In die evolusie van halfgeleierverpakkingstegnologie was vertikale interkonneksies nog altyd 'n sleutelfaktor wat stelselprestasie, voetspoor en kragverbruik bepaal. Van vroeë draadbinding en flip-chip-tegnieke tot die opkoms van 3D-gestapelde IC's, het die bedryf hoër digtheid en korter interkonneksie-oplossings gesoek.
In hierdie konteks het TSV (Deur Silicon Via) en TGV (Deur Glass Via) na vore gekom as twee hoofstroom vertikale interkonneksietegnologieë. Hulle verskil in materiaalstelsels, vervaardigingsprosesse, werkverrigtingseienskappe en toepassingsdomeine, wat 'n spilpunt in die ontwikkeling van die volgende generasie verpakking verteenwoordig.
I. TSV: Pionier van 3D-verpakking
1. Tegniese Beginsel
TSV verwys na vias met 'n hoë aspekverhouding wat deur 'n silikonsubstraat geëts word (gewoonlik tiene tot honderde mikron diep), gevolg deur die vorming van 'n isolerende laag, metaalsaadlaag en metaalvulsel (gewoonlik koper) op die via-wande. Hierdie vertikale vias maak hoëspoed-elektriese interkonneksies tussen gestapelde skyflae moontlik.
2. Prosesvloei
Die tipiese TSV-vervaardigingsproses sluit in:
Diep Silikon Etsing (DRIE): Skep vias met 'n hoë aspekverhouding in die silikonwafer.
Isolerende Laagafsetting: Gewoonlik PECVD-gedeponeerde SiO₂ om die metaalvulsel elektries van die silikonsubstraat te isoleer.
Saadlaagafsetting en Elektroplatering: PVD-afsetting van 'n metaalsaadlaag gevolg deur koperelektroplatering.
Chemiese Meganiese Polering (CMP): Verwyder oortollige metaal om 'n geplaneerde oppervlak te verkry.
3. Voordele en Beperkings
TSV bied uiters kort interkonneksiepaaie, lae seinlatensie, lae kragverbruik en hoë bandwydte, wat dit 'n kritieke moontlikmaker vir hoëprestasie-rekenaars en hoëbandwydte-geheue maak.
TSV het egter ook beperkings:
Termiese spanningsprobleme: Groot wanverhouding in CTE tussen silikon en koper kan betroubaarheid verminder.
Hoë proseskoste: Diep ets, elektroplatering en CMP is kompleks en opbrengssensitief.
Elektriese isolasie-uitdagings: Dikte en eenvormigheid van die isolerende laag beïnvloed direk diëlektriese sterkte.
Namate die digtheid van skyfie-integrasie toeneem, het konflikte tussen opbrengs en koste die verkenning van alternatiewe materiale gedryf – wat die geleentheid vir TGV skep.
II. TGV: Glasgebaseerde Interkonneksie-innovasie
1. Tegniese Beginsel
TGV gebruik glassubstrate in plaas van silikon. Hoë-presisie vias word gevorm deur laserboor of nat ets, gevolg deur die afsetting van 'n metaalsaadlaag en elektroplatering, wat vertikale interkonneksies soortgelyk aan TSV verkry.
Glas bied uitstekende elektriese isolasie, lae diëlektriese konstante (Dk), lae diëlektriese verlies (Df) en uitstekende dimensionele stabiliteit, wat TGV hoogs aantreklik maak vir hoëspoed-seinoordrag en opto-elektroniese verpakking.
2. Prosesvloei
Belangrike stappe in TGV-vervaardiging sluit in:
Laserboorwerk: Ultrasnelle lasers vorm mikrovias in glas met diameters wat tipies wissel van 20–150 μm.
Saadlaagafsetting: PVD, soos magnetronverstuiwing, deponeer 'n eenvormige geleidende laag op die via-wande.
Metaalelektroplatering: Koper- of nikkel-koperlegering vul die vias om deurglas-elektriese verbindings te vorm.
Planarisering en Patroonvorming: Maak meerlaagse verbindings of binding aan IC-skyfies moontlik.
3. Voordele
In vergelyking met TSV, toon TGV verskeie voordele:
Lae diëlektriese verlies: Glas Dk is ongeveer 1/3 van silikon, wat seinoorspraak en invoegverlies verminder.
Uitstekende termiese stabiliteit: CTE naby aan metale, wat termiese spanning tot die minimum beperk.
Optiese deursigtigheid: Ondersteun opto-elektroniese integrasie in fotonika en sensors.
Beheerbare koste: Laserboorwerk en glasverwerking word volwasse, geskik vir grootskaalse paneelvlakproduksie.
III. TSV vs TGV: Vergelyking en Toepassingsdomeine
| Item | TSV (Deur Silikon Via) | TGV (Deur Glas Via) |
| Substraat | Monokristallyne silikon | Spesialiteitsglas (Borofloat, Corning, Schott, ens.) |
| Diameter van gat | 5–50 μm | 20–150 μm |
| Gatdiepte | 30–100 μm | 100–400 μm |
| Isolasie | Bykomende isolerende laag benodig | Glas intrinsiek isolerend |
| Termiese Uitbreidingskoëffisiënt-ooreenstemming | Beduidende verskille in vergelyking met Cu | Soortgelyk aan Cu, lae termiese spanning |
| Proseskoste | Hoog | Relatief laer |
| Toepassings | Logika/Geheue 3D-stapeling | SiP, sensors, opto-elektroniese verpakking, antennas, MEMS |
TSV bly die hoofstroomkeuse vir hoëprestasie-logika en geheue 3D-stapeling, terwyl TGV vinnig uitbrei in SiP, opto-elektroniese integrasie, sensors en RF-toestelle.
Met glassubstraatgroottes wat paneelvlakverpakking (PLP) bereik, word TGV 'n ideale interkonneksieplatform vir 5G-kommunikasie, motorradar, AR-optika en Mini/Mikro LED-verpakking.
IV. Van silikon tot glas: Voordele op stelselvlak
Die bekendstelling van glas is nie bloot 'n materiaalvervanging nie; dit verteenwoordig 'n verskuiwing in die ontwerpfilosofie op stelselvlak.
Elektriese werkverrigting: Lae Dk-glas verminder seinvertraging en kragverbruik aansienlik.
Strukturele integriteit: TGV bied hoër planariteit en laer kromtrekking vir grootskaalse verpakking.
Vervaardigingsbuigsaamheid: Laserverwerking gekombineer met vakuum-PVD bied hoë prosesversoenbaarheid en skaalbaarheid.
In die besonder, vir opto-elektroniese integrasie, maak die optiese deursigtigheid van glas verpakkingsontwerpe moontlik waar die substraat nie net elektriese verbindings ondersteun nie, maar ook golfgidse, lense en sensorvensters, wat moeilik is om met TSV te bereik.
V. ZhenHua Vakuum TGV Saadlaagbedekkingsoplossing
Toerustingvoordele:
Optimalisering van diep via-bedekking: Gepatenteerde diep via-bedekkingstegnologie wat vias so klein as 30 μm met 'n aspekverhouding van >10:1 kan hanteer, wat komplekse diep via-uitdagings aanspreek.
Aanpasbaar vir verskillende groottes: Ondersteun glassubstrate, insluitend 600 × 600 mm, 510 × 515 mm of groter.
Prosesbuigsaamheid: Versoenbaar met Cu, Ti, Ni, Pt en ander geleidende of funksionele dun films om aan uiteenlopende elektriese en korrosiebestandheidsvereistes te voldoen.
Stabiele werkverrigting en maklike onderhoud: Toegerus met slim beheer vir outomatiese parameteraanpassing en intydse monitering van dikte-eenvormigheid; modulêre ontwerp vergemaklik onderhoud en verminder stilstandtyd.
Toepassingsgebied: Geskik vir TGV/TSV/TMV gevorderde verpakking, wat diep via-saadlaagbedekking met 'n 10:1-aspekverhouding bereik.
—Hierdie artikel is gepubliseer deurvakuumbedekkingstoerusting vervaardiger Zhenhua Vacuum
Plasingstyd: 16 Okt-2025