摘要前言

5G和先進(jìn)數(shù)字計(jì)算技術(shù)需要

具有最小信號衰減的超高速互連。隨著毫米波/射頻電路有望擴(kuò)展到170GHz及以上，許多人正在探索用作基板和/或中介層的新材料。

醫(yī)療（尤其是可植入設(shè)備）、數(shù)據(jù)通信和航空航天等應(yīng)用，需要在小尺寸范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)高性能、高可靠性和高精度。玻璃具有可持續(xù)性、耐用性、高性能和小型化能力，可滿足這些快速增長的行業(yè)需求。好消息是，玻璃芯技術(shù)（下文簡稱GCT）已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出研發(fā)階段，目前已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量產(chǎn)。

一些采用先進(jìn)封裝的最新產(chǎn)品基于Samtec的專有GCT技術(shù)，該技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高性能連接。已開發(fā)的產(chǎn)品包括來自行業(yè)領(lǐng)先的通信和醫(yī)療電子公司的天線、濾波器、相控陣模塊和分路器。

Samtec的GCT技術(shù)還被用于基板集成波導(dǎo)，這是一種支持chiplets的使能技術(shù)。

GCT的大批量生產(chǎn)

多年來，Samtec一直在優(yōu)化GCT工藝，目前已實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)，針對硼硅酸鹽、合成石英/熔融石英及藍(lán)寶石晶圓的工藝已十分成熟。與硅基或有機(jī)基板上的銅層壓板相比，玻璃具有顯著優(yōu)勢（詳見表格）。

這些優(yōu)勢包括：

性能：低介電常數(shù)特性可實(shí)現(xiàn)更快、更清晰的信號傳輸；

封裝：支持嵌入式無源元件及小型化設(shè)計(jì)；

環(huán)境適應(yīng)性：在更大的溫度范圍內(nèi)保持穩(wěn)定性能。

然而，要克服生產(chǎn)中的挑戰(zhàn)，如避免玻璃斷裂、實(shí)現(xiàn)多層設(shè)計(jì)且無破損等，需要對材料科學(xué)和物理學(xué)有深入理解。

為了更好地控制GCT工藝，Samtec將所有生產(chǎn)環(huán)節(jié)均納入內(nèi)部管理，這不僅能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化質(zhì)量控制，還能規(guī)避供應(yīng)鏈問題。值得注意的是，在制作完整的玻璃芯電路時(shí)，對所有上下游工藝的把控至關(guān)重要。只有理解并掌控全部流程，才能確保產(chǎn)品的可靠性。

目前，Samtec最受歡迎的GCT產(chǎn)品是玻璃通孔（TGVs）和重布線層電路（RDLs）。客戶利用這些玻璃通孔和重布線層，可對濾波器、波導(dǎo)等元件進(jìn)行圖案化設(shè)計(jì)。這一技術(shù)能實(shí)現(xiàn)更清晰的信號傳輸、更低的損耗，同時(shí)減少需組裝的分立元件數(shù)量。

許多合作伙伴正通過GCT技術(shù)拓展其集成電路（IC）設(shè)計(jì)。若您正考慮采用GCT技術(shù)，以下是關(guān)于玻璃材料需要了解的5個(gè)核心要點(diǎn)：

關(guān)于GCT需了解的五大要點(diǎn)

1. 小型化與特征尺寸

器件正朝著日益小型化的方向發(fā)展，這推動了對緊湊且耐用的互連解決方案的需求。GCT能夠?qū)崿F(xiàn)極小且極高密度的特征尺寸，其布線可小至10/10微米（線寬/線距）。GCT的基礎(chǔ)平臺通常為2.5D或3D堆疊，其設(shè)計(jì)本身并不適用于引線鍵合結(jié)構(gòu)。

2. 與硅的膨脹系數(shù)（CTE）匹配

隨著功率水平的提升，熱性能和熱膨脹系數(shù)（CTE）成為重要考量因素。熱膨脹系數(shù)反映了材料隨溫度變化而膨脹或收縮的能力。對于需要與硅鍵合的GCT電路，建議選擇硼硅酸鹽玻璃——其熱膨脹系數(shù)約為3.3 ppm/℃，與硅的匹配度最高。這一點(diǎn)至關(guān)重要，可避免鍵合點(diǎn)產(chǎn)生應(yīng)力。

3. 電氣性能

GCT的重布線層（RDL）采用光刻工藝，而有機(jī)基板則采用厚膜工藝。在有源半導(dǎo)體器件中，基于玻璃的設(shè)計(jì)能實(shí)現(xiàn)行業(yè)領(lǐng)先的低損耗性能。這一點(diǎn)對于高頻器件、回程測試結(jié)構(gòu)、信號布線以及未來移動技術(shù)而言至關(guān)重要。

4. 透光性

GCT具有透光特性，這使其適用于可從透明基板中獲益的應(yīng)用場景或組裝方式。其中，合成石英/熔融石英的純度和透光性最高，非常適合高頻及光學(xué)應(yīng)用。

5. 氣密性

Samtec GCT的通孔采用氣密性密封設(shè)計(jì)。這一特性對太空應(yīng)用、微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）器件及植入式醫(yī)療設(shè)備等場景至關(guān)重要。GCT可實(shí)現(xiàn)氣密性密封，且表面形貌接近零起伏。

Samtec GCT解決方案

Samtec的玻璃芯技術(shù)（GCT）是一項(xiàng)專有工藝，通過制作小直徑、細(xì)間距的金屬化密封TGV，充分發(fā)揮玻璃的性能優(yōu)勢。TGV再通過我們的薄膜RDL工藝連接，在玻璃基板上形成定制電路。這不僅為芯片和封裝互連提供低損耗扇出，還比傳統(tǒng)硅基中介層成本更低。

Samtec在GCT產(chǎn)品開發(fā)與制造領(lǐng)域擁有多年行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，可提供快速原型制作以及一站式解決方案，涵蓋設(shè)計(jì)、制造、可靠性測試、規(guī)模化量產(chǎn)與技術(shù)支持。我們的工廠設(shè)施通過了ITAR和ISO認(rèn)證，配備當(dāng)今最先進(jìn)的光刻、薄膜沉積和計(jì)量設(shè)備。

如需下一代微電子解決方案協(xié)助，請聯(lián)系Samtec中國團(tuán)隊(duì)。