張景雅、車經傑、劉峻佑 / 工研院材化所
隨著先進封裝技術朝向高I/O密度、大尺寸與高速應用發展，具備Through Glass Via(TGV)的玻璃載板因其低介電損耗與優異的尺寸穩定性，逐漸成為關鍵中介層技術。然而，在TGV製程中，特別是採用雷射誘導蝕刻法(Laser-Induced Deep Etching; LIDE)進行鑽孔時，雷射改質與後續濕式蝕刻過程所累積之殘留應力，易導致裂紋於開孔邊緣或玻璃表面生成，進而影響後段金屬化品質與封裝可靠度，成為限制製程量產化的重要課題。本研究提出一種水溶性應力吸收緩衝膜層，透過在玻璃基板表面形成具高透光率與良好黏滯特性的功能性塗層，使其於雷射改質階段中扮演應力調控角色。該緩衝膜層可有效降低改質區應力集中並抑制裂紋生成，並具備良好製程相容性，於後續製程中乾淨移除，提供一個用於TGV製程之應力管理思維與可行解決方案。
【內文精選】
TGV雷射鑽孔工具現況
在實際製程中，TGV鑽孔為影響玻璃中介層良率與可靠度的關鍵步驟之一，其加工方式將直接決定孔洞結構品質與後續金屬化及封裝整合的相容性。目前主流TGV雷射鑽孔技術可概分為雷射燒蝕鑽孔、飛秒雷射直接鑽孔，以及雷射誘導蝕刻法(Laser-Induced Deep Etching; LIDE)，三者在加工機制、孔型品質與產能表現上各具差異（表二）。
▼表二、雷射鑽孔分類比較
TGV應力吸收緩衝膜層技術
本研究聚焦於應力吸收緩衝膜層的材料設計，其功用如圖四，透過在玻璃基板表面貼附具高透度與親水特性的功能性塗層，使其在雷射改質階段中扮演應力調控角色。該膜層具備良好的光學穿透性，可確保NIR雷射能量有效進入玻璃內部，同時藉由材料本身的黏滯特性，吸收並分散改質瞬間所產生的局部膨脹應力，降低改質區與未改質區交界處的應力集中。
圖四、TGV鑽孔製程中應力吸收緩衝膜層之作用機制示意圖
更進一步地，透過在高透度緩衝膜層中導入石墨類光轉熱材料，使雷射照射區域可產生局部升溫效應，進而誘發膜材產生可控的內縮應力。此一反向應力場可有效抵銷玻璃改質區原本向外擴張的體積膨脹趨勢，緩和TGV開孔處的拉伸應力與晶界應力集中，進一步抑制裂紋產生，提升整體製程穩定性與可控性---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》472期，更多資料請見下方附檔。