Entwicklung eines „TGV-Glaskernsubstrats“ für die Halbleitergehäuse der nächsten Generation
Die Realisierung feiner Strukturgrößen und großer Flächen trägt zu einer höheren Leistungsfähigkeit von Halbleitern bei.
20. März 2023
Dai Nippon Printing Co., Ltd. (Hauptsitz: Tokio; Präsident und CEO: Kitajima Yoshinari; im Folgenden „DNP“ genannt) hat ein „TGV (Through Glass Via) Glaskernsubstrat“ für Halbleitergehäuse der nächsten Generation entwickelt. Dieses Produkt ersetzt herkömmliche Harzsubstrate wie FC-BGA (Flip Chip Ball Grid Array) durch ein Glassubstrat. Die hohe Dichte der TGV-Technologie ermöglicht die Herstellung von Halbleitergehäusen mit höherer Leistung als herkömmliche Technologien. Durch die Anpassung des Panel-Herstellungsprozesses lassen sich zudem hohe Effizienz und große Flächen realisieren.
Röntgenbild der entwickelten Durchgangsloch-Via (TGV) des Glaskernsubstrats
[Entwicklungshintergrund]
Mit dem Fortschritt der digitalen Transformation (DX) hat das Datenvolumen dramatisch zugenommen, wodurch die Nachfrage nach noch höherer Leistung und Zuverlässigkeit der Halbleiter, die die soziale Infrastruktur tragen, gestiegen ist. Daher rücken Halbleitergehäuse der nächsten Generation in den Fokus, die mehrere Halbleiterchips mit unterschiedlichen Funktionen dicht auf einem einzigen Substrat unterbringen und so die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöhen können. Die Technologie zur Elektrodenbildung für solche Gehäusesubstrate, sogenannte Interposer wie GIPs (Glass Interposers) *1, steht jedoch vor Herausforderungen, beispielsweise der Schwierigkeit, extrem enge Leiterbahnabstände zu realisieren und die Gehäuseflächen zu vergrößern.
Als Antwort auf diese Herausforderungen konzentrierte sich DNP auf Glas als Basismaterial für Halbleitergehäuse und entwickelte ein Glaskernsubstrat mit feinen Durchgangslochelektroden, die mit einem hohen Aspektverhältnis (dem Verhältnis der Glasdicke geteilt durch den Durchgangslochdurchmesser) ausgebildet sind und mit einer feinen Teilung kompatibel sind.
- 1 DNPのインターポーザ → https://www.dnp.co.jp/news/detail/10161685_1587.html
Wo Glaskernsubstrate verwendet werden
[Merkmale des von DNP entwickelten Glaskernsubstrats]
1. Feine Rasterung und hohe Zuverlässigkeit
Das von DNP entwickelte Glaskernsubstrat verfügt über die für die elektrische Verbindung der feinen Metallleitungen auf Vorder- und Rückseite des Glases notwendigen TGVs (Transmission-Graphen-Ventile). Es handelt sich um ein „konformes“ Substrat, bei dem eine Metallschicht an den Seitenwänden der Durchgangslöcher aufgebracht ist. Das von DNP entwickelte neue Herstellungsverfahren verbessert die zuvor schwierige Haftung zwischen Glas und Metall und ermöglicht so eine hohe Rasterung und Zuverlässigkeit.
Querschnittsbild eines Glaskernsubstrats. Man kann die auf dem Glas haftende Metallschicht (Cu: Kupfer) erkennen.
2. Erreicht ein hohes Seitenverhältnis und eine große Fläche
Zur Übertragung großer Signalmengen auf kleinem Raum sind Elektroden mit hohem Aspektverhältnis erforderlich. Das neu entwickelte Glaskernsubstrat weist ein Aspektverhältnis von mindestens 9 auf und bietet somit ausreichend Haftung für die Herstellung feiner Leiterbahnen. Darüber hinaus bestehen nur geringe Einschränkungen hinsichtlich der Dicke des verwendeten Glaskernsubstrats, was die Gestaltungsfreiheit in Bezug auf Verformung, Steifigkeit und Ebenheit erhöht. Durch die Anwendung eines Panel-Fertigungsverfahrens lassen sich zudem auch größere Gehäuse realisieren.
[Zukünftige Entwicklungen]
Zusätzlich zu dem bereits entwickelten „gefüllten Typ“, bei dem Kupfer in die Glasdurchgangslöcher gefüllt wird, wird DNP auch die Skalierung des neu entwickelten „konformen Typs“ Glaskernsubstrats auf eine Panelgröße von 510 x 515 mm vorantreiben und im Geschäftsjahr 2027 einen Umsatz von 5 Milliarden Yen anstreben.
DNP nutzt seine Kerntechnologie, Mikrofabrikationstechnik– eine Anwendung und Weiterentwicklung von Druckverfahren –, um Halbleiter-Fotomasken und MEMS-Fertigungsdienstleistungen (mikroelektromechanische Systeme) zu entwickeln. Nun hat das Unternehmen ein Glaskernsubstrat entwickelt, indem es die einzigartige Technologie zur Panelherstellung und die großflächige Glasverarbeitung, die es in diesen Geschäftsbereichen erworben hat, anwendet. Zukünftig wird DNP seine Stärken im Bereich Druck und Information nutzen, indem es diese elektronischen Komponenten mit seinen IT-Kompetenzen, wie beispielsweise Informationssicherheit, kombiniert, um Lösungen für eine komfortable Informationsgesellschaft anzubieten.
Querschnittsbild von gefülltem Glas
*Die aufgeführten Firmen- und Produktnamen sind Marken oder eingetragene Marken der jeweiligen Unternehmen.
Die aufgeführten Produktspezifikationen und Servicedetails entsprechen dem Stand zum Zeitpunkt der Veröffentlichung. Bitte beachten Sie, dass Änderungen vorbehalten sind.