В то время как технология полупроводников прогрессирует и спрос на электронику на высокие производительность, миниатюризацию и высокую интеграцию растет, традиционные технологии инжинирования чипов постепенно обнажают свои пределы. В ответ на эти проблемы исследователи и инженеры изучают новые инкапсуляционные материалы и технологии. Среди них, изоляция стеклянного чипа (Glass-based Chip Packaging), являющаяся развивающейся технологией, привлекла большое внимание в связи с ее уникальными свойствами и потенциалом.

Фон и развитие инкапсуляции стеклянного чипа

Традиционные филовые инкапсуляции включают в себя в основном органические материалы (такие как эпоксидная смола) и неорганические материалы (такие как кремний и керамика). У каждого из этих материалов есть свои сильные и слабые стороны, но производительность зачастую затрудняется удовлетворить спрос в высокочастотных, плотных и надежных приложениях. Стекло, как неорганический материал, обладает превосходной электромеханикой, тепловой и механической характеристикой и считается идеальным герметичным материалом.

Исследования инкапсуляции стеклянных чипов начались в конце 20 — го века, но только в последние годы эта технология постепенно стала практической по мере прогресса в области материальной науки и технологии производства. Многие полупроводниковые компании и исследовательские учреждения тратят ресурсы на разработку решений, основанных на стекле, инкапсуляционных чипах, с целью достижения прорыва в электронике следующего поколения.

Принцип инкапсуляции стеклянного чипа

Изоляция стеклянного чипа означает использование стеклопластика в качестве базовой пластины для инкапсуляции полупроводниковых чипов. Традиционный инкапсуляционный материал обычно состоит из органических или керамических веществ, в то время как стеклянная пластина становится жизнеспособной альтернативой из-за ее превосходных физических и химических свойств. Стеклянная пластина обладает превосходной плоской, высокой изоляцией и низким температурным коэффициентом расширения, которые делают её особенно пригодной для обработки чипов высокой плотности и высокой производительности.

В упаковке чипа на основе стеклопластика, чип FDP42AN15A0 прикреплён к стеклянной пластине и затем подключен к электрической связи через металлические соединительные провода. Прозрачные свойства стеклопластины также могут сделать оптическое обнаружение и тестирование более удобными, тем самым повышая общую надежность упаковки.

Преимущество в инкапсуляции стеклянного чипа

1, превосходная тепловая производительность: стекло имеет высокую скорость теплопроводности и хорошую тепловую стабильность, которое эффективно охлаждает тепло, снижая температуру работы чипа, тем самым повышая его надежность и продолжительность жизни.

2, превосходные электрические свойства: диэлектрическая константа стекольных материалов низкая, коэффициент потерь небольшой, применима к высокочастотным и высокоскоростным передачам, что позволяет значительно сократить потери сигнала и создавать помехи, повышая производительность системы в целом.

3, высокая механическая интенсивность: механическая сила стекла и более жесткая, могут обеспечить хорошую защиту, снижая риск повреждения чипа при производстве, транспортировке и использовании.

4, хорошая химическая стабильность: стекольный материал обладает хорошей коррозионной и антиокислительной свойствами, которые могут сохранять стабильные свойства в суровых условиях, применимые к различным сложным прикладным ситуациям.

В-пятых, гибкость обработки: стеклообратная основа может производить высокоплотную обработку проводов и микроотверстий с помощью точных микротехнологий микрообработки, поддерживая спрос на более высокую интеграцию и миниатюризацию.

Прикладная перспектива инкапсуляции стеклянного чипа

Технология инкапсуляции стеклянных чипов имеет широкие возможности для применения во многих областях, а ниже приведены некоторые типичные сценарии применения:

1 и 5G коммуникаций: спрос на высокие частоты, высокие скорости и низкие задержки увеличивается с распространением 5G коммуникационных технологий. Низкая диэлектрическая константа и низкая потеря инкапсулятора на стеклянном чипе делают его идеальным выбором в качестве базовой станции 5G и мобильного оборудования.

2, высокопроизводительные вычисления: в высокопроизводительных вычислениях (HPC) процессоры и чипы памяти нуждаются в эффективном рассеивании тепла и высокоскоростной передаче сигналов. Стеклянная упаковка может обеспечить превосходное управление теплом и электрические свойства, повышающие производительность вычислительной системы в целом.

3, автомобильная электроника: современные автомобили интегрированы в большое количество электронных компонентов, которые требуют крайне высокой надежности и стабильности для инкапсуляции. Высокая механическая сила и химическая стабильность стеклопластиковых чипов позволяют им применять их в различных системах электроники автомобилей, таких как интеллектуальное вождение, развлечения и управление двигателем и т.д.

4: носимое оборудование требует миниатюризации, высокой интенсивности и низкой мощности. Гибкость обработки и миниатюризация стекловальных оболочки дают ему широкие возможности для применения в таких областях, как умные часы, оборудование для мониторинга здоровья и т.д.

5, сеть вещей (IoT) : оборудование для подключения объектов к сети вещей должно работать стабильно в долгосрочной перспективе в сложных условиях. Высокая надежность и стабильность стеклопластиковой упаковки делают её идеальной для различных сенсоров, модулей связи и чипов управления.

Задача и дальнейшее развитие фиксации стеклянного чипа

Несмотря на многочисленные преимущества технологии инкапсуляции стеклянных чипов, некоторые проблемы остаются актуальными в практическом применении. Например, более хрупкие стекломатериалы, которые легко могут создать трещины в процессе обработки и сборки, требуют разработки более тонких методов обработки и надежных методов упаковки. Кроме того, более высокая стоимость стеклопластика, то, как снизить производственные издержки и повысить производительность, также является ключом к реализации крупномасштабного применения.

Чтобы преодолеть эти трудности, исследователи непрерывно изучают новые формулы и технологические технологии материалов. Например, можно улучшить механические свойства и переработку стекла, добавив в стекло специфические компоненты. В то же время, внедрение передовых микроперерабатывающих технологий и автоматизированных сборочных устройств также будет способствовать дальнейшему развитию технологии инкапсуляции чипов на основе стеклопластика.

В целом, стекловальные фишки являются новой технологией электронного инжинирования, которая постепенно становится горячей точкой для исследований в полупроводниковой промышленности с ее превосходными характеристиками и широкими перспективами применения. По мере того, как технологии созревают и расширяются, упаковка стеклочипов обещает прорыв в течение следующих нескольких лет, продвигая электронику в направлении более высокой производительности, более миниатюризации и большей надежности.

MHD041B-144-PG1-UN