চিপ এবং ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলো ক্ষুদ্রাকরণ এবং উচ্চতর ইন্টিগ্রেশনের দিকে ক্রমাগত বিকশিত হওয়ার ফলে, শুধুমাত্র সিরামিক সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে সার্কিট তৈরি করা ক্রমবর্ধমান চাহিদাপূর্ণ আন্তঃসংযোগ এবং রাউটিংয়ের প্রয়োজনীয়তা আর মেটাতে পারছে না। একারণে, সাবস্ট্রেটের সম্মুখ এবং পশ্চাৎ দিককে বৈদ্যুতিকভাবে সংযুক্ত করার জন্য মাইক্রোভায়ার প্রয়োজন হয়, যা আন্তঃসংযোগ পথকে সংক্ষিপ্ত করে এবং সার্কিটের ঘনত্ব বৃদ্ধি করে। ফলস্বরূপ, এলইডি, লেজার, অপটিক্যাল কমিউনিকেশন, আরএফ ডিভাইস এবং পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স সহ বিভিন্ন ক্ষেত্রে ডিপিসি (ডাইরেক্ট প্লেটেড কপার) ভায়া মেটালাইজেশন প্রযুক্তি ব্যাপকভাবে গৃহীত হয়েছে।
তবে, সিরামিক সাবস্ট্রেটগুলো স্বভাবতই বিদ্যুৎ অপরিবাহী। সাবস্ট্রেটের মধ্য দিয়ে শুধু মাইক্রোভায়া তৈরি করলেই এর দুই পাশের মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগ স্থাপিত হয় না। আসল চ্যালেঞ্জ হলো মাইক্রোভায়াগুলোর ভেতরের দেয়াল বরাবর একটি অবিচ্ছিন্ন ও নির্ভরযোগ্য ধাতব সীড লেয়ার তৈরি করা।
১. সিরামিক মাইক্রোভিয়ার মাধ্যমে কীভাবে বৈদ্যুতিক সংযোগ স্থাপিত হয়?
মেটালাইজেশনের মাধ্যমে ডিপিসি (DPC) সাধারণত সিরামিক সাবস্ট্রেটে লেজার ড্রিলিং করে মাইক্রোভায়া তৈরির মাধ্যমে শুরু হয়, যা সাধারণত টেপারড বা স্ট্রেট-থ্রু হোলের আকারে থাকে। এরপর ড্রিলিংয়ের অবশিষ্টাংশ, আর্দ্রতা এবং অন্যান্য দূষক অপসারণের জন্য মাইক্রোভায়া এবং সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠকে ভালোভাবে পরিষ্কার ও ডিগ্যাস করা হয়। পরবর্তীকালে, একটি ভ্যাকুয়াম স্পাটারিং প্রক্রিয়া ব্যবহার করে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে এবং মাইক্রোভায়ার ভেতরের দেয়াল বরাবর একটি টাইটানিয়াম (Ti) অ্যাডহেশন লেয়ার (আঠালো স্তর) জমা করা হয়, যা সাধারণত ৫০-২০০ ন্যানোমিটার পুরু হয়। এর পরে একটি কপার (Cu) পরিবাহী সীড লেয়ার (পরিবাহী বীজ স্তর) জমা করা হয়, যা সাধারণত ০.৫-২ মাইক্রোমিটার পুরু হয়।
Ti স্তরটি ধাতব ফিল্ম এবং সিরামিক সাবস্ট্রেটের মধ্যে বন্ধন শক্তি উন্নত করার জন্য একটি আনুগত্য স্তর হিসাবে কাজ করে, অন্যদিকে Cu বীজ স্তরটি পরবর্তী ইলেক্ট্রোপ্লেটিংয়ের জন্য একটি অবিচ্ছিন্ন পরিবাহী ভিত্তি প্রদান করে। এরপর ইলেক্ট্রোপ্লেটিংয়ের মাধ্যমে তামার স্তরটিকে আরও পুরু করা হয়, সাধারণত ৫–২০ μm পুরুত্বে, যা অবশেষে মেটালাইজড ভায়াসের মাধ্যমে সামনের এবং পিছনের দিকের সার্কিটগুলির মধ্যে নির্ভরযোগ্য বৈদ্যুতিক ধারাবাহিকতা স্থাপন করে। সহজ কথায়, ভ্যাকুয়াম স্পাটারিং পরিবাহী ভিত্তি প্রদান করে, এবং পরবর্তী ইলেক্ট্রোপ্লেটিং তামার পুরুত্ব বাড়িয়ে তোলে, যার ফলে ভায়া রেজিস্ট্যান্স কমে যায় এবং আন্তঃসংযোগের নির্ভরযোগ্যতা উন্নত হয়।
যদিও প্রক্রিয়াটি সহজবোধ্য মনে হয়, নির্ভরযোগ্য আন্তঃসংযোগ একটি গুরুত্বপূর্ণ পূর্বশর্তের উপর নির্ভর করে: Ti/Cu সীড লেয়ারটিকে অবশ্যই সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠতল এবং প্রতিটি মাইক্রোভায়ার সম্পূর্ণ অভ্যন্তরীণ প্রাচীরকে সম্পূর্ণরূপে ও অবিচ্ছিন্নভাবে আবৃত করতে হবে।
২. ডিপিসি ভায়াসের জন্য টিআই/সিইউ সিড লেয়ারের ভ্যাকুয়াম স্পাটারিংয়ের চারটি প্রধান চ্যালেঞ্জ
সংকীর্ণ মাইক্রোভায়ার ভিতরে একটি অবিচ্ছিন্ন সীড লেয়ার তৈরি করা মোটেও সহজ কাজ নয়। ভায়ার ভিতরে থেকে যাওয়া অবশিষ্টাংশ ফিল্মের আনুগত্যকে ব্যাহত করতে পারে, অন্যদিকে মাইক্রোভায়ার জ্যামিতিক গঠন পার্শ্বদেয়ালের আবরণকে ক্রমশ কঠিন করে তোলে। সীড লেয়ারের স্থানীয় অসংগতি পরবর্তী ইলেক্ট্রোপ্লেটিংকে ব্যাহত করতে পারে, এবং বিভিন্ন সাবস্ট্রেট অবস্থান ও উৎপাদন ব্যাচের মধ্যেকার ভিন্নতা সামগ্রিক প্রক্রিয়ার স্থিতিশীলতাকে প্রভাবিত করতে পারে। ডিপিসি ভায়া মেটালাইজেশনের জন্য ভ্যাকুয়াম স্পাটারিংয়ের প্রধান চ্যালেঞ্জগুলোকে চারটি ক্ষেত্রে সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে।
১. ভায়াসের ভিতরে জমে থাকা অবশিষ্টাংশ ফিল্মের আনুগত্যকে ক্ষতিগ্রস্ত করতে পারে।
লেজার ড্রিলিংয়ের পরে, সিরামিক সাবস্ট্রেটের মাইক্রোভায়াসের ভিতরে সিরামিক কণা, পুনঃঢালাই করা উপাদান, ড্রিলিংয়ের ধ্বংসাবশেষ এবং শোষিত আর্দ্রতা থাকতে পারে। ছোট ব্যাস এবং উচ্চ অ্যাসপেক্ট রেশিওযুক্ত মাইক্রোভায়াসের ক্ষেত্রে, এই অবশিষ্টাংশগুলি অপসারণ করা প্রায়শই পৃষ্ঠের দূষণের চেয়ে অনেক বেশি কঠিন হয়। যদি পরিষ্কার এবং ডিগ্যাসিং অপর্যাপ্ত হয়, তবে Ti আঠালো স্তরটি সিরামিক সাইডওয়ালের সাথে একটি শক্তিশালী এবং নির্ভরযোগ্য বন্ধন তৈরি করতে পারে না। এই ধরনের ত্রুটিগুলি লেপ দেওয়ার পরে অবিলম্বে দৃশ্যমান নাও হতে পারে, তবে পরবর্তী ইলেক্ট্রোপ্লেটিং, সোল্ডারিং বা উচ্চ-তাপমাত্রার অপারেশনের সময় ধীরে ধীরে ফোস্কা পড়া এবং স্তর আলাদা হয়ে যাওয়ার মতো অবস্থায় পৌঁছাতে পারে।
২. উচ্চতর অ্যাসপেক্ট রেশিওর কারণে সাইডওয়াল কভারেজ আরও কঠিন হয়ে পড়ে
একটি মাইক্রোভায়ার স্পাটারিং-এর জটিলতা শুধুমাত্র এর গভীরতা দিয়ে মূল্যায়ন করা যায় না; ভায়ার গভীরতা এবং ভায়ার ব্যাসের অনুপাত—অর্থাৎ অ্যাস্পেক্ট রেশিও—সমানভাবে গুরুত্বপূর্ণ। উদাহরণস্বরূপ, ৬০ μm ব্যাস এবং ৩০০ μm গভীরতার একটি ভায়ার অ্যাস্পেক্ট রেশিও হলো ৫:১। অ্যাস্পেক্ট রেশিও বাড়ার সাথে সাথে, ভায়ার প্রবেশপথ স্পাটার করা কণাগুলোর বৃহত্তর জ্যামিতিক ছায়া তৈরি করে, যা পার্শ্বদেয়ালের মধ্যবর্তী অংশে পৌঁছাতে সক্ষম কণার সংখ্যা কমিয়ে দেয়। এর ফলে সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে এবং ভায়ার প্রবেশপথের কাছাকাছি তুলনামূলকভাবে পুরু ফিল্ম তৈরি হতে পারে, যেখানে ভায়ার পার্শ্বদেয়ালের মধ্যবর্তী অংশটি উল্লেখযোগ্যভাবে পাতলা বা এমনকি অবিচ্ছিন্ন হয়ে পড়ে।
৩. একটি অসম্পূর্ণ বীজ স্তর নির্ভরযোগ্য ভায়া আন্তঃসংযোগকে বাধাগ্রস্ত করতে পারে
মেটালাইজেশনের মাধ্যমে ডিপিসি-র মূল শর্ত শুধু ভায়া ওয়ালে তামা আছে কি না, তা-ই নয়, বরং Ti/Cu সীড লেয়ারটি সাবস্ট্রেটের সামনের দিক থেকে শুরু করে, সম্পূর্ণ ভায়া সাইডওয়াল বরাবর, পেছনের দিক পর্যন্ত অবিচ্ছিন্নভাবে বিস্তৃত হতে পারে কি না। সীড লেয়ারে সামান্য অসংগতিও পরবর্তী ইলেকট্রোপ্লেটিংয়ের জন্য প্রয়োজনীয় পরিবাহী পথকে ব্যাহত করতে পারে। তাই, শুধুমাত্র উপরিভাগের চেহারা বা গড় ফিল্মের পুরুত্ব দেখে সীড লেয়ারের গুণমান মূল্যায়ন করা যায় না। ভায়া সাইডওয়ালের সবচেয়ে পাতলা অংশের প্রতি এবং মেটালাইজড পথ জুড়ে অবিচ্ছিন্ন বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা বজায় থাকছে কি না, সেদিকে বিশেষ মনোযোগ দিতে হবে।
৪. একটি মাত্র নমুনা উত্তীর্ণ হওয়া ব্যাচ-থেকে-ব্যাচ স্থিতিশীলতার নিশ্চয়তা দেয় না।
একটিমাত্র নমুনায় প্রয়োজনীয় পৃষ্ঠতল ফিল্মের পুরুত্ব অর্জন করার অর্থ এই নয় যে প্রক্রিয়াটি ব্যাপক উৎপাদনের জন্য প্রস্তুত। ডিপিসি (DPC) উৎপাদনে সম্মুখ ও পশ্চাৎ পৃষ্ঠতলের মধ্যে, সাবস্ট্রেটের কেন্দ্র ও প্রান্তীয় অঞ্চলের মধ্যে, বিভিন্ন ফিক্সচার অবস্থানে এবং এক ব্যাচ থেকে অন্য ব্যাচে আবরণের সমরূপতার উপর কঠোর নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজন। যেসব সিরামিক সাবস্ট্রেটে প্রচুর সংখ্যক মাইক্রোভায়া থাকে, সেগুলোর ক্ষেত্রে প্রক্রিয়া মূল্যায়নে শুধুমাত্র গড় ফিল্মের পুরুত্বের উপর মনোযোগ দেওয়া উচিত নয়। এর চেয়েও গুরুত্বপূর্ণ হলো, ভায়া সাইডওয়ালের সবচেয়ে পাতলা অঞ্চলটিকে অবশ্যই পরবর্তী ইলেকট্রোপ্লেটিংয়ের জন্য প্রয়োজনীয় বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা ধারাবাহিকভাবে বজায় রাখতে হবে।
৩. বীজ স্তর সঠিকভাবে স্থাপন করা না হলে কী হয়?
Ti/Cu সীড লেয়ারটি পরবর্তী ইলেকট্রোপ্লেটিং-এর জন্য প্রয়োজনীয় পরিবাহী ভিত্তি প্রদান করে। যদি ভায়া সাইডওয়ালের সীড লেয়ারটি খুব পাতলা হয়, অসম্পূর্ণভাবে আবৃত থাকে, বা এতে কোনো অসংগতি থাকে, তবে ইলেকট্রোপ্লেটিং কারেন্ট সাইডওয়াল বরাবর অবিচ্ছিন্নভাবে সঞ্চারিত হতে পারে না এবং ত্রুটিপূর্ণ স্থানগুলিতে কপার আয়নগুলি সঠিকভাবে বিজারিত ও জমা হতে পারে না। ইলেকট্রোপ্লেটিং চলতে থাকলে এবং কপারের স্তর তৈরি হতে থাকলে, প্রাথমিকভাবে অপর্যাপ্ত আবরণের ছোট ছোট এলাকাগুলি ভায়ার মধ্যে কপার-লেয়ারের শূন্যস্থান, স্থানীয় পুরুত্বের ঘাটতি, বা অসংলগ্ন প্লেটিং-এ পরিণত হতে পারে।
এই ত্রুটিগুলো সিরামিক সাবস্ট্রেটের সামনের এবং পিছনের দিকের সার্কিটগুলোর আন্তঃসংযোগের গুণমানকে সরাসরি প্রভাবিত করে। কম গুরুতর ক্ষেত্রে, এগুলোর ফলে ভায়া রেজিস্ট্যান্স বৃদ্ধি, স্থানীয়ভাবে তাপ উৎপাদন এবং বৈদ্যুতিক কার্যক্ষমতায় তারতম্য দেখা দিতে পারে। আরও গুরুতর ক্ষেত্রে, দুই পাশের সার্কিটগুলো বৈদ্যুতিক সংযোগ স্থাপন করতে ব্যর্থ হতে পারে। পরবর্তী সোল্ডারিং, উচ্চ-তাপমাত্রার এজিং বা থার্মাল সাইক্লিংয়ের সময়, ত্রুটিপূর্ণ স্থানগুলোতে আরও ফোস্কা পড়া, স্তর খুলে যাওয়া বা সার্কিটে ফাটল দেখা দিতে পারে, যা পণ্যের উৎপাদন ও দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতা হ্রাস করে এবং সম্ভাব্যভাবে ডিভাইসটিকে অকার্যকর করে তোলে।
৪. মেটালাইজেশনের মাধ্যমে সিরামিক সাবস্ট্রেটের ব্যাপক উৎপাদনের জন্য ঝেনহুয়া ভ্যাকুয়ামের সমাধান — ডিপিসি সিরামিক সাবস্ট্রেট ভ্যাকুয়াম কোটিং প্রোডাকশন লাইন
সরঞ্জামের সুবিধাসমূহ:
স্বয়ংক্রিয়করণ: একটি সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় কোটিং এবং ওয়ার্কপিস-ক্যারিয়ার স্থানান্তর ব্যবস্থা মানুষের হস্তক্ষেপ কমানোর পাশাপাশি উৎপাদন দক্ষতা বৃদ্ধি করে এবং সামগ্রিক চক্রের সময় সংক্ষিপ্ত করে।
উৎপাদন ক্ষমতা: ১২০ মিমি × ১২০ মিমি সাবস্ট্রেট সমর্থন করে এবং এর উৎপাদন ক্ষমতা প্রতি ঘন্টায় সর্বোচ্চ ২৮৮টি।
কার্যকারিতা: সিরামিক সাবস্ট্রেটের তাপ অপচয় ক্ষমতা বৃদ্ধির পাশাপাশি এর বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা উন্নত করে।
ভায়া মেটালাইজেশন: একটি অপ্টিমাইজড চৌম্বক-ক্ষেত্র বিন্যাস মাইক্রোভায়াগুলির মধ্যে কার্যকর এবং অভিন্ন আবরণ আচ্ছাদন সক্ষম করে।
প্রক্রিয়া: সামগ্রিক ফিল্মের পুরুত্বের সমরূপতা এবং আবরণের সামঞ্জস্য উন্নত করতে দ্বি-পার্শ্বীয় আবরণ সমর্থন করে।
প্রয়োগসমূহ:
এই সরঞ্জামটি Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag, এবং Ni সহ বিভিন্ন মৌলিক ধাতব ফিল্ম জমা করতে পারে এবং এটি সেমিকন্ডাক্টর ও ইলেকট্রনিক উপাদান শিল্পে সিরামিক সাবস্ট্রেট, সিরামিক ক্যাপাসিটর, এবং LED সিরামিক প্যাকেজ/সাপোর্টের মতো প্রয়োগের জন্য ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়ে আসছে।
৫. উপসংহার
ঝেনহুয়া ভ্যাকুয়াম ডিপিসি (DPC) উৎপাদনের জন্য ফ্রন্ট-এন্ড ভ্যাকুয়াম স্পাটারিং প্রক্রিয়ার উপর বিশেষভাবে মনোনিবেশ করে। মাইক্রোভায়া সাইডওয়াল কভারেজ বৃদ্ধি করে এবং স্বয়ংক্রিয় উৎপাদনের সাথে দ্বি-পার্শ্বীয় কোটিং প্রযুক্তিকে সমন্বয় করার মাধ্যমে, এই সমাধানটি পরবর্তী ইলেক্ট্রোপ্লেটিং-এর জন্য স্থিতিশীল Ti/Cu সীড লেয়ার এবং নির্ভরযোগ্য ভায়া আন্তঃসংযোগ প্রদান করে। এটি গ্রাহকদের ধারাবাহিক ব্যাপক উৎপাদন অর্জনে সহায়তা করে এবং একই সাথে সেমিকন্ডাক্টর ও উন্নত ইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ডিপিসি সিরামিক সাবস্ট্রেটের ব্যাপক ব্যবহারকে সমর্থন করে।
এই নিবন্ধটি প্রকাশ করেছে ভ্যাকুয়াম কোটিং সরঞ্জাম প্রস্তুতকারকঝেনহুয়া ভ্যাকুয়াম
পোস্ট করার সময়: ২৭-আগস্ট-২০২৬