自2023年9月，英特尔宣布将在2030年推出用于下一代先进封装得玻璃基板起，封测领域头部企业均开始在玻璃基板布局的行动。当前，大算力已然成为人工智能发展的关键，GPU等高性能芯片的需求也在持续增长，在这种背景下，玻璃基板作为下一代先进封装材料备受关注，只有提前了解，才能更好的在相关领域提前布局、发展。接下来，小编将为大家介绍下一代先进封装材料玻璃基板以及传统基板的相关内容。

英特尔发布的下一代AI硬件电路基板（图源：Inter）

本文基板特指电路板（PCB）及半导体元件制造中，用于承载、连接电子元器件的平面材料。通常它是一块具有特定物理性能和电学性能要求的绝缘基材，通过局部冷铆技术形成具有布线、连接、安装及测试等功能的载体。基板在电子产品中起着至关重要的作用，它主要起承载保护芯片与连接上层芯片和下层电路板的作用。基板可以为电子元器件提供稳定的支撑平台，确保元器件在工作过程中不会因振动或冲击而受损；通常基板材料本身就具有优良的绝缘性能，能够确保电路中的不同部分之间不会发生电气短路；部分还必须具有良好的导热性能，有助于电子元器件在工作过程中产生的热量及时散发出去，保证电子元器件的正常运行。

芯片封装基板的封装结构示意图

特殊型基板

随着电子技术的不断发展，对基板材料的要求也越来越高，传统覆铜箔层压板等基板材料不能满足高性能计算和高速通信的需求。于是，特殊型基板材料应运而生，如BT树脂基板和ABF树脂基板，这些特殊型基板材料具有更高的耐热性、更低的介电常数和介电损耗等优良性能，被广泛应用于高频、高速电路和先进封装技术等领域。

（1）BT树脂基板：BT树脂的全称为双马来酰亚胺三嗪树脂，是由日本三菱瓦斯公司按照特定的比例共混、改性双马来酰亚胺树脂与氰酸酯树脂的产物。它是一种具有高玻璃转变温度、低散失因素、低热膨胀率、低介电常数以及优异的耐热性、耐腐蚀性、绝缘性、抗湿性、抗撕裂强度的树脂。由于BT树脂含有玻璃纤维层，它的载板硬度较高，布线相对困难，激光钻孔难度较高，无法满足极细线路的要求。但其尺寸稳定性优异，能有效避免热胀冷缩对线路良率的影响，基于优异的尺寸稳定性和可靠性，BT树脂基板主要应用于存储芯片、MEMS芯片、RF芯片与LED芯片中。在近两三年的时间，已迅速成为世界上高密度互连（HDI）的积层多层板（BUM）、封装用基板的重要基板材料之一。

图源：品升高

（2）ABF树脂基板：ABF树脂基板是由日本味之素公司开发，用于导入覆晶构装制程等高阶基板的生产。其主要成分是聚酰亚胺，核心结构是以玻纤布预浸树脂为核心层，再在每层用叠构的方式增加层数，以双面核心为基础，做上下对称式的加层，上下的增层结构舍去了原用的预浸玻纤布压合铜箔的铜箔基板，改用电镀铜以减少基板的总体厚度。ABF树脂基板具有高密度间距、高刚性、高耐用性和低热膨胀等特点，可制成较细线路、适合高脚数、高传输的IC封装，但材料易受热胀冷缩影响，可靠性较低，主要用于CPU、GPU、FPGA、ASIC等高性能计算（HPC）芯片封装。

等离子体表面处理前、后ABF表面微观形貌及压合界面图（图源：文献2）

玻璃基板

玻璃基板是以玻璃为芯板的基板材料，是用玻璃取代传统封装中的有机材料，并不是用玻璃取代整个基板。当前的玻璃基板主要以钠钙玻璃和高铝玻璃为主，钠钙玻璃是通过在二氧化硅基质中加入氧化钙和氧化钠等成分而制成的，配方相对简单，技术门槛不高；高铝玻璃是通过在基础玻璃成分中加入氧化铝而制成的，这种玻璃可以有效提升玻璃强度，降低强化处理的难度，但其配方和制造方式较为复杂，目前全球掌握该技术的企业非常少。

与传统有机基板材料相比，玻璃基板具有一系列优点，如具有较高的导热率和良好的热稳定性，能够有效的散热，降低芯片的工作温度，从而提高芯片的可靠性和寿命，这对于当前的高性能芯片尤为重要，因为高性能芯片在运行过程中会产生大量的热量，对散热的管理提出了更高的要求；玻璃基板具有较高的透明度和光学均匀性，使得其具有良好的光学性能，可以用于光学测量；玻璃基板具有高密度通孔、超低的平面度、较好的机械稳定性，使其可以实现更精细的线宽和线距控制，能够将玻璃基板上的互联密度提升10倍，在同一芯片上能够集成更多的功能，有助于提升计算速度和能源效率。

玻璃基板虽然具有良好的各项性能，但其目前存在易碎、玻璃穿孔技术不成熟、热应力翘曲等问题尚待解决。对此，国内许多学者给出相应的思路以供参考，关于玻璃易碎性的问题，可以从材料本身着手，通过添加微量元素的方式，改变玻璃的机械性能或是改变玻璃的制造过程，以改变材料的性能；通过开发新的设备工艺，借用其他材料或是更改产品生产工艺，来达到保护的效果。针对玻璃基板热应力翘曲问题，可以通过增加玻璃基板的厚度、对堆积膜进行足够的分区以释放表面应力、使玻璃基板的CTE接近堆积膜的CTE等方式达到降低翘曲的目的。

图源：Samtec

英特尔认为，在硅基封装上使用有机材料来缩放晶体管可能会在未来几年触及技术极限。因此，对于半导体封装而言，玻璃基板是一个值得探索的重要方向。当前已有包含英特尔、三星、苹果、雷曼光电、沃格光电等企业积极布局玻璃基板技术，只要解决玻璃基板易碎、加工难等问题，相信不久的将来，我们会看到玻璃基板在半导体封装领域大放异彩！

粉体圈Alice

来源:360powder.com