Packagesubstraat waarvan de kern een glasplaat is in plaats van met glasvezel versterkte hars. Omdat glas vlak en maatvast is, wordt het ontwikkeld om ook in grote packages fijne bedrading en dichte doorgaande via's te vormen.
Japanse benaming: ガラスコア基板
Vakgebied: Geavanceerde technologieën (3D-integratie, chiplets)
Packages voor krachtige processors gebruiken meestal build-upsubstraten, waarbij isolatielagen van hars en koperbedrading aan beide zijden worden opgebouwd op een kern van met hars geïmpregneerde glasvezel. Naarmate substraten groeien om meerdere chips en HBM-stapels voor AI te dragen, worden kromtrekken door temperatuur en krimp of uitzetting tijdens de bewerking problemen, en wordt uitlijnen moeilijker naarmate de bedrading fijner wordt. Een glaskernsubstraat vervangt die kern door een dunne glasplaat en gebruikt het zeer vlakke oppervlak, de stijfheid en de thermische maatvastheid van glas om fijne bedrading te combineren met grote substraatformaten.
De thermische uitzettingscoëfficiënt van glas kan via de samenstelling worden gekozen, wat het makkelijker maakt om kromtrekken en spanning te beheersen die ontstaan door verschillen in uitzetting met de chips erop en de printplaat eronder. De twee zijden worden verbonden door through-glass via's (TGV's), gaten die met een laser of vergelijkbare methoden worden gemaakt en met koper worden gevuld; die moeten fijner en dichter worden dan de geboorde gaten in organische kernen. Glas is bovendien doorgaans een diëlektricum met weinig verlies, wat past bij snelle signaaloverdracht.
Glas is bros en kan bij hantering en bewerking afschilferen of barsten. Vooral rond met koper gevulde TGV's veroorzaakt elke temperatuurverandering spanning door het verschil in uitzetting tussen koper en glas, wat microscheuren kan doen ontstaan. Ook spanning uit de bedradingslagen die aan beide zijden worden opgebouwd, kan scheuren veroorzaken. De hechting van koper en hars op glas, het gelijkmatig vullen van via's, de lage warmtegeleiding van glas en de nog beperkte gegevens over betrouwbaarheid op lange termijn zijn verdere uitdagingen.
In september 2023 kondigde Intel glassubstraten aan voor geavanceerde packaging van de volgende generatie en zei het die in de tweede helft van de jaren 2020 op de markt te willen brengen. Het noemde een betere vlakheid en thermische en mechanische stabiliteit dan bij organische substraten, waardoor een veel hogere verbindingsdichtheid in het substraat mogelijk wordt. Ook andere substraat- en glasfabrikanten ontwikkelen de technologie, en het tegengaan van de brosheid en het halen van een goede opbrengst in volumeproductie zijn bepalend voor praktisch gebruik.
Een glaskernsubstraat gebruikt glas als kern van het packagesubstraat, met bedradingslagen erboven en eronder die de chips met de printplaat verbinden. Een glazen interposer gebruikt glas in plaats van een siliciuminterposer als tussenlaag die chips met hoge dichtheid onderling verbindt. Hun rollen verschillen, maar beide verbinden de twee zijden met TGV's.
Het is vlak en maatvast en trekt weinig krom, zodat fijne bedrading en dichte doorgaande via's ook op grote substraten makkelijker te vormen zijn. De thermische uitzetting kan via de samenstelling worden afgestemd, en het lage diëlektrische verlies past bij snelle signalen.
Glas barst makkelijk. Spanning door verschillen in uitzetting concentreert zich rond met koper gevulde TGV's en kan scheuren doen ontstaan, en glas kan bij bewerking en hantering afschilferen, dus spanningsbeheersing, hechting en betrouwbaarheid op lange termijn moeten worden opgelost.
2.5D-integratie 3D-packaging Chiplet CoWoS HBM (high bandwidth memory) Herbedradingslaag (RDL) Hybride bonding (hybrid bonding) Microbump Panel-level packaging (PLP) Silicium-interposer