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圖一：由Schott玻璃公司所製成30μm厚度的可撓曲玻璃中介層。

超薄玻璃非常適合作為半導體封裝應用的中介層 (Interposers)

可撓曲玻璃之於顯示器產業似乎如天造地設般地，結合了玻璃材料的抗滲特性與塑料的可撓曲性。在2012年面市時，這些專事於可撓曲超薄玻璃的公司就好像要打算從所有尺寸之觸控顯示的爆發潮當中大發利市，但市場卻是突其來的丕變。如今，超薄可撓曲玻璃的供應商都正在尋找顯示器範圍之外的應用以創造出在未來幾年的收益，而半導體封裝正是ㄧ塊被相中亟待開發之區塊。

從顯示器觀點來看待那些從事於可撓曲玻璃的人來說，被隱藏在矽層和其他材料層之間的玻璃之應用似乎沒有獲致亮眼的成績。單就NanoMarkets公司所知悉的，ㄧ直到顯示產業應用開始遭遇困境前，沒有人認真思考過將可撓曲玻璃材料運用於半導體封裝。可撓曲玻璃產業本身在那時牢牢地固守著顯示器並且半導體封裝業也許從未考慮以可撓曲玻璃作為一種選項。

儘管如此，在半導體封裝當中使用超薄玻璃實際上可以是一個非常好的主意，即便其光學性能和可撓性在應用當中並無關連的。

玻璃中介層的角色

多年來，半導體封裝產業一直致力於開發相較於昔日更為輕薄短小的封裝。30到100微米（µm）的超薄玻璃能朝著這一目標更躍進一步。

該目標應用設定在2.5D或3D多晶片或者是晶片級封裝（CSP），當中半導體晶片以緊密接近方式或堆疊在彼此之頂部上而加以佈置，以提供省空間的配置架構。這類封裝產品在傳統上使用經過減薄化的矽層作為ㄧ中介層以相互連接晶片以及連接到下面層的有機基板材料。在半導體封裝產業中，矽材料享有於完善業界平台且廣為熟悉的材料優勢，但也是有一些缺點，最主要的是成本因素。

比起矽材料來說，玻璃可以是作為中介層的較佳選擇，因為是一個較便宜的材料，可以採薄片方式來提供（矽需要經過研磨和拋光到適當的厚度）並且具有絕熱性。矽屬於半導體，而不是一種電性絕緣體，會造成晶片之間的串擾（crosstalk）問題。圖一顯示出由Schott玻璃公司所製成30μm厚度的可撓曲玻璃中介層。

矽的熱傳導比玻璃更好，使得半導體產業對於玻璃是否足以導熱以避開在敏感IC中熱點導熱的能力抱有些許的質疑。答案是貫通玻璃通孔（Through-glass vias , TGV），填有金屬（通常是銅）於經由中介層所鑽出的通道上並且構成晶片和有機基板之間的電性連結。固體填充通孔（Soild filled vias）作用像熱管般以提供一熱傳導路徑。

玻璃的潛在成本優勢可以使用大片面積玻璃來加以達成，比起矽晶圓來說，因而使設備能同時處理更多的品件（units）。如果可被整合到一個輥輪（Roll–to–Roll）的生產過程，使用可撓曲玻璃的最大可能成本節省就得以實現。一些供應商正在生產捲材的可撓曲玻璃，但在半導體產業不盡然準備這麼實施。

重新評估供應鏈

雖然從玻璃製造商的角度來看，玻璃可以是一個引人注目的中介層材料，在這樣應用中缺乏業界平台卻是一個不爭的事實。為了使玻璃成為可用的中介層，需要鑽出穿透過玻璃的通孔並且加以金屬化處理，目前尚不清楚誰將會是參與者。幾個產業可以加入供應鏈，但所有情況下遭遇的障礙有：

˙半導體封裝企業：這個產業不慣於處理玻璃材料也不傾向這樣做。非常抗拒改變，尤其是特別反對實施R2R製程。說服半導體封裝設備來處理玻璃的這件事顯然是一場艱苦的硬仗。

˙平板顯示器製造商：這些具有處理玻璃實務經驗的公司，往昔卻沒有與半導體封裝有任何交集。有可能會在此一領域建立認知，但是平板顯示產業偏愛出售大面積的玻璃材料。

˙印刷電路板製造商：PCB產業目前製作有機中介層，不需要主攻在微細間距的應用。玻璃供應商或許能夠與習於使用大面板的PCB產業合作，如果他們想提供玻璃片的話。但是，使用這種方法來做出非常薄的玻璃仍可能有困難的。整合TGV生產到類PCB製程流程上也可能遭遇難題的。

敦促進超薄玻璃中介層的組織正試圖解決業界平台的挑戰：

˙喬治亞理工：自2010年起，位在喬治亞理工學院的封裝資源中心（PRC）一直與玻璃中介層相關夥伴進行合作並且已經從180-μm厚的玻璃初步試驗推進下降到現今玻璃供應商所能生產的最薄產品。PRC正與有興趣於可撓曲玻璃中介層的主要玻璃供應商如康寧和Schott進行商業合作。
PRC一直耕耘在技術轉移，從原型到小批量，或許最終大批量商業化生產。業已在技術開發上取得若干的實際進展並且將原型技術從實驗室推向產業界，但也承認了在技術邁進上的最大挑戰是缺乏業界平台來支撐過渡時期。

˙Triton：Triton Micro Technologies，是ㄧ家由旭硝子（Asahi Glass）公司部分出資的nMODE解決方案的子公司，提供了在供應鏈中一些不可缺漏的環節服務。Triton已經開發了足以建構用於當今2.5D應用之貫通玻璃通孔（Through-glass vias , TGV）的生產製程，並且在美國加州Carlsbad的製造工廠製造MEMS、RF和光學元件所用的中介層。Triton透露，所提供之矽材料的主要優勢是產製固體填充和密封TGVs的能力。

現有的商業化產品使用Triton的玻璃中介層，而這是更厚的玻璃，通常0.3 mm或更厚。玻璃被切割成晶片，符合矽材料的成形因數但不需要背面研磨。這樣提供了容易地切合於現有製造線製程的便利性，但是比起矽材料來說卻沒有利用到以更為低廉成本提供更薄之中介層的玻璃潛在優勢。Triton可以製作有TGVs 厚度0.1 mm的玻璃大型面板，但客戶不知道如何處理也不傾向去學習。

NanoMarkets公司了解薄型玻璃所具有作為中介層的潛在優勢，但就其未來性不特別地樂以觀之，尤其是在近期內。即使有很高的普及率，可撓曲玻璃將似乎不太可能在這區塊中可以產生大量的收益。相較於甚至是智慧型手機顯示需要來說，個別產品所採用的玻璃是非常少量的。

比起顯示器產業來說，要在半導體封裝產業的環境中引入新製程技術會是更加地有難度，我們知道可撓曲玻璃在那裡會遭逢挑戰。然而我們覺得這個產業是值得密切關注，看看玻璃材料能有機會在矽材料不能成功的地方開展契機。SST-AP/Taiwan

作者

JULIA GOLDSTEIN在美國維吉尼亞州Glen Allen市的NanoMarkets公司擔任高級助理分析師；聯絡電子郵件：julia.goldstein@nanomarkets。

資料來源:半導體科技