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Preparazione del campione di substrato con nucleo in vetro
Il "substrato con nucleo in vetro" nel packaging avanzato dei semiconduttori si basa sulla tecnologia TGV (Through-Glass Via) combinata con la metallizzazione in rame per gli strati di ridistribuzione. Sostituisce lo strato centrale dei tradizionali substrati organici ABF con il vetro, eliminando la deformazione nei chip AI di grandi dimensioni ad alte temperature e riducendo la larghezza e il passo delle linee fino alla scala micrometrica.
La sua applicazione principale è il packaging avanzato dei chip per server AI/HPC, dove i substrati con nucleo in vetro sostituiscono il tradizionale strato organico ABF per risolvere i problemi di deformazione ad alta temperatura e di integrità del segnale ad alta velocità nei chip di grandi dimensioni. Attraverso vias in vetro TGV che fungono da interposer, ponti di vetro e supporti temporanei, si ottengono interconnessioni verticali ad alta densità tra i chip. Nel frattempo, i circuiti metallici a base di vetro, già maturi e prodotti in serie nei pannelli per display (elettrodi di pilotaggio OLED/LCD, filtri colore), si sono estesi ai sensori MEMS, alla microfluidica, ai biochip, ai dispositivi RF e all'elettronica automobilistica, dove sono richiesti isolamento, trasparenza, basse perdite dielettriche e alta affidabilità.
Le principali difficoltà nella preparazione di tali campioni sono tre: (1) il vetro è intrinsecamente fragile: il taglio convenzionale con sega abrasiva provoca facilmente scheggiature e crepe sui bordi e può sollevare il film metallico di dimensioni micrometriche sulla superficie; (2) la significativa differenza nei tassi di rimozione tra il vetro morbido e il metallo duro provoca la formazione di gradini su entrambi i lati delle linee metalliche durante la molatura, creando un "effetto rilievo" che oscura la vera interfaccia; e (3) la debole adesione tra i film sottili e il substrato significa che anche una pressione di lucidatura moderata può causare delaminazione o segmenti mancanti nel circuito.
Il procedimento corrispondente è il seguente: il taglio viene eseguito con una macchina di precisione al diamante a bassa velocità di avanzamento con raffreddamento ad acqua per rimuovere i detriti e prevenire scheggiature; il montaggio utilizza resina epossidica colata a freddo sottovuoto, con sigillatura dei bordi applicata per prima per rinforzare il campione prima dell'incapsulamento completo, evitando così microfratture da stress termico; la levigatura e la lucidatura procedono attraverso fasi di levigatura grossolana, levigatura fine e lucidatura progressiva, utilizzando sospensione di diamante su panno lucidante di velluto a bassa pressione in passaggi graduali, e terminano con lucidatura finale con silice colloidale per rimuovere completamente lo strato di deformazione superficiale, rivelando così la vera morfologia dell'interfaccia vetro-metallo.
Di seguito sono riportati i parametri di preparazione del campione e i risultati metallografici:
1. Rettifica grossolana : DiaRe P800–2500;
2. Lucidatura grossolana : panno lucidante SC + sospensione di diamante policristallino PD-WT da 3 µm;
3. Lucidatura finale : panno lucidante ZN + sospensione lucidante SO-439 da 50 nm.
