de sticlă este de obicei menținut subțire deoarece interpozitorul este o structură de redistribuire, nu o placă mecanică mare. Sticla trebuie să fie suficient de groasă pentru a menține stabilitatea dimensională în timpul procesării și asamblării, dar suficient de subțire pentru a susține geometria de suprafață și profilul capsularului dorite. În acest rol, sticla se comportă diferit față de o platformă de substrat completă, cum ar fi un PCB cu miez de sticlă , unde sticla formează coloana vertebrală structurală centrală a substratului capsular.

2. Fișe de legătură prin sticlă ca coloană vertebrală verticală

Vialele care trec prin sticlă sunt esențiale deoarece conectează partea de rutare orientată spre matriță cu partea orientată spre pachet. În interpozitoarele din sticlă, aceste viale au de obicei spațieri mai mici, dimensiuni mai mici și cerințe de umplere mai stricte decât în ​​lucrările generale cu circuite din sticlă. Umplerea solidă este de obicei preferată deoarece interpozitorul trebuie să suporte o redistribuire densă și o performanță verticală stabilă, mai degrabă decât doar tranziții ocazionale de sus în jos. Logica detaliată a procesului din spatele acestei interconectări verticale este strâns legată de fabricarea vialelor care trec prin sticlă.

3. Proiectarea stratului de redistribuire

Stratul de redistribuire, sau RDL, este locul unde interpozitorul își îndeplinește de fapt funcția de translație a pitch-ului. În partea superioară, RDL primește conexiuni de dischetă cu pitch fin. În partea inferioară, acesta tranziționează aceste semnale către substratul capsular. Când mai multe dischete partajează un interpozitor, aceeași rețea RDL direcționează, de asemenea, conexiunile dischetă-dischetă lateral pe suprafață. Aceasta înseamnă că strategia de rutare trebuie să ia în considerare evadarea semnalului, lungimea căii, structura de referință, densitatea locală și modul în care interpozitorul interacționează cu substratul organic de dedesubt.

În practică, designul RDL al interpozitorului nu este doar o „rutare PCB mai fină”. Este mai aproape de redistribuirea ambalajelor, unde densitatea locală, simetria și interacțiunea straturilor sunt strâns legate de asamblare și comportamentul la deformare. O configurație care pare eficientă din punct de vedere electric poate fi totuși slabă din punct de vedere structural dacă creează un dezechilibru al cuprului sau concentrații de stres neacceptate în stiva interpozitorului.

4. Simetria stivuirii și gestionarea deformării

Deformarea este unul dintre principalele riscuri inginerești în proiectarea interpozitoarelor din sticlă, deoarece pasul fin al proeminențelor lasă foarte puțină marjă pentru distorsiunea ansamblului. Dacă structura de redistribuire nu este echilibrată, răcirea de la temperatura ansamblului poate crea o curbură suficientă pentru a provoca deschideri ale proeminențelor, contact neuniform sau pierderi de randament. Cei mai comuni factori care contribuie la aceasta sunt dezechilibrul de cupru dintre cele două părți, acumularea de dielectric nepotrivit, comportamentul de umplere insuficientă și interacțiunea cu substratul pachetului de dedesubt.

Din acest motiv, stivele de interpozitoare sunt de obicei proiectate având în vedere simetria. Structurile de redistribuire superioare și inferioare trebuie considerate împreună, nu independent. Echilibrul densității cuprului, numărul de straturi și ordinea procesului influențează planeitatea finală a interpozitorului. Acesta este unul dintre principalele motive pentru care sticla este atractivă: CTE-ul său mai mic și stabilitatea dimensională bună ajută la controlul deformării pachetului mai bine decât alternativele organice în medii dense.

5. Planificarea semnalului, a energiei și a temperaturii

Deși interponerul este pasiv, acesta trebuie să îndeplinească trei funcții diferite de sistem: redistribuirea semnalului, distribuția puterii și interacțiunea termică cu restul pachetului. Acestea nu împing întotdeauna designul în aceeași direcție. Rutarea laterală densă a semnalului poate concura cu nevoia de căi de alimentare sau continuitate la masă. În mod similar, amplasarea proeminențelor și plasarea matriței pot crea zone locale de concentrare termică. Prin urmare, un design bun al interponerului necesită coordonarea obiectivelor electrice, mecanice și de pachetizare, mai degrabă decât optimizarea doar a unuia dintre ele.

De aceea, un interpunător din sticlă ar trebui tratat ca o problemă de proiectare a pachetului, nu doar ca o problemă de rutare fină. Modelul corect de via, stiva RDL și aranjamentul de construire sunt determinate de întreaga arhitectură a pachetului, inclusiv numărul de matrițe, spațierea matrițelor, substratul de dedesubt și metoda de asamblare.

Unde se utilizează interpozitorii de sticlă în optica 2.5D, 3D și co-ambalată

Interpozitoarele din sticlă sunt cel mai adesea discutate în contextul ambalajelor avansate, dar tipurile de aplicații nu sunt toate aceleași. Interpozitorul poate îndeplini roluri foarte diferite în funcție de tipul ambalajului: 2.5D, 3D sau fotonic-electronic.

Ambalaj pentru chipleți 2.5D

În capsulele 2.5D, mai multe matrițe sunt așezate una lângă alta pe interpozitor, iar interpozitorul gestionează rutarea laterală densă dintre ele. Acesta este unul dintre cele mai clare cazuri de utilizare pentru tehnologia interpozitoarelor din sticlă, deoarece necesită o redistribuire fină, o geometrie stabilă și o suprafață scalabilă a substratului.

Structuri de susținere a ambalajelor 3D

În configurațiile 3D, interpozitorul poate servi ca strat de redistribuire de bază, susținând o stivă mai integrată vertical. Importanța aici nu este doar densitatea de rutare, ci și stabilitatea mecanică și fiabilitatea interconectării verticale într-un pachet mai strâns cuplat.

Co-ambalare fotonico-electronică

Unul dintre cele mai distinctive avantaje ale tehnologiei interpozitorilor din sticlă este transparența sa optică. Această proprietate deschide un spațiu de design pe care nici interpozitorii din siliciu, nici substraturile organice nu îl pot susține în același mod. În sistemele fotonico-electronice co-ambalate, funcțiile optice și electrice pot fi integrate pe aceeași platformă de substrat, permițând arhitecturi mai compacte și mai eficiente pentru aplicații de comunicare și detectare cu lățime de bandă mare.

Aceste cazuri de utilizare arată, de asemenea, de ce interpozitorii din sticlă nu pot fi evaluați doar prin simple comparații de costuri. În unele soluții de ambalare, sticla poate fi selectată deoarece este mai puțin costisitoare decât siliciul. În alte cazuri, este aleasă pentru capacitățile sale unice, cum ar fi accesul optic, formatele mai mari ale substratului sau caracteristicile diferite ale materialului. În aceste situații, sticla funcționează nu doar ca o alternativă mai ieftină, ci și ca un substrat care permite opțiuni de design indisponibile cu alte materiale.

---

Întrebări frecvente despre interpozitorul de sticlă și planificarea proiectului

Care este diferența dintre un interpozitor de sticlă și un substrat cu miez de sticlă?

Un interpozer din sticlă este un strat de redistribuire pasivă inserat între matrițe și substratul capsularului. Un substrat cu miez din sticlă este structura completă a substratului capsular care se află sub matriță sau interpozer și care se conectează în cele din urmă la interfața capsulară la nivel de placă.

Când este un interpozitor de sticlă mai bun decât unul de siliciu?

Interpozitorul de sticlă este de obicei mai atractiv atunci când pachetul necesită o redistribuire mai fină decât cea oferită de materialele organice, dar nu necesită cea mai extremă densitate disponibilă de la interpozitorul de siliciu. De asemenea, devine mai interesant acolo unde contează economia la scară de panou sau funcționalitatea optică.

Ce informații sunt necesare pentru a începe un proiect de interpunere a sticlei?

Proiectul începe în mod normal cu dimensiunea matriței, numărul de matrițe, harta de suprafețe (bump map), amprenta țintei, numărul de semnal, rata de date, cerințele de putere și structura pachetului de sub interpozer. Aceste intrări determină densitatea de rutare a interpozerului, strategia de via și direcția de stivuire.

Pot fi asamblate interpozitoarele de sticlă cu metode standard de tip flip-chip?

Acestea pot fi integrate în fluxuri standard avansate de asamblare, dar abordarea privind sculele și suportul trebuie să reflecte comportamentul substratului fragil al sticlei. Planificarea asamblării este de obicei revizuită odată cu calea mai largă a procesului de ambalare descrisă în fabricarea PCB-urilor din sticlă.

Cum ar trebui cotat un proiect?

O ofertă utilă începe de obicei cu arhitectura pachetului, mai degrabă decât cu o solicitare simplă de dimensiuni. Dacă aveți deja informații despre matriță, harta de relief, ținta amprentei sau constrângeri de interconectare, trimiteți-le prin pagina de ofertă, astfel încât interpozitorul de sticlă să poată fi revizuit în raport cu cerințele reale ale pachetului.