Preparação de amostras de substrato de núcleo de vidro

O "Substrato de Núcleo de Vidro" em embalagens avançadas de semicondutores utiliza a tecnologia TGV (Through-Glass Via) combinada com metalização de cobre para camadas de redistribuição. Ele substitui a camada central dos substratos orgânicos ABF tradicionais por vidro, eliminando a deformação em grandes chips de IA em altas temperaturas, ao mesmo tempo que reduz a largura e o espaçamento das linhas à escala micrométrica.

Sua principal aplicação é a embalagem avançada de chips para servidores de IA/HPC, onde substratos com núcleo de vidro substituem a camada orgânica ABF convencional para solucionar problemas de deformação em altas temperaturas e integridade de sinal em alta velocidade em chips de grande escala. Através de vias de vidro TGV que atuam como interconexões, pontes de vidro e suportes temporários, são obtidas interconexões verticais de alta densidade entre os chips. Enquanto isso, circuitos metálicos baseados em vidro — já consolidados e produzidos em massa em painéis de exibição (eletrodos de driver OLED/LCD, filtros de cor) — expandiram-se para sensores MEMS, microfluídica, biochips, dispositivos de RF e eletrônica automotiva, onde isolamento, transparência, baixa perda dielétrica e alta confiabilidade são requisitos essenciais.

Os principais desafios na preparação dessas amostras são três: (1) o vidro é inerentemente quebradiço — o corte convencional com serra abrasiva causa facilmente lascas e rachaduras nas bordas e pode levantar a película metálica em escala micrométrica na superfície; (2) a diferença significativa nas taxas de remoção entre o vidro macio e o metal duro causa a formação de degraus em ambos os lados das linhas metálicas durante a retificação, criando um "efeito de relevo" que obscurece a verdadeira interface; e (3) a fraca adesão entre as películas finas e o substrato significa que mesmo uma pressão de polimento moderada pode causar delaminação ou segmentos faltantes no padrão do circuito.

A abordagem correspondente é a seguinte: o corte é realizado com uma máquina de corte de precisão diamantada em baixa velocidade de avanço com refrigeração a água para remover detritos e suprimir lascas; a montagem utiliza resina epóxi moldada a frio a vácuo, com selagem das bordas aplicada previamente para reforçar a amostra antes do encapsulamento completo, evitando assim microfissuras por tensão térmica; o desbaste e o polimento são realizados em etapas de desbaste grosso, desbaste fino e polimento progressivo, utilizando suspensão de diamante em pano de polimento aveludado sob baixa pressão em etapas graduais, e o acabamento é feito com polimento final de sílica coloidal para remover completamente a camada de deformação superficial — revelando assim a verdadeira morfologia da interface vidro-metal.

Os parâmetros de preparação da amostra e os resultados metalográficos são apresentados abaixo:

1. Desbaste Grosso : DiaRe P800–2500;

2. Polimento grosso : pano de polimento SC + suspensão de diamante policristalino PD-WT de 3 µm;

3. Polimento final : pano de polimento ZN + suspensão de polimento SO-439 de 50 nm.