ガラスコア基板サンプルの作製

半導体先端パッケージングにおける「ガラスコア基板」は、TGV（Through-Glass Via：ガラス貫通ビア）技術と銅配線を組み合わせた再配線層を採用しています。従来のABF有機基板のコア層をガラスに置き換えることで、高温下での大型AIチップの反りを解消し、線幅とピッチをマイクロメートルスケールまで縮小します。

その主な用途は、AI/HPCサーバーチップの高度なパッケージングであり、従来のABF有機コア層に代わりガラスコア基板を使用することで、大規模チップにおける高温反りや高速信号伝送の信頼性といった課題を解決しています。インターポーザ、ガラスブリッジ、一時キャリアとして機能するTGVガラスビアを通して、チップ間の垂直方向の高密度相互接続が実現されます。一方、ガラスベースの金属回路は、ディスプレイパネル（OLED/LCDドライバ電極、カラーフィルター）ですでに成熟し量産化されていますが、絶縁性、透明性、低誘電損失、高信頼性が求められるMEMSセンサー、マイクロ流体デバイス、バイオチップ、RFデバイス、車載エレクトロニクスといった分野にも応用されています。

このようなサンプルを準備する際の主な課題は、次の3つです。(1) ガラスは本質的に脆いため、従来の研磨鋸切断では簡単に端が欠けたり割れたりし、表面のマイクロメートルスケールの金属膜が剥がれてしまう可能性があります。(2) 軟質ガラスと硬質金属の除去速度に大きな差があるため、研削中に金属配線の両側に段差が形成され、「レリーフ効果」が生じて真の界面が不明瞭になります。(3) 薄膜と基板間の接着力が弱いため、適度な研磨圧力でも剥離や回路パターンの欠落が生じる可能性があります。

対応するアプローチは次のとおりです。切断は、ダイヤモンド精密切断機を使用して低速送りで行い、水冷で切削屑を洗い流し、チッピングを抑制します。取り付けには真空冷間鋳造エポキシ樹脂を使用し、完全なカプセル化の前にまずエッジシーリングを施して試料を強化し、熱応力による微小亀裂を回避します。研削と研磨は、粗研削、微研削、段階的な研磨の各段階を経て、低圧でベルベット研磨布にダイヤモンド懸濁液を使用し、段階的に進め、最後にコロイドシリカで仕上げ研磨して表面変形層を完全に除去し、ガラスと金属の界面の真の形態を明らかにします。

試料調製条件と金属組織学的結果を以下に示します。

1.粗粉砕：DiaRe P800～2500、

2.粗研磨：SC研磨布＋3µm PD-WT多結晶ダイヤモンド懸濁液；

3.最終研磨：ZN研磨布＋50nm SO-439研磨懸濁液。