Стеклянная печатная плата с интерпозером и кремниевый интерпозер

Стеклянная межплата — это пассивная подложка для перераспределения сигналов, размещаемая между полупроводниковыми кристаллами и расположенной под ними подложкой корпуса. Её основная задача — перераспределять соединения кристаллов с малым шагом в формат трассировки, который может быть обработан следующим уровнем упаковки, а также передавать сигналы между кристаллами, питание и заземление по компактной площади. На практике стеклянные межплаты привлекают внимание, поскольку они занимают промежуточное положение между кремниевыми и органическими межплатами: более тонкая трассировка и лучшая стабильность размеров, чем у органических материалов, но при этом более низкая потенциальная стоимость и возможность производства панелей большего формата, чем кремниевые межплаты, ограниченные размерами пластин. Для более подробного ознакомления с материалом и платформой см. обзор стеклянных печатных плат.

Запросить ценовое предложение на стеклянную межсоединительную панель

---

Что такое стеклянная межсоединительная пластина и для чего она нужна?

В современных технологиях упаковки полупроводников промежуточный слой представляет собой слой перераспределения сигнала, расположенный между кристаллами сверху и подложкой корпуса снизу. Стеклянный промежуточный слой использует стекло в качестве базовой подложки и сочетает в себе три основные функции: горизонтальное перераспределение сигнала за счет тонкой проводки на поверхности, вертикальную передачу сигнала по толщине подложки и смещение шага между очень тонкими контактными площадками кристалла и более грубой структурой межсоединений под ними.

Это означает, что стеклянная межсоединительная пластина — это не то же самое, что полная подложка корпуса. Она не заменяет весь нижний слой корпуса. Вместо этого она располагается между кристаллами и подложкой корпуса, помогая прокладывать плотные сигналы в пространстве, где обычная разводка в корпусе становится слишком грубой. Подложка корпуса по-прежнему отвечает за более широкое разветвление и соединения на уровне платы, в то время как межсоединительная пластина решает проблему плотных локальных межсоединений непосредственно под кристаллами и между ними.

Типичная структура стеклянного межсоединителя включает в себя тонкий стеклянный сердечник, сквозные отверстия для вертикального соединения и слои перераспределения на одной или обеих сторонах. Поскольку само стекло является электроизолятором и обладает размерной стабильностью, оно обеспечивает хорошую платформу для тонкой проводки, изменения шага выводов и структур совместной упаковки, которые было бы сложно реализовать на стандартных органических материалах.

---

Стеклянный интерпозер, кремниевый интерпозер и органический интерпозер

Технология стеклянных интерпозеров важна потому, что она занимает очень полезное промежуточное положение. Кремниевые интерпозеры обеспечивают самую высокую плотность трассировки, но они дороги и ограничены масштабами производства на кремниевых пластинах. Органические интерпозеры дешевле и проще в масштабировании, но их плотность трассировки и стабильность размеров более ограничены. Стеклянные интерпозеры заполняют пробел для корпусов, которым требуется более высокая плотность, чем могут обеспечить органические, но при этом не требуется вся стоимость и сложность кремниевых интерпозеров.

С точки зрения выбора способа упаковки, кремниевый интерпозер обычно выбирается, когда конструкция абсолютно требует максимально высокой плотности перераспределения. Органический интерпозер предпочтительнее, когда стоимость является определяющим фактором, а требования к плотности трассировки остаются умеренными. Стеклянный интерпозер становится привлекательным, когда корпусу требуется лучшая стабильность размеров, более тонкая трассировка или оптические функции без полного перехода в ценовую категорию кремниевых интерпозеров.

---

Конструкция стеклянной межсоединительной пластины: контроль TGV, RDL, модульной конструкции и деформации.

Разработка стеклянных межсоединительных плат — наиболее важная часть темы, поскольку ценность межсоединительной платы определяется не столько названием материала, сколько тем, как спроектирована её структура. В реальных проектах стеклянная межсоединительная плата оценивается не только по тому, используется ли в ней стекло. Она оценивается по тому, насколько её межсоединения через подложку, слои перераспределения, симметрия стека и взаимодействие корпусов соответствуют целевому размеру кристалла, шагу выводов, количеству сигналов и процессу сборки.

1. Толщина и роль стеклянного сердечника

Стеклянный сердечник обычно делают тонким, поскольку промежуточная плата представляет собой структуру перераспределения, а не большую механическую плату. Стекло должно быть достаточно толстым, чтобы сохранять стабильность размеров во время обработки и сборки, но достаточно тонким, чтобы поддерживать заданную геометрию переходных отверстий и профиль корпуса. В этой роли стекло ведет себя иначе, чем полноразмерная подложка, такая как печатная плата со стеклянным сердечником , где стекло образует центральную структурную основу самой подложки корпуса.

2. Сквозные отверстия в стекле в качестве вертикальной основы.

Сквозные переходные отверстия в стекле имеют решающее значение, поскольку они соединяют сторону трассировки, обращенную к кристаллу, со стороной, обращенной к корпусу. В стеклянных межсоединительных платах эти отверстия обычно имеют меньшее расстояние между ними, меньшие размеры и более строгие требования к заполнению, чем в более общих работах со стеклянными печатными платами. Обычно предпочтение отдается сплошному заполнению, поскольку межсоединительная плата должна обеспечивать плотное перераспределение и стабильную вертикальную производительность, а не только случайные переходы сверху вниз. Детальная технологическая логика, лежащая в основе этого вертикального межсоединения, тесно связана с изготовлением сквозных переходных отверстий в стекле.

3. Проектирование уровня перераспределения

Слой перераспределения (RDL) — это место, где межсоединительная плата фактически выполняет свою функцию преобразования шага. С верхней стороны RDL принимает сигналы от кристаллов с малым шагом. С нижней стороны он передает эти сигналы к подложке корпуса. Когда несколько кристаллов используют одну межсоединительную плату, та же сеть RDL также прокладывает межкристаллические соединения в поперечном направлении по поверхности. Это означает, что стратегия трассировки должна учитывать утечку сигнала, длину пути, опорную структуру, локальную плотность и то, как межсоединительная плата взаимодействует с органической подложкой под ней.

На практике проектирование межсоединительных слоев RDL — это не просто «более тонкая трассировка печатной платы». Это ближе к перераспределению компонентов в корпусе, где локальная плотность, симметрия и взаимодействие слоев тесно связаны с процессом сборки и деформацией. Электропроводка, которая выглядит эффективной с точки зрения электрических характеристик, может быть структурно неэффективной, если она создает дисбаланс меди или концентрацию напряжений в межсоединительных слоях без поддержки.

4. Симметрия слоев и управление деформацией.

Деформация является одним из основных инженерных рисков при проектировании стеклянных межсоединительных плат, поскольку малый шаг контактных площадок оставляет очень мало места для искажений при сборке. Если структура перераспределения не сбалансирована, охлаждение от температуры сборки может создать достаточное искривление, чтобы вызвать обрывы контактных площадок, неравномерный контакт или снижение выхода годных изделий. Наиболее распространенными причинами являются дисбаланс меди между двумя сторонами, несоответствие толщины диэлектрика, поведение компаунда под пленкой и взаимодействие с подложкой корпуса под ней.

По этой причине при проектировании межсоединительных слоев обычно учитывается симметрия. Структуры перераспределения меди в верхней и нижней частях необходимо рассматривать совместно, а не по отдельности. Баланс плотности меди, количество слоев и порядок технологического процесса влияют на конечную плоскостность межсоединительного слоя. Это одна из главных причин привлекательности стекла: его более низкий коэффициент теплового расширения и хорошая стабильность размеров помогают лучше контролировать деформацию корпуса, чем органические аналоги в условиях плотной компоновки.

5. Планирование сигналов, электропитания и тепловых режимов.

Несмотря на то, что межсоединительная плата является пассивной, она всё же должна выполнять три различные системные функции: перераспределение сигналов, распределение питания и тепловое взаимодействие с остальной частью корпуса. Эти функции не всегда определяют направление проектирования. Плотная боковая трассировка сигналов может конкурировать с необходимостью обеспечения путей подачи питания или непрерывности заземления. Аналогично, расположение контактных площадок и размещение кристалла могут создавать локальные зоны концентрации тепла. Поэтому для качественного проектирования межсоединительной платы требуется координация электрических, механических и упаковочных задач, а не оптимизация только одной из них.

Именно поэтому стеклянную межсоединительную плату следует рассматривать как задачу проектирования корпуса, а не только как задачу тонкой трассировки. Правильный рисунок переходных отверстий, стек RDL и расположение слоев определяются всей архитектурой корпуса, включая количество кристаллов, расстояние между кристаллами, подложку и метод сборки.

Стеклянные интерпозеры используются в 2.5D, 3D и ко-пакетной оптике.

Стеклянные межсоединительные элементы чаще всего обсуждаются в контексте передовых технологий упаковки, но типы их применения не всегда одинаковы. Межсоединительный элемент может выполнять совершенно разные функции в зависимости от того, является ли упаковка 2.5D, 3D или фотонно-электронной.

2.5D чиплетная упаковка

В 2.5D-корпусах несколько кристаллов располагаются бок о бок на межсоединительной подложке, а межсоединительная подложка обеспечивает плотную боковую трассировку между ними. Это один из наиболее наглядных примеров применения технологии стеклянных межсоединительных подложек, поскольку он требует точного перераспределения, стабильной геометрии и масштабируемой площади подложки.

3D-конструкции для поддержки упаковки

В трехмерных конфигурациях межсоединительная плата может служить базовым слоем перераспределения, поддерживающим более вертикально интегрированную структуру. Здесь важна не только плотность трассировки, но и механическая стабильность, а также надежность вертикальных межсоединений в более тесно связанном корпусе.

Фотоэлектронная совместная упаковка

Одним из наиболее существенных преимуществ технологии стеклянных интерпозеров является их оптическая прозрачность. Это свойство открывает возможности проектирования, недоступные в той же мере ни для кремниевых интерпозеров, ни для органических подложек. В фотонно-электронных системах с совместной компоновкой оптические и электрические функции могут быть интегрированы на одной и той же подложке, что позволяет создавать более компактные и эффективные архитектуры для высокоскоростной связи и сенсорных приложений.

Эти примеры использования также показывают, почему стеклянные интерпозеры нельзя оценивать исключительно на основе простого сравнения стоимости. В некоторых решениях для упаковки стекло может быть выбрано потому, что оно дешевле кремния. В других случаях оно выбирается из-за своих уникальных возможностей, таких как оптический доступ, большие форматы подложек или различные характеристики материала. В этих ситуациях стекло функционирует не просто как более дешевая альтернатива, но и как подложка, которая открывает возможности проектирования, недоступные с другими материалами.

---

Часто задаваемые вопросы о стеклянных межсоединителях и планирование проекта.

В чём разница между стеклянной промежуточной подложкой и стеклянной подложкой с сердечником?

Стеклянная промежуточная подложка — это пассивный перераспределительный слой, вставляемый между кристаллами и подложкой корпуса. Подложка со стеклянным сердечником — это вся структура подложки корпуса, которая располагается под кристаллом или промежуточной подложкой и в конечном итоге соединяется с интерфейсом корпуса на уровне печатной платы.

В каких случаях стеклянная межсоединительная пластина лучше кремниевой?

Стеклянные межсоединительные элементы, как правило, более привлекательны, когда требуется более тонкое перераспределение материала, чем могут обеспечить органические материалы, но при этом не требуется максимальная плотность, доступная в кремниевых межсоединительных элементах. Они также становятся более интересными в тех случаях, когда важны экономические показатели на уровне панели или оптическая функциональность.

Какая информация необходима для начала проекта по созданию стеклянной межсоединительной пластины?

Проект обычно начинается с определения размера кристалла, количества кристаллов, карты расположения контактных площадок, целевого размера контактной площадки, количества сигналов, скорости передачи данных, требований к питанию и структуры корпуса под межсоединительной платой. Эти параметры определяют плотность трассировки межсоединительной платы, стратегию размещения переходных отверстий и направление многослойной структуры.

Можно ли собрать стеклянные межсоединительные элементы с помощью стандартных методов перевернутого чипа?

Их можно интегрировать в стандартные передовые процессы сборки, но подход к оснастке и поддержке должен учитывать хрупкость подложки из стекла. Планирование сборки обычно рассматривается вместе с более широким технологическим процессом упаковки, описанным в разделе « Производство печатных плат из стекла».

Как следует составлять смету на проект?

Полезное коммерческое предложение обычно начинается с архитектуры корпуса, а не с запроса только на размеры. Если у вас уже есть информация о кристалле, карте контактных площадок, целевом размере контактной площадки или ограничениях по межсоединениям, предоставьте ее через страницу запроса коммерческого предложения , чтобы можно было сравнить стеклянный интерпозер с фактическими требованиями к корпусу.