Preparación de muestras de sustrato de núcleo de vidrio

El sustrato con núcleo de vidrio en el empaquetado avanzado de semiconductores se basa en la tecnología TGV (vías pasantes de vidrio) combinada con metalización de cobre para las capas de redistribución. Reemplaza la capa central de los sustratos orgánicos ABF tradicionales con vidrio, eliminando la deformación en chips de IA de gran tamaño a temperaturas elevadas, al tiempo que reduce el ancho y el paso de las líneas a la escala micrométrica.

Su principal aplicación es el empaquetado avanzado de chips para servidores de IA/HPC, donde los sustratos de núcleo de vidrio reemplazan la capa de núcleo orgánico ABF convencional para abordar la deformación por alta temperatura y los problemas de integridad de la señal de alta velocidad en chips de gran tamaño. Mediante vías de vidrio TGV que funcionan como interponedores, puentes de vidrio y soportes temporales, se logran interconexiones verticales de alta densidad entre chips. Mientras tanto, los circuitos metálicos basados ​​en vidrio —ya maduros y producidos en masa en paneles de visualización (electrodos de controlador OLED/LCD, filtros de color)— se han extendido a sensores MEMS, microfluídica, biochips, dispositivos de RF y electrónica automotriz, donde se requieren aislamiento, transparencia, baja pérdida dieléctrica y alta confiabilidad.

Los principales desafíos en la preparación de dichas muestras son tres: (1) el vidrio es inherentemente frágil: el corte abrasivo convencional con sierra causa fácilmente astillamiento y agrietamiento de los bordes, y puede levantar la película metálica a escala micrométrica en la superficie; (2) la diferencia significativa en las tasas de remoción entre el vidrio blando y el metal duro causa la formación de escalones en ambos lados de las líneas metálicas durante el pulido, creando un "efecto de relieve" que oculta la verdadera interfaz; y (3) la débil adhesión entre las películas delgadas y el sustrato significa que incluso una presión de pulido moderada puede causar deslaminación o segmentos faltantes en el patrón del circuito.

El procedimiento correspondiente es el siguiente: el corte se realiza con una máquina de corte de precisión de diamante a baja velocidad de avance con refrigeración por agua para eliminar los residuos y evitar el astillado; el montaje utiliza resina epoxi fundida en frío al vacío, con sellado de bordes aplicado primero para reforzar la muestra antes del encapsulado completo, evitando así la microfisuración por estrés térmico; el desbaste y el pulido se llevan a cabo mediante etapas de desbaste grueso, desbaste fino y pulido progresivo, utilizando suspensión de diamante sobre tela de pulido de terciopelo a baja presión en pasos graduales, y finalizando con un pulido final de sílice coloidal para eliminar por completo la capa de deformación superficial, revelando así la verdadera morfología de la interfaz vidrio-metal.

A continuación se muestran los parámetros de preparación de la muestra y los resultados metalográficos:

1. Rectificado grueso : DiaRe P800–2500;

2. Pulido grueso : paño de pulido SC + suspensión de diamante policristalino PD-WT de 3 µm;

3. Pulido final : paño de pulido ZN + suspensión de pulido SO-439 de 50 nm.