次世代半導体に革命をもたらすガラス基板加工技術のご紹介

次世代半導体に革命をもたらすガラス基板加工技術

株式会社光響は、超高精密フェムト秒レーザー加工機「Femto-pro」を用いて、ガラスなどの透明材料への穴あけ加工技術の実証を行いました。これは、次世代半導体パッケージにおけるガラスコア基板の加工に向けた新たな可能性を示すもので、特に注目されています。

ガラスコア基板の重要性

最近の技術進化に伴い、AI半導体や高性能計算（HPC）分野での需要が高まっている中、チップレット構造を利用した先端パッケージ技術が注目されています。それに伴い、従来の有機基板やシリコンインターポーザから、ガラスコア基板が次の材料としてクローズアップされています。これらの基板は、高い絶縁性、低熱膨張、卓越した平坦性、さらに高周波信号を伝送する能力に優れ、大規模かつ高密度のパッケージへの適用が期待されています。

TGV技術の意義

ガラスコア基板の実用化を進める中で注目されるのが、TGV（Through Glass Via）技術です。これはガラスコア基板の両面を電気的に接続するための貫通穴形成技術であり、加工のクオリティや量産性がパッケージの性能を大きく左右します。従来のTGV形成方法は、レーザー改質とエッチングなど複雑な工程を要し、加工プロセスの難易度やコスト、品質のばらつきが課題とされていました。

シンプルなレーザー加工の提案

光響では、これらの課題解決を目的に、シンプルかつ直接的なレーザーによるガラス加工の可能性を探索しました。今回の加工実証では、「GHz Pulse Injection Technology」を利用し、高繰り返しのパルスをガラス内に高密度に注入することで、安定したエネルギー供給を実現しています。

光学系なしでの実証

さらに、従来一般的なベッセルビームのようないわゆる特殊光学系を使うことなく、シンプルな光学構成での加工に成功した点が特筆すべき点です。これにより、装置がよりシンプルになり、量産装置への適用が期待されています。

加工実証の成果

具体的な加工結果としては、15 mm厚のクラウンガラスに対する4 mmの深さの穴あけ加工、さらに1.2 mm厚のソーダガラスに対する貫通加工（裏面穴径は5 μm、アスペクト比は240）に成功しました。これにより、深穴加工および貫通加工の双方において、本技術の効果が確認されました。この成果は、今後の高アスペクト比のTGV形成やガラスコア基板加工に向けた基盤的な検証へとつながります。