تُستخدم رقائق الزجاج بشكل متزايد في تغليف أشباه الموصلات، والبصريات، والأنظمة الكهروميكانيكية الدقيقة، وأجهزة الاستشعار، والتكامل ثلاثي الأبعاد المتقدم. ومع تزايد رقاقات هياكل الأجهزة وتزايد متطلباتها الحرارية، تكثفت المقارنة بين رقائق الزجاج وركائز السيليكون التقليدية. السؤال الأساسي الذي يطرحه العديد من فرق الهندسة هو ما إذا كانت رقائق الزجاج قادرة على مطابقة السيليكون في الموثوقية الميكانيكية وأداء المناولة أثناء التصنيع، والتخفيف، والتقطيع، والترابط، والتجميع على مستوى النظام. إن فهم هذه المقارنة ضروري لاختيار الركيزة المناسبة لبيئات التصنيع عالية الدقة وعالية الحجم.

القوة الميكانيكية والموثوقية

في حين كان السيليكون موثوقًا به منذ فترة طويلة لخصائصه الميكانيكية المتوقعة، فقد تطورت رقائق الزجاج من خلال تقنيات التصنيع المتخصصة التي تعمل على تحسين القوة والتسطيح والتحكم في الإجهاد. يعمل هيكلها المتساوي الخواص على التخلص من نقاط الضعف في اتجاه البلورة، مما يمنح الزجاج استجابة أكثر تجانسًا تحت الضغط. ويؤدي هذا إلى سلوك ميكانيكي مستقر أثناء الدورة الحرارية والمعالجة بالفراغ والطحن.

في تقييمات الموثوقية النموذجية، يمكن لرقائق الزجاج الحديثة أن تصل إلى مستويات قوة الانحناء المناسبة لعمليات التغليف والتصنيع الميكانيكي. يكون أداؤها مستقرًا بشكل خاص عندما يتم تقليل سمك الرقاقة. يُظهر السيليكون تغيرات في القوة اعتمادًا على اتجاه البلورة وكثافة العيوب، مما قد يؤدي إلى مخاطر التعامل أثناء التخفيف العميق. يظل الزجاج متماسكًا هيكليًا عبر الرقاقة بأكملها، مما يقلل من الكسر غير المتوقع.

كما يوفر بعض المصنعين رقائق زجاجية مقواة أو معززة كيميائيًا. تظهر هذه المتغيرات متانة سطحية محسنة بشكل كبير، مما يقلل من احتمالية تشقق الحافة أو تكوين الشقوق أثناء خطوات التعبئة والتغليف على مستوى الرقاقة. مع التحكم المناسب في المواصفات، يمكن للزجاج أن يوفر أداءً يعادل، وفي بعض الحالات يتجاوز، موثوقية ركيزة السيليكون.

أداء معالجة العملية

أثناء عملية الطباعة الضوئية، وتشكيل TSV، والطلاء، والترابط، فإن استقرار التعامل مع الرقاقة أمر بالغ الأهمية. توفر رقائق الزجاج مزايا لأنها تحافظ على الاستقرار الأبعادي في ظل التغيرات في درجات الحرارة والرطوبة. يمكن مطابقة معامل التمدد الحراري الخاص بها بشكل وثيق مع مواد الأجهزة المختلفة، مما يخفف من الانحناء ويحسن محاذاة التراكب.

يظل السيليكون متفوقًا في العمليات التي تتطلب معامل مرونة عاليًا للغاية، ولكن معظم خطوط المعالجة الخلفية والتعبئة والتغليف لم تعد تعتمد فقط على معامل المرونة الصلب. بدلاً من ذلك، أصبح التوحيد والقدرة على التنبؤ أكثر أهمية. تتميز ركائز الزجاج بالحفاظ على هندسة الرقاقة المستقرة، وخاصةً عند استخدامها كحاملات في أنظمة الترابط المؤقتة.

وتظهر رقائق الزجاج أيضًا انخفاضًا في توليد الجسيمات أثناء التلامس الميكانيكي. ونظرًا لإمكانية تلميع أسطحها إلى قيم خشونة منخفضة للغاية، يتم تقليل تلوث الجسيمات، مما يحسن العائد لمرافق التعبئة والتغليف المتقدمة.

جدول المقارنة: السيليكون مقابل الزجاج للتعامل الميكانيكي

الملاءمة للتغليف المتقدم

مع تحول الإلكترونيات الدقيقة نحو الترابط الهجين وعمليات المروحة والتكديس ثلاثي الأبعاد، أصبحت متطلبات الركيزة أكثر إلحاحًا. توفر رقائق الزجاج دقة أبعادية تفيد الترابطات الدقيقة والتعبئة المحاذاة النشطة. كما أن خسارتها العازلة المنخفضة تدعم أيضًا تطبيقات التردد العالي، مما يجعلها جذابة لوحدات التردد اللاسلكي والأنظمة البصرية.

يظل السيليكون ضروريًا لطبقات أشباه الموصلات النشطة، ولكن بالنسبة للوسائط والناقلات والأنظمة الكهروميكانيكية البصرية، فإن العديد من فرق التصميم تفضل الآن الزجاج بسبب موثوقيته أثناء التعامل معه. لا يقدم الركيزة إجهادًا اتجاهيًا يمكن أن يؤثر على اتساق الترابط أو يسبب تشوه النمط.

إن القدرة على تخصيص خصائص الزجاج - مثل التمدد أو النقل أو المتانة الكيميائية - تمنح الشركات المصنعة مرونة أكبر لمطابقة الركيزة مع بنية الجهاز. تعمل هذه القدرة على التكيف على تعزيز الموثوقية الميكانيكية عبر بيئات الإنتاج المختلفة.

اعتبارات لفرق الإنتاج

عند الاختيار بين رقائق السيليكون والزجاج، يجب على الفرق تقييم العوامل التالية كجزء من تخطيط قرار الركيزة.

1. سمك الرقاقة المطلوب
   إذا كانت الأجهزة تتطلب دعماً فائق النحافة، فإن الزجاج يوفر سلوكاً أكثر استقراراً أثناء التخفيف والنقل، وخاصةً تحت 200 ميكرومتر.

2. ظروف الدورة الحرارية
   يمكن اختيار أنواع الزجاج لتقليل تراكم الضغط الحراري، وحماية هياكل الربط أثناء التغيرات المتكررة في درجات الحرارة.

3. متطلبات الترابط
   بالنسبة للترابط الهجين أو الترابط الاندماجي أو الترابط اللاصق، فإن خاصية التشوه المنخفض للزجاج تقلل من انحراف المحاذاة وتحسن قوة الترابط.

4. تردد التعامل
   إذا خضعت الرقائق لخطوات متعددة من الالتقاط والوضع أو الطباعة الحجرية، فإن معدل الضرر المنخفض على حافة الزجاج يساهم في تحقيق عائد تشغيلي أعلى.

5. احتياجات التكامل الكهربائي والبصري
   يسمح الزجاج بدمج النوافذ البصرية أو الموجهات الموجية أو المناطق المحسنة بالترددات الراديوية مباشرة في الركيزة.

اعتماد الصناعة ودعمها

الآن، تعتبر العديد من خطوط التعبئة والتغليف المتقدمة الزجاج بديلاً موثوقًا به للسيليكون في المناولة الميكانيكية. ويواصل موردو المواد توسيع محفظة رقائق الزجاج الخاصة بهم مع تحسين الاستقرار الحراري والهياكل الخالية من الإجهاد والأسطح المصقولة بدقة. ويضمن مسار التطوير هذا أن رقائق الزجاج يمكن أن تتطابق أو تتجاوز موثوقية السيليكون لمهام المعالجة الخلفية.

تقدم شركة plutosemi حلول رقائق الزجاج الهندسية المصممة لتطبيقات أشباه الموصلات عالية الدقة والميكانيكية الدقيقة. تدعم موادها الموثوقية الميكانيكية المتسقة والمعالجة المستقرة والتخصيص المتقدم للتكامل البصري أو الإلكتروني، مما يجعلها شريكًا قيمًا للشركات التي تنتقل نحو ركائز تعتمد على الزجاج.

خاتمة

يمكن لرقائق الزجاج أن تضاهي السيليكون في الموثوقية الميكانيكية والتعامل عند اختيارها ومعالجتها بشكل صحيح. إن بنيتها المتساوية، واستقرارها البعدي، وخصائص المواد القابلة للضبط تمنحها مزايا قوية للتغليف أشباه الموصلات الحديثة، والترابط المؤقت، والإنتاج البصري الإلكتروني. ومع تحول متطلبات التصنيع نحو ركائز أرق وأخف وزناً وأكثر استقراراً حرارياً، يواصل الزجاج النمو كخيار موثوق به إلى جانب السيليكون التقليدي.

بالنسبة لفرق الهندسة التي تقوم بتقييم استراتيجيات الركيزة الجديدة، تقدم رقائق الزجاج بديلاً ميكانيكيًا موثوقًا به وسهل العملية وقادرًا على دعم هياكل الأجهزة من الجيل التالي.