أصبحت رقائق الزجاج ركيزة أساسية ومادة داعمة في تصنيع أشباه الموصلات اليوم، وخاصة مع تحول الأجهزة نحو دقة أعلى، وتغليف متقدم، وهياكل مصغرة. إن استقرارها، وشفافيتها، وتوافقها مع أجهزة الميكانيكا الكهرومغناطيسية، والمكونات البصرية، والتكامل غير المتجانس يجعلها ذات قيمة متزايدة في خطوط التصنيع. تشرح هذه المقالة كيفية استخدام رقائق الزجاج في جميع أنحاء إنتاج أشباه الموصلات، وأدوارها في العمليات الرئيسية، ولماذا تعتمد عليها الصناعات التي تعمل مع أجهزة الميكانيكا الكهرومغناطيسية، وأجهزة الاستشعار، ومكونات الترددات الراديوية، والتغليف ثلاثي الأبعاد. في الوقت نفسه، يمكن للمصنعين الذين يبحثون عن ركائز ذات جودة ودقة متسقة استكشاف الحلول التي تقدمها البلوتونيوم، وهو مورد متخصص في رقائق الزجاج ذات الدرجة شبه الموصلة والمعالجة المخصصة.

دور رقائق الزجاج كركائز حاملة

أحد أكثر استخدامات رقائق الزجاج شيوعًا هو استخدامها كركائز حاملة مؤقتة أثناء معالجة الرقاقة الرقيقة. عندما تصبح قوالب أشباه الموصلات أرق للتعبئة والتغليف المتقدمة، فإنها تتطلب مادة دعم صلبة ومستقرة حرارياً أثناء الطحن الخلفي والترقيق والحفر. تعمل رقائق الزجاج كعمود فقري ميكانيكي يحافظ على التسطيح ويمنع التشققات الدقيقة أو الانحناء عندما يتم تقليل السيليكون إلى سماكات صغيرة للغاية.

تحتاج رقائق الزجاج الحاملة إلى الحفاظ على دقة الأبعاد تحت الدورة الحرارية والتعرض الكيميائي والحمل الميكانيكي. يتم ربطها بالرقاقة النشطة مؤقتًا، ومعالجتها معًا كوحدة واحدة، ثم فصلها لاحقًا. بسبب التمدد الحراري المنخفض، تعمل حاملات الزجاج على تقليل عدم التوافق الإجهادي وتحسين العائد الإجمالي.

رقائق الزجاج في تصنيع الأجهزة الكهروميكانيكية وأجهزة الاستشعار

غالبًا ما تعتمد أجهزة MEMS وأجهزة الاستشعار الدقيقة على رقائق الزجاج لأنها تسمح بالإغلاق المحكم والشفافية البصرية والترابط الأنودى القوي. يخلق الترابط الأنودى بين السيليكون والزجاج واجهة دائمة وقوية مثالية لأجهزة استشعار الضغط ومقاييس التسارع والرقائق الدقيقة والمرنانات.

يؤدي الزجاج وظائف متعددة في هذه الأجهزة:

• يمكنه غلق التجاويف والقنوات دون التأثير على الأداء البصري أو الكهربائي.

• إنه يوفر عزلًا كهربائيًا للأقطاب الكهربائية أو طبقات التوصيل المتبادلة.

• فهو يحمي الهياكل الدقيقة الحساسة من التلوث أو التلف الميكانيكي.

تتطلب مواد التغليف الميكانيكية مواد تقاوم التشوه أثناء دورات درجات الحرارة العالية، وتوفر رقائق الزجاج الاستقرار الأبعادي الضروري.

التطبيقات في الأجهزة شبه الموصلة الضوئية والفوتونية

تعتبر رقائق الزجاج ضرورية في تصنيع أشباه الموصلات البصرية حيث تكون هناك حاجة إلى نفاذية دقيقة للضوء، وازدواجية انكسار منخفضة، وجودة سطح عالية. يتم استخدامها في:

• الموجهات الموجية

• عدسات دقيقة

• المرشحات البصرية

• الدوائر المتكاملة الفوتونية

وتدعم شفافيتها كل من وظيفة الجهاز وعمليات المحاذاة، مما يتيح التفتيش البصري الدقيق وتكامل النظام. وفي الطباعة الحجرية، يمكن أن تعمل رقائق الزجاج أيضًا كحاملات شبكية أو نوافذ بصرية تحافظ على الوضوح طوال دورات التعرض المتكررة.

رقائق زجاجية لمنتجات TSV وRDL والتغليف المتقدم

تتطلب تقنيات التعبئة والتغليف المتقدمة مثل فتحات السيليكون وطبقات إعادة التوزيع ركائز مناولة صلبة. توفر رقائق الزجاج سطحًا مستويًا ومستقرًا يسمح بما يلي:

• الطباعة الحجرية الدقيقة

• محاذاة عالية الدقة

• التمعدن الموحد

نظرًا لأن معامل التمدد الحراري الخاص بها أقرب إلى السيليكون من العديد من المعادن أو البوليمرات، فإنها تساعد على تقليل الإجهاد والانحناء أثناء خطوات المعالجة والترسيب في درجات حرارة عالية. تدعم أسطحها الملساء الالتصاق الموثوق به وتوحيد الطلاء، مما يحسن الأداء الكهربائي في التغليف عالي الكثافة.

ربط وتغليف رقاقة الزجاج

يعد الترابط خطوة بالغة الأهمية في العديد من الأجهزة شبه الموصلة التي تتطلب هياكل متعددة الطبقات. تُستخدم رقائق الزجاج في:

• الترابط الدائم

• التغطية والختم

• التغليف الدقيق

• التجميع الهجين

يمكن ربطها بطبقات السيليكون أو الزجاج أو السيراميك باستخدام الرابطة الأنودية أو الانصهارية أو اللاصقة. يتيح ربط الزجاج بالزجاج التغليف الشفاف بالكامل للوحدات البصرية والكاميرات والهياكل الدقيقة. كما أن الخمول الكيميائي للمادة يمنع التلوث ويضمن موثوقية الجهاز على المدى الطويل.

دعم الأجهزة الميكروفلويدية وأشباه الموصلات الحيوية

تعتمد الرقائق الدقيقة وأجهزة أشباه الموصلات الحيوية على مواد تجمع بين الشفافية البصرية والمقاومة الكيميائية والقدرة على الهيكلة الدقيقة. تلبي رقائق الزجاج هذه المتطلبات وكثيراً ما تستخدم لتشكيل:

• القنوات الدقيقة

• غرف التفاعل

• النوافذ التحليلية

يسمح سطحها الأملس بالحفر الدقيق لمسارات ميكروفلويدية عالية الدقة، وتوافقها مع الكواشف البيولوجية يجعلها مناسبة للمختبرات على الشريحة وأنظمة التشخيص.

المزايا التي تجعل رقائق الزجاج مناسبة للتصنيع

توفر رقائق الزجاج مجموعة من الفوائد المادية التي تعتمد عليها خطوط أشباه الموصلات. يلخص الجدول أدناه مزاياها الرئيسية.

تجعل هذه الخصائص رقائق الزجاج أساسًا مستقرًا لإنتاج أشباه الموصلات المتقدمة والأجهزة الدقيقة.

خاتمة

أصبحت رقائق الزجاج ضرورية في تصنيع أشباه الموصلات، من الأجهزة الكهروميكانيكية والمكونات البصرية إلى التعبئة والتغليف المتقدمة والميكروفلويديك. إن استقرارها الميكانيكي ووضوحها البصري وتوافقها مع المعالجة عالية الدقة تسمح لها بالعمل كمكونات دائمة للأجهزة وركائز حاملة مؤقتة. ومع تزايد الطلب على القوالب الأرق والتعبئة والتغليف ذات الكثافة الأعلى والهياكل المعقدة متعددة الطبقات، يستمر دور رقائق الزجاج في التوسع.

بالنسبة للشركات التي تبحث عن رقائق زجاجية موثوقة من الدرجة شبه الموصلة، أو التخفيف المخصص، أو المعالجة الدقيقة، البلوتونيوم توفير حلول مصممة خصيصًا لتلبية احتياجات التصنيع الحديثة.