自2023年9月，英特爾宣布將在2030年推出用于下一代先進封裝得玻璃基板起，封測領域頭部企業均開始在玻璃基板布局的行動。當前，大算力已然成為人工智能發展的關鍵，GPU等高性能芯片的需求也在持續增長，在這種背景下，玻璃基板作為下一代先進封裝材料備受關注，只有提前了解，才能更好的在相關領域提前布局、發展。接下來，小編將為大家介紹下一代先進封裝材料玻璃基板以及傳統基板的相關內容。

英特爾發布的下一代AI硬件電路基板（圖源：Inter）

本文基板特指電路板（PCB）及半導體元件制造中，用于承載、連接電子元器件的平面材料。通常它是一塊具有特定物理性能和電學性能要求的絕緣基材，通過局部冷鉚技術形成具有布線、連接、安裝及測試等功能的載體。基板在電子產品中起著至關重要的作用，它主要起承載保護芯片與連接上層芯片和下層電路板的作用。基板可以為電子元器件提供穩定的支撐平臺，確保元器件在工作過程中不會因振動或沖擊而受損；通常基板材料本身就具有優良的絕緣性能，能夠確保電路中的不同部分之間不會發生電氣短路；部分還必須具有良好的導熱性能，有助于電子元器件在工作過程中產生的熱量及時散發出去，保證電子元器件的正常運行。

芯片封裝基板的封裝結構示意圖（圖源：文獻1）

特殊型基板

隨著電子技術的不斷發展，對基板材料的要求也越來越高，傳統覆銅箔層壓板等基板材料不能滿足高性能計算和高速通信的需求。于是，特殊行基板材料應運而生，如BT樹脂基板和ABF樹脂基板，這些特殊型基板材料具有更高的耐熱性、更低的介電常數和介電損耗等優良性能，被廣泛應用于高頻、高速電路和先進封裝技術等領域。

（1）BT樹脂基板：BT樹脂的全稱為雙馬來酰亞胺三嗪樹脂，是由日本三菱瓦斯公司按照特定的比例共混、改性雙馬來酰亞胺樹脂與氰酸酯樹脂的產物。它是一種具有高玻璃轉變溫度、低散失因素、低熱膨脹率、低介電常數以及優異的耐熱性、耐腐蝕性、絕緣性、抗濕性、抗撕裂強度的樹脂。由于BT樹脂含有玻璃纖維層，它的載板硬度較高，布線相對困難，激光鉆孔難度較高，無法滿足極細線路的要求。但其尺寸穩定性優異，能有效避免熱脹冷縮對線路良率的影響，基于優異的尺寸穩定性和可靠性，BT樹脂基板主要應用于存儲芯片、MEMS芯片、RF芯片與LED芯片中。在近兩三年的時間，已迅速成為世界上高密度互連（HDI）的積層多層板（BUM）、封裝用基板的重要基板材料之一。

圖源：品升高

（2）ABF樹脂基板：ABF樹脂基板是由日本味之素公司開發，用于導入覆晶構裝制程等高階基板的生產。其主要成分是聚酰亞胺，核心結構是以玻纖布預浸樹脂為核心層，再在每層用疊構的方式增加層數，以雙面核心為基礎，做上下對稱式的加層，上下的增層結構舍去了原用的預浸玻纖布壓合銅箔的銅箔基板，改用電鍍銅以減少基板的總體厚度。ABF樹脂基板具有高密度間距、高剛性、高耐用性和低熱膨脹等特點，可制成較細線路、適合高腳數、高傳輸的IC封裝，但材料易受熱脹冷縮影響，可靠性較低，主要用于CPU、GPU、FPGA、ASIC等高性能計算（HPC）芯片封裝。

等離子體表面處理前、后ABF表面微觀形貌及壓合界面圖（圖源：文獻2）

玻璃基板

玻璃基板是以玻璃為芯板的基板材料，是用玻璃取代傳統封裝中的有機材料，并不是用玻璃取代整個基板。當前的玻璃基板主要以鈉鈣玻璃和高鋁玻璃為主，鈉鈣玻璃是通過在二氧化硅基質中加入氧化鈣和氧化鈉等成分而制成的，配方相對簡單，技術門檻不高；高鋁玻璃是通過在基礎玻璃成分中加入氧化鋁而制成的，這種玻璃可以有效提升玻璃強度，降低強化處理的難度，但其配方和制造方式較為復雜，目前全球掌握該技術的企業非常少。與傳統有機基板材料相比，玻璃基板具有一系列優點，如具有較高的導熱率和良好的熱穩定性，能夠有效的散熱，降低芯片的工作溫度，從而提高芯片的可靠性和壽命，這對于當前的高性能芯片尤為重要，因為高性能芯片在運行過程中會產生大量的熱量，對散熱的管理提出了更高的要求；玻璃基板具有較高的透明度和光學均勻性，使得其具有良好的光學性能，可以用于光學測量；玻璃基板具有高密度通孔、超低的平面度、較好的機械穩定性，使其可以實現更精細的線寬和線距控制，能夠將玻璃基板上的互聯密度提升10倍，在同一芯片上能夠集成更多的功能，有助于提升計算速度和能源效率。玻璃基板雖然具有良好的各項性能，但其目前存在易碎、玻璃穿孔技術不成熟、熱應力翹曲等問題尚待解決。對此，國內許多學者給出相應的思路以供參考，關于玻璃易碎性的問題，可以從材料本身著手，通過添加微量元素的方式，改變玻璃的機械性能或是改變玻璃的制造過程，以改變材料的性能；通過開發新的設備工藝，借用其他材料或是更改產品生產工藝，來達到保護的效果。針對玻璃基板熱應力翹曲問題，可以通過增加玻璃基板的厚度、對堆積膜進行足夠的分區以釋放表面應力、使玻璃基板的CTE接近堆積膜的CTE等方式達到降低翹曲的目的。

圖源：Samtec

英特爾認為，在硅基封裝上使用有機材料來縮放晶體管可能會在未來幾年觸及技術極限。因此，對于半導體封裝而言，玻璃基板是一個值得探索的重要方向。當前已有包含英特爾、三星、蘋果、雷曼光電、沃格光電等企業積極布局玻璃基板技術，只要解決玻璃基板易碎、加工難等問題，相信不久的將來，我們會看到玻璃基板在半導體封裝領域大放異彩！

參考文獻：

1、何剛,李太龍,萬業付,等.IC封裝基板及其原材料市場分析和未來展望[J].中國集成電路

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4、肖潔、鮑雁辛.先進封裝產業鏈深度報告（二）——封裝基板材料蘊藏發展機遇，龍頭企業展現成長潛力.國泰君安證券股份有限公司.

5、IC載板，ABF材料和BT樹脂.品升高精密電路有限公司

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