www.188betkr.com 讯 在电子封装领域，玻璃基板凭借其优异的性能展现出广阔应用前景，但翘曲变形问题始终是制约其发展的关键瓶颈。深入探究玻璃基板翘曲的成因、影响及控制方法，对提升封装质量与可靠性具有重要意义。
玻璃基板翘曲的核心根源在于内部各组成材料热膨胀系数（CTE）的差异。在制造过程中，不同材料受热胀冷缩程度不同，会产生不均匀的热应变，这些应变在材料界面处不断累积形成机械应力，最终导致板体发生表面不平整的翘曲现象。这种由CTE差异引发的翘曲，会给封装过程带来一系列严重问题。一方面，它会影响封装工艺的可行性，尤其在倒装芯片过程中，过大的翘曲会使部分焊球无法与焊盘可靠接触，甚至出现短路桥接，直接造成封装失败；另一方面，即便勉强完成封装，翘曲引发的内部应力会在芯片与基板之间形成残余形变，进而诱发焊点开裂、芯片破损等可靠性隐患，严重影响电子器件的使用寿命。
尽管翘曲在一定程度上受材料特性和工艺不确定性影响，但通过科学手段仍可实现有效控制。而要精准控制翘曲，首先需明确其不确定性的具体体现。其一，以ABF（味之素堆积膜）为代表的增层介质以有机树脂为主体，在热加工过程中需经历从半固化到完全固化的化学转变。此过程中，分子间交联可能存在不完全情况，且固化行为会随温度变化持续演化，导致材料最终物性存在差异。其二，吸湿性也是不可忽视的影响因素，层压材料普遍具有一定吸水率，制程完成后的基板暴露在空气中会逐渐吸收环境水汽，这些水分在材料内部扩散引发尺寸膨胀，干扰原有应力平衡，产生额外翘曲。其三，玻璃材料在切割、抛光或TGV激光成孔等加工过程中，可能产生初始残余应力，若这些应力未完全释放或分布不均，会导致后续制程中翘曲行为出现不确定性。
针对玻璃基板翘曲问题，众多学者展开了深入研究并取得了重要成果。Jiang等通过研究发现，相较于杨氏模量，CTE对基板翘曲的影响更为显著，尤其是在基板核心材料与聚合物层压介质的相互作用中，优化聚合物材料的CTE参数是改善翘曲性能的更有效途径。研究数据表明，采用低CTE的核心层材料并搭配高附着力聚合物层压材料的结构组合，能够显著降低整体翘曲水平，有效提升封装结构的热机械稳定性。
基板核心层材料的CTE对基板翘曲的影响 来源：Jiang. Semiconductor chip and package co-design and assembly for dual use in flip chip and wirebond BGA packages
佐治亚理工学院的研究团队也在玻璃基板翘曲控制方面取得了突破性进展。他们将含有GPU和HBM的芯片集成在玻璃基板中，通过对大尺寸玻璃封装可靠性和翘曲的研究，确定出最优CTE范围为2.3~3.4*10-6K-1，芯板厚度为400~600μm。同时，该团队设计并制备了测试芯片，经X射线检测，芯片电气连接优良，这一研究成果为大尺寸玻璃基板在高端电子封装中的应用提供了重要参考依据，也为进一步优化玻璃基板翘曲控制技术奠定了坚实基础。
基于大尺寸玻璃基板的封装示意图 来源：Surillo.Bayesian optimization of large glass package architecture for system-level reliability in high-performance computing applications
综上所述，玻璃基板翘曲变形问题虽受多种因素影响，但通过精准把控材料选择、优化工艺参数等方式，能够实现对翘曲的有效控制。未来，随着相关技术的不断革新与完善，玻璃基板必将在电子封装领域发挥更大作用，为电子器件向更高性能、更高可靠性方向发展提供有力支撑。
参考来源:
赵瑾.玻璃基板技术研究进展
Surillo.Bayesian optimization of large glass package architecture for system-level reliability in high-performance computing applications
Jiang. Semiconductor chip and package co-design and assembly fordual use in flip chip and wirebond BGA packages
(www.188betkr.com 编辑整理/月明)
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