સેમિકન્ડક્ટર પેકેજિંગ ટેકનોલોજીના ઉત્ક્રાંતિમાં, વર્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્ટ્સ હંમેશા સિસ્ટમ કામગીરી, ફૂટપ્રિન્ટ અને પાવર વપરાશ નક્કી કરતું મુખ્ય પરિબળ રહ્યું છે. શરૂઆતના વાયર બોન્ડિંગ અને ફ્લિપ-ચિપ તકનીકોથી લઈને 3D સ્ટેક્ડ IC ના ઉદભવ સુધી, ઉદ્યોગ ઉચ્ચ ઘનતા અને ટૂંકા ઇન્ટરકનેક્ટ ઉકેલો શોધી રહ્યો છે.
આ સંદર્ભમાં, TSV (થ્રુ સિલિકોન વાયા) અને TGV (થ્રુ ગ્લાસ વાયા) બે મુખ્ય પ્રવાહની વર્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્ટ ટેકનોલોજી તરીકે ઉભરી આવ્યા છે. તેઓ મટીરીયલ સિસ્ટમ્સ, ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ, પ્રદર્શન લાક્ષણિકતાઓ અને એપ્લિકેશન ડોમેન્સમાં ભિન્ન છે, જે આગામી પેઢીના પેકેજિંગ વિકાસમાં એક મુખ્ય બિંદુનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
I. TSV: 3D પેકેજિંગના પ્રણેતા
1. ટેકનિકલ સિદ્ધાંત
TSV એ સિલિકોન સબસ્ટ્રેટ (સામાન્ય રીતે દસથી સેંકડો માઇક્રોન ઊંડા) દ્વારા કોતરવામાં આવતા ઉચ્ચ-પાસા-ગુણોત્તર વાયાનો ઉલ્લેખ કરે છે, ત્યારબાદ વાયા દિવાલો પર ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તર, ધાતુના બીજ સ્તર અને ધાતુ ભરણ (સામાન્ય રીતે કોપર) ની રચના થાય છે. આ વર્ટિકલ વાયા સ્ટેક્ડ ચિપ સ્તરો વચ્ચે હાઇ-સ્પીડ ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્ટરકનેક્શનને સક્ષમ કરે છે.
2. પ્રક્રિયા પ્રવાહ
લાક્ષણિક TSV ઉત્પાદન પ્રક્રિયામાં શામેલ છે:
ડીપ સિલિકોન એચિંગ (DRIE): સિલિકોન વેફરમાં ઉચ્ચ-પાસા-ગુણોત્તર વિયા બનાવો.
ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર ડિપોઝિશન: સામાન્ય રીતે PECVD-ડિપોઝિટેડ SiO₂ સિલિકોન સબસ્ટ્રેટમાંથી મેટલ ફિલને ઇલેક્ટ્રિકલી અલગ કરવા માટે.
બીજ સ્તરનું નિક્ષેપણ અને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ: ધાતુના બીજ સ્તરનું PVD નિક્ષેપણ અને ત્યારબાદ કોપર ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ.
કેમિકલ મિકેનિકલ પોલિશિંગ (CMP): સપાટીને સમતળ બનાવવા માટે વધારાની ધાતુ દૂર કરો.
૩. ફાયદા અને મર્યાદાઓ
TSV અત્યંત ટૂંકા ઇન્ટરકનેક્ટ પાથ, ઓછી સિગ્નલ લેટન્સી, ઓછી પાવર વપરાશ અને ઉચ્ચ બેન્ડવિડ્થ પ્રદાન કરે છે, જે તેને ઉચ્ચ-પ્રદર્શન કમ્પ્યુટિંગ અને ઉચ્ચ-બેન્ડવિડ્થ મેમરી માટે મહત્વપૂર્ણ સક્ષમ બનાવે છે.
જોકે, TSV ની પણ મર્યાદાઓ છે:
થર્મલ સ્ટ્રેસ સમસ્યાઓ: સિલિકોન અને કોપર વચ્ચે CTE માં મોટો મેળ ખાતો ન હોવાથી વિશ્વસનીયતા ઘટી શકે છે.
ઉચ્ચ પ્રક્રિયા ખર્ચ: ડીપ એચિંગ, ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ અને સીએમપી જટિલ અને ઉપજ-સંવેદનશીલ છે.
ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્સ્યુલેશન પડકારો: ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તરની જાડાઈ અને એકરૂપતા સીધી ડાઇલેક્ટ્રિક શક્તિને અસર કરે છે.
જેમ જેમ ચિપ ઇન્ટિગ્રેશન ડેન્સિટી વધે છે, તેમ તેમ ઉપજ અને ખર્ચ વચ્ચેના સંઘર્ષોએ વૈકલ્પિક સામગ્રીની શોધને વેગ આપ્યો છે - જેનાથી TGV માટે તક ઊભી થઈ છે.
II. TGV: ગ્લાસ-આધારિત ઇન્ટરકનેક્ટ ઇનોવેશન
1. ટેકનિકલ સિદ્ધાંત
TGV સિલિકોનને બદલે કાચના સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ કરે છે. ઉચ્ચ-ચોકસાઇવાળા વાયા લેસર ડ્રિલિંગ અથવા વેટ એચિંગ દ્વારા બનાવવામાં આવે છે, ત્યારબાદ ધાતુના બીજના સ્તરને જમા કરીને અને ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ દ્વારા, TSV જેવા વર્ટિકલ ઇન્ટરકનેક્ટ્સ પ્રાપ્ત કરે છે.
કાચ ઉત્તમ વિદ્યુત ઇન્સ્યુલેશન, નીચા ડાઇલેક્ટ્રિક કોન્સ્ટન્ટ (Dk), નીચા ડાઇલેક્ટ્રિક લોસ (Df), અને ઉત્કૃષ્ટ પરિમાણીય સ્થિરતા પ્રદાન કરે છે, જે TGV ને હાઇ-સ્પીડ સિગ્નલ ટ્રાન્સમિશન અને ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક પેકેજિંગ માટે ખૂબ જ આકર્ષક બનાવે છે.
2. પ્રક્રિયા પ્રવાહ
TGV ફેબ્રિકેશનમાં મુખ્ય પગલાંઓમાં શામેલ છે:
લેસર ડ્રિલિંગ: અલ્ટ્રાફાસ્ટ લેસરો કાચમાં માઇક્રોવિઆ બનાવે છે જેનો વ્યાસ સામાન્ય રીતે 20-150 μm સુધીનો હોય છે.
બીજ સ્તરનું નિક્ષેપન: પીવીડી, જેમ કે મેગ્નેટ્રોન સ્પટરિંગ, વાયા દિવાલો પર એક સમાન વાહક સ્તર જમા કરે છે.
મેટલ ઇલેક્ટ્રોપ્લેટિંગ: કોપર અથવા નિકલ-કોપર એલોય કાચ દ્વારા વિદ્યુત જોડાણો બનાવવા માટે વિયાઓ ભરે છે.
પ્લાનરાઇઝેશન અને પેટર્નિંગ: મલ્ટી-લેયર ઇન્ટરકનેક્ટ્સ અથવા IC ચિપ્સ સાથે બોન્ડિંગને સક્ષમ કરે છે.
3. ફાયદા
TSV ની તુલનામાં, TGV ઘણા ફાયદા દર્શાવે છે:
ઓછું ડાઇલેક્ટ્રિક નુકશાન: ગ્લાસ ડીકે સિલિકોનના લગભગ 1/3 ભાગનું છે, જે સિગ્નલ ક્રોસસ્ટોક અને ઇન્સર્શન નુકશાન ઘટાડે છે.
ઉત્તમ થર્મલ સ્થિરતા: ધાતુઓની નજીક CTE, થર્મલ તણાવ ઓછો કરે છે.
ઓપ્ટિકલ પારદર્શિતા: ફોટોનિક્સ અને સેન્સરમાં ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક એકીકરણને સપોર્ટ કરે છે.
નિયંત્રિત ખર્ચ: લેસર ડ્રિલિંગ અને ગ્લાસ પ્રોસેસિંગ પરિપક્વ થઈ રહ્યા છે, જે મોટા વિસ્તારના પેનલ-સ્તરના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે.
III. TSV વિરુદ્ધ TGV: સરખામણી અને એપ્લિકેશન ડોમેન્સ
| વસ્તુ | TSV (સિલિકોન વાયા દ્વારા) | TGV (કાચ દ્વારા) |
| સબસ્ટ્રેટ | મોનોક્રિસ્ટલાઇન સિલિકોન | ખાસ કાચ (બોરોફ્લોટ, કોર્નિંગ, સ્કોટ, વગેરે) |
| છિદ્રનો વ્યાસ | ૫–૫૦ માઇક્રોન | ૨૦-૧૫૦ માઇક્રોન |
| છિદ્ર ઊંડાઈ | ૩૦-૧૦૦ માઇક્રોન | ૧૦૦–૪૦૦ માઇક્રોન |
| ઇન્સ્યુલેશન | વધારાના ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તરની જરૂર છે | કાચ આંતરિક રીતે અવાહક |
| થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક મેચિંગ | Cu ની સરખામણીમાં નોંધપાત્ર તફાવતો | Cu ની જેમ, ઓછો થર્મલ તણાવ |
| પ્રક્રિયા ખર્ચ | ઉચ્ચ | પ્રમાણમાં ઓછું |
| અરજીઓ | લોજિક/મેમરી 3D સ્ટેકીંગ | SiP, સેન્સર્સ, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક પેકેજિંગ, એન્ટેના, MEMS |
ઉચ્ચ-પ્રદર્શન લોજિક અને મેમરી 3D સ્ટેકીંગ માટે TSV મુખ્ય પ્રવાહની પસંદગી છે, જ્યારે TGV SiP, ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ઇન્ટિગ્રેશન, સેન્સર્સ અને RF ઉપકરણોમાં ઝડપથી વિસ્તરી રહ્યું છે.
ગ્લાસ સબસ્ટ્રેટ કદ પેનલ-લેવલ પેકેજિંગ (PLP) સુધી પહોંચવા સાથે, TGV 5G કોમ્યુનિકેશન, ઓટોમોટિવ રડાર, AR ઓપ્ટિક્સ અને મીની/માઈક્રો LED પેકેજિંગ માટે એક આદર્શ ઇન્ટરકનેક્ટ પ્લેટફોર્મ બની રહ્યું છે.
IV. સિલિકોનથી ગ્લાસ સુધી: સિસ્ટમ-સ્તરના ફાયદા
કાચનો પરિચય ફક્ત સામગ્રીનો વિકલ્પ નથી; તે સિસ્ટમ-સ્તરની ડિઝાઇન ફિલસૂફીમાં પરિવર્તનનું પ્રતિનિધિત્વ કરે છે.
વિદ્યુત કામગીરી: લો ડીકે ગ્લાસ સિગ્નલ વિલંબ અને પાવર વપરાશમાં નોંધપાત્ર ઘટાડો કરે છે.
માળખાકીય અખંડિતતા: TGV મોટા-ક્ષેત્રના પેકેજિંગ માટે ઉચ્ચ પ્લેનેરિટી અને નીચું વોરપેજ પ્રદાન કરે છે.
ઉત્પાદન સુગમતા: વેક્યુમ પીવીડી સાથે લેસર પ્રોસેસિંગ ઉચ્ચ પ્રક્રિયા સુસંગતતા અને માપનીયતાને મંજૂરી આપે છે.
ખાસ કરીને, ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક એકીકરણ માટે, કાચની ઓપ્ટિકલ પારદર્શિતા પેકેજિંગ ડિઝાઇનને સક્ષમ બનાવે છે જ્યાં સબસ્ટ્રેટ માત્ર ઇલેક્ટ્રિકલ ઇન્ટરકનેક્ટ્સને જ નહીં પરંતુ વેવગાઈડ્સ, લેન્સ અને સેન્સર વિન્ડોને પણ સપોર્ટ કરે છે, જે TSV સાથે પ્રાપ્ત કરવું મુશ્કેલ છે.
વી. ઝેનહુઆ વેક્યુમ ટીજીવી સીડ લેયર કોટિંગ સોલ્યુશન
સાધનોના ફાયદા:
ડીપ વાયા કોટિંગ ઓપ્ટિમાઇઝેશન: માલિકીની ડીપ વાયા કોટિંગ ટેકનોલોજી 10:1 પાસા રેશિયો કરતાં વધુ 30 μm જેટલા નાના વિઆસને હેન્ડલ કરવા સક્ષમ છે, જે જટિલ ડીપ વાયા પડકારોને સંબોધે છે.
વિવિધ કદ માટે કસ્ટમાઇઝ કરી શકાય તેવું: 600×600 mm, 510×515 mm, અથવા તેનાથી મોટા સહિત કાચના સબસ્ટ્રેટને સપોર્ટ કરે છે.
પ્રક્રિયા સુગમતા: વિવિધ વિદ્યુત અને કાટ પ્રતિકાર જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે Cu, Ti, Ni, Pt, અને અન્ય વાહક અથવા કાર્યાત્મક પાતળા ફિલ્મો સાથે સુસંગત.
સ્થિર કામગીરી અને સરળ જાળવણી: સ્વચાલિત પરિમાણ ગોઠવણ અને જાડાઈ એકરૂપતાના રીઅલ-ટાઇમ દેખરેખ માટે સ્માર્ટ નિયંત્રણથી સજ્જ; મોડ્યુલર ડિઝાઇન જાળવણીને સરળ બનાવે છે અને ડાઉનટાઇમ ઘટાડે છે.
એપ્લિકેશન સ્કોપ: TGV/TSV/TMV એડવાન્સ્ડ પેકેજિંગ માટે યોગ્ય, 10:1 પાસા રેશિયો સાથે ડીપ થ્રુ સીડ લેયર કોટિંગ પ્રાપ્ત કરે છે.
—આ લેખ પ્રકાશિત થયો હતોવેક્યુમ કોટિંગ સાધનો ઉત્પાદક ઝેન્હુઆ વેક્યુમ
પોસ્ટ સમય: ઓક્ટોબર-૧૬-૨૦૨૫