PCBニュース - ガラス基板のトレンド

半導体業界が日進月歩の今日、ガラス基板は高性能なパッケージ材料として、業界の新たな寵愛となりつつあります。その独特な物理特性と先進的なパッケージ潜在力は、マイクロ電子とマイクロ電気機械系デバイスの製造においてますます重要な役割を果たしています。

一、ガラス基板の特性と利点

ガラス基板、ガラススルーホール基板とも呼ばれ、高品質ホウケイ酸塩または石英ガラスに一連の精密プロセス、例えばパンチング、シード層スパッタリング、めっき充填、化学機械平坦化（CMP）、重配線（RDL）とバンプ引き出しなどを実施することにより、電子部品の三次元相互接続を実現する技術です。この技術はデバイスの性能を向上させるだけでなく、平坦度、パッケージ密度、電気的性能、熱的性能などの面で卓越した表現を示しています。

高平坦度と低粗さ：ガラス基板は極限の平坦度と低粗さを持ち、これはリソグラフィの焦点深度を最適化し、さらにウェハ間の相互接続密度を高めます。

優れた熱安定性：ガラス基板は高温環境下で性能を安定させることができ、しかもその熱膨張係数はシリコンに近く、熱不整合による応力問題を減少させ、3 D-ICスタックのねじれの難題を解決するのに役立ちます。

低誘電損失：ガラスは絶縁体材料で、その誘電率はシリコン材料の1/3程度で、損失因子はシリコン材料より2〜3桁低く、これにより伝送信号の完全性を確保します。

図　ガラス基板

二、ガラス基板の応用分野

半導体パッケージ分野におけるガラス基板の応用は広く、主に以下のいくつかの方面を含みます。

FC−BGAキャリアプレートとシリコン中間層の代替：FC−BGAキャリアプレートと比較して、ガラスキャリアプレートは約50%の裸片載置量を増加することができ、その厚さはほぼ半分に削減することができます。同時に、ガラス基板は新しい中間層材料として、プロセッサ、メモリ、センサなどの多種のチップを担持することができるだけでなく、その低誘電損失の特性は受動素子のサイズを縮小することにも役立ちます。

高I/O密度2.5 D仲介層：ガラスは高I/O密度の仲介層を実現でき、それによって複雑な設備中の接続性を最適化します。

RF及びミリ波基板：ガラスサイズの安定性、平坦度及び低損失特性により、RF用途に理想的なコア材料となります。

フォトニック基板：ガラスは効率的な光機能と信号伝送を実現するのに役立ち、フォトニック技術の基礎です。

MEMSとセンサパッケージ基板：ガラスはMEMSとセンサパッケージに正確で信頼性の高いプラットフォームを提供します。

三、ガラス基板産業チェーン構造

ガラス基板産業チェーンは上流、中流及び下流の多くの部分をカバーしています。

上流：主に半導体級材料の生産、例えば特殊ガラス原材料の製造及び専用めっき液、エッチング液などの化学品の生産に集中します。また、特に重要なのは半導体加工装置である増層膜材の開発と各種加工設備の製造です。

中流：ガラス基板の製作であり、複数の複雑なプロセスに関連し、技術に対する要求は極めて高いです。これには、穴あけ、穴埋め、配線などの重要な部分が含まれます。その中で、孔形成技術は高効率、低コストと規模化量産を追求します。穴埋め技術の鍵はめっき液とめっき技術の突破にあります。配線技術は回路接続の安定と正確さを確保します。

下流：各種応用におけるガラス基板の表現に注目します。現在、HPCとAIチップ、集積受動素子（IPD）、温度耐性に厳しいシーン（エッジ計算や産業物ネットワーク）、無線周波数デバイスなどの分野は、ガラス基板の潜在的な重要な応用分野と見なされています。

四、ガラス基板の発展見通し

人工知能（AI）や高性能計算（HPC）などの分野の急速な発展に伴い、チップ性能に対する要求が高まっています。ガラス基板技術はその卓越した物理特性と先進的なパッケージ潜在力で、かつてない発展のチャンスを迎えています。インテル、サムスンなど世界の半導体各社は、ガラス基板技術を積極的に配置しています。インテルは2030年にガラス基板を大規模生産すると発表し、アリゾナ工場に10億ドルを投資してガラス基板の研究開発ラインとサプライチェーンを構築します。三星は三星電子、三星ディスプレイ、三星電機の統一戦線を構築し、ガラス基板の研究開発に進出します。また、京東方、台積電などを含むますます多くのヘッド企業もガラス基板技術の探索に積極的に乗り出しています。

しかし、ガラス基板産業の発展は技術的敷居が高く、製造コストなどの課題にも直面しています。しかし、技術の進歩とコストの低下に伴い、ガラス基板はより広範な分野で応用され、半導体業界の発展に新たな活力を注入することが期待されています。