जैसे-जैसे चिप्स और इलेक्ट्रॉनिक उपकरण आकार में छोटे होते जा रहे हैं और उनका एकीकरण बढ़ता जा रहा है, केवल सिरेमिक सब्सट्रेट की सतह पर सर्किट निर्माण करना अब बढ़ती हुई इंटरकनेक्शन और रूटिंग आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता। इसलिए, सब्सट्रेट के आगे और पीछे के हिस्सों को विद्युत रूप से जोड़ने के लिए माइक्रोविया की आवश्यकता होती है, जिससे इंटरकनेक्ट पथ छोटे हो जाते हैं और सर्किट घनत्व बढ़ जाता है। परिणामस्वरूप, डीपीसी (डायरेक्ट प्लेटेड कॉपर) वाया मेटलाइज़ेशन तकनीक को एलईडी, लेजर, ऑप्टिकल संचार, आरएफ उपकरण और पावर इलेक्ट्रॉनिक्स सहित विभिन्न अनुप्रयोगों में व्यापक रूप से अपनाया गया है।
हालांकि, सिरेमिक सब्सट्रेट स्वाभाविक रूप से विद्युतरोधी होते हैं। सब्सट्रेट के माध्यम से माइक्रोविया बनाने मात्र से दोनों तरफ विद्युत निरंतरता स्थापित नहीं होती है। असली चुनौती माइक्रोविया की भीतरी दीवारों के साथ एक सतत और विश्वसनीय धात्विक सीड लेयर बनाना है।
1. सिरेमिक माइक्रोविया के माध्यम से विद्युत निरंतरता कैसे स्थापित की जाती है?
मेटलाइज़ेशन के माध्यम से डीपीसी प्रक्रिया आमतौर पर सिरेमिक सब्सट्रेट में माइक्रोविया बनाने के लिए लेजर ड्रिलिंग से शुरू होती है, जो आम तौर पर टेपर्ड या सीधे छेद के रूप में होती है। ड्रिलिंग के अवशेष, नमी और अन्य संदूषकों को हटाने के लिए माइक्रोविया और सब्सट्रेट की सतह को अच्छी तरह से साफ और डीगैस किया जाता है। इसके बाद, सब्सट्रेट की सतह पर और माइक्रोविया की भीतरी दीवारों के साथ-साथ 50-200 एनएम मोटी Ti आसंजन परत और फिर 0.5-2 माइक्रोमीटर मोटी Cu प्रवाहकीय बीज परत जमा करने के लिए वैक्यूम स्पटरिंग प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है।
Ti परत धातु फिल्म और सिरेमिक सब्सट्रेट के बीच बंधन शक्ति को बढ़ाने के लिए एक आसंजन परत के रूप में कार्य करती है, जबकि Cu की बीज परत बाद में इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए एक निरंतर प्रवाहकीय आधार प्रदान करती है। इसके बाद इलेक्ट्रोप्लेटिंग द्वारा तांबे की परत को और मोटा किया जाता है, आमतौर पर 5-20 μm की मोटाई तक, जिससे अंततः धातुयुक्त वाया के माध्यम से आगे और पीछे के सर्किटों के बीच विश्वसनीय विद्युत निरंतरता स्थापित होती है। सरल शब्दों में, वैक्यूम स्पटरिंग प्रवाहकीय आधार प्रदान करती है, जबकि बाद में इलेक्ट्रोप्लेटिंग तांबे की मोटाई को बढ़ाती है, जिससे वाया प्रतिरोध कम होता है और अंतर्संबंध की विश्वसनीयता में सुधार होता है।
हालांकि यह प्रक्रिया सीधी-सादी प्रतीत होती है, लेकिन विश्वसनीय इंटरकनेक्शन एक महत्वपूर्ण शर्त पर निर्भर करता है: Ti/Cu सीड लेयर को सब्सट्रेट की सतह और प्रत्येक माइक्रोविया की पूरी आंतरिक दीवार को पूरी तरह और लगातार कवर करना चाहिए।
2. डीपीसी वियास के लिए वैक्यूम स्पटरिंग Ti/Cu सीड लेयर्स की चार प्रमुख चुनौतियाँ
संकीर्ण माइक्रोविया के भीतर एक सतत सीड लेयर बनाना आसान नहीं है। विया के भीतर बचे अवशेष फिल्म के आसंजन को प्रभावित कर सकते हैं, जबकि माइक्रोविया की ज्यामिति साइडवॉल कवरेज को और भी कठिन बना देती है। सीड लेयर में स्थानीय असंतुलन बाद की इलेक्ट्रोप्लेटिंग को बाधित कर सकते हैं, जबकि विभिन्न सब्सट्रेट स्थानों और उत्पादन बैचों के बीच भिन्नता समग्र प्रक्रिया स्थिरता को प्रभावित कर सकती है। डीपीसी वाया मेटलाइज़ेशन के लिए वैक्यूम स्पटरिंग की प्रमुख चुनौतियों को चार क्षेत्रों में संक्षेप में प्रस्तुत किया जा सकता है।
1. विआस के अंदर बचे अवशेष फिल्म के आसंजन को प्रभावित कर सकते हैं।
लेजर ड्रिलिंग के बाद, सिरेमिक सब्सट्रेट में माइक्रोविया के अंदर सिरेमिक कण, पुनर्निर्मित सामग्री, ड्रिलिंग मलबा और अवशोषित नमी मौजूद हो सकती है। छोटे व्यास और उच्च एस्पेक्ट रेशियो वाले माइक्रोविया के लिए, इन अवशेषों को हटाना सतह की गंदगी की तुलना में कहीं अधिक कठिन होता है। यदि सफाई और डीगैसिंग अपर्याप्त हो, तो टाइटेनियम की आसंजन परत सिरेमिक साइडवॉल के साथ मजबूत और विश्वसनीय बंधन नहीं बना पाती है। कोटिंग के तुरंत बाद ऐसे दोष स्पष्ट नहीं होते हैं, लेकिन बाद में इलेक्ट्रोप्लेटिंग, सोल्डरिंग या उच्च तापमान पर काम करने के दौरान धीरे-धीरे फफोले और परतें उखड़ने का कारण बन सकते हैं।
2. उच्च आस्पेक्ट रेशियो के कारण साइडवॉल को कवर करना अधिक कठिन हो जाता है।
माइक्रोविया की स्पटरिंग कठिनाई का आकलन केवल उसकी गहराई से नहीं किया जा सकता; गहराई और व्यास का अनुपात—आस्पेक्ट रेशियो—भी उतना ही महत्वपूर्ण है। उदाहरण के लिए, 60 μm व्यास और 300 μm गहराई वाले विया का आस्पेक्ट रेशियो 5:1 होता है। जैसे-जैसे आस्पेक्ट रेशियो बढ़ता है, विया का प्रवेश द्वार स्पटर किए गए कणों की ज्यामितीय छायांकन को बढ़ाता है, जिससे पार्श्व भित्ति के मध्य भाग तक पहुँचने वाले कणों की संख्या कम हो जाती है। इसके परिणामस्वरूप सब्सट्रेट सतह पर और विया के खुलने के पास अपेक्षाकृत मोटी परतें बन सकती हैं, जबकि विया पार्श्व भित्ति का मध्य भाग काफी पतला या यहाँ तक कि असंतुलित भी हो सकता है।
3. अपूर्ण बीज परत विश्वसनीय वाया इंटरकनेक्शन को बाधित कर सकती है।
डीपीसी वाया मेटलाइज़ेशन की मूलभूत आवश्यकता केवल यह नहीं है कि वाया की दीवार पर तांबा मौजूद है या नहीं, बल्कि यह है कि क्या Ti/Cu सीड लेयर सब्सट्रेट के सामने से, पूरी वाया साइडवॉल के साथ, पीछे की ओर निरंतर रूप से फैली हुई है। सीड लेयर में थोड़ी सी भी रुकावट बाद में होने वाली इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए आवश्यक चालकता पथ को बाधित कर सकती है। इसलिए, सीड लेयर की गुणवत्ता का मूल्यांकन केवल सतह की दिखावट या औसत फिल्म मोटाई के आधार पर नहीं किया जा सकता है। वाया साइडवॉल के सबसे पतले हिस्से पर विशेष ध्यान देना आवश्यक है और यह देखना भी ज़रूरी है कि मेटलाइज़्ड पथ में निरंतर विद्युत चालकता बनी रहती है या नहीं।
4. किसी एक नमूने का पास होना बैच-दर-बैच स्थिरता की गारंटी नहीं देता है।
किसी एक नमूने पर अपेक्षित सतह फिल्म की मोटाई प्राप्त कर लेना यह सुनिश्चित करने का प्रमाण नहीं है कि प्रक्रिया बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए तैयार है। डीपीसी निर्माण में सब्सट्रेट की आगे और पीछे की सतहों, केंद्र और किनारे के क्षेत्रों, विभिन्न फिक्स्चर स्थितियों और प्रत्येक बैच में कोटिंग की एकरूपता पर कड़ा नियंत्रण आवश्यक है। बड़ी संख्या में माइक्रोविया वाले सिरेमिक सब्सट्रेट के लिए, प्रक्रिया मूल्यांकन केवल औसत फिल्म मोटाई पर केंद्रित नहीं होना चाहिए। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि विया साइडवॉल के सबसे पतले क्षेत्र में बाद में होने वाली इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए आवश्यक विद्युत चालकता लगातार बनी रहनी चाहिए।
3. बीज की परत ठीक से जमा न होने पर क्या होता है?
Ti/Cu की प्रारंभिक परत बाद में होने वाली इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए आवश्यक चालक आधार प्रदान करती है। यदि वाया की साइडवॉल पर प्रारंभिक परत बहुत पतली हो, पूरी तरह से ढकी न हो, या उसमें असंतुलन हो, तो इलेक्ट्रोप्लेटिंग धारा साइडवॉल के अनुदिश निरंतर रूप से स्थानांतरित नहीं हो पाती है, और तांबे के आयन ठीक से अपचयित होकर दोषपूर्ण स्थानों पर जमा नहीं हो पाते हैं। जैसे-जैसे इलेक्ट्रोप्लेटिंग आगे बढ़ती है और तांबे की परत मोटी होती जाती है, शुरुआत में अपर्याप्त आवरण वाले छोटे-छोटे क्षेत्र तांबे की परत में रिक्त स्थान, स्थानीय मोटाई की कमी, या वाया के भीतर असंतुलित प्लेटिंग में परिवर्तित हो सकते हैं।
ये दोष सिरेमिक सब्सट्रेट के आगे और पीछे के सर्किटों की इंटरकनेक्शन गुणवत्ता को सीधे प्रभावित करते हैं। कम गंभीर मामलों में, इनसे वाया प्रतिरोध में वृद्धि, स्थानीयकृत ऊष्मा उत्पादन और विद्युत प्रदर्शन में उतार-चढ़ाव हो सकते हैं। अधिक गंभीर मामलों में, दोनों तरफ के सर्किट विद्युत निरंतरता प्राप्त करने में विफल हो सकते हैं। बाद में सोल्डरिंग, उच्च तापमान पर एजिंग या थर्मल साइक्लिंग के दौरान, दोषपूर्ण क्षेत्रों में फफोले, परतें उखड़ना या सर्किट में दरारें पड़ सकती हैं, जिससे उत्पाद की उपज और दीर्घकालिक विश्वसनीयता कम हो जाती है और संभावित रूप से डिवाइस विफल हो सकता है।
4. मेटलाइज़ेशन के माध्यम से सिरेमिक सब्सट्रेट के लिए ज़ेनहुआ वैक्यूम का बड़े पैमाने पर उत्पादन समाधान — डीपीसी सिरेमिक सब्सट्रेट वैक्यूम कोटिंग उत्पादन लाइन
उपकरण के लाभ:
स्वचालन: एक पूर्णतः स्वचालित कोटिंग और वर्कपीस-कैरियर स्थानांतरण प्रणाली उत्पादन दक्षता में सुधार करते हुए और समग्र चक्र समय को कम करते हुए मैन्युअल हस्तक्षेप को कम करती है।
उत्पादन क्षमता: यह 120 मिमी × 120 मिमी आकार के सबस्ट्रेट्स को सपोर्ट करता है और इसकी उत्पादन क्षमता 288 पीस प्रति घंटे तक है।
प्रदर्शन: यह सिरेमिक सब्सट्रेट की ऊष्मा अपव्यय क्षमता को बढ़ाते हुए विद्युत चालकता में सुधार करता है।
मेटलाइज़ेशन के माध्यम से: एक अनुकूलित चुंबकीय-क्षेत्र विन्यास माइक्रोविया के भीतर कुशल और समान कोटिंग कवरेज को सक्षम बनाता है।
प्रक्रिया: फिल्म की मोटाई में समग्र एकरूपता और कोटिंग की स्थिरता में सुधार के लिए दोनों तरफ कोटिंग करने में सहायक।
आवेदन:
यह उपकरण Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag और Ni सहित विभिन्न प्रकार की मौलिक धातु फिल्मों को जमा कर सकता है, और इसका व्यापक रूप से सेमीकंडक्टर और इलेक्ट्रॉनिक घटक उद्योगों में सिरेमिक सब्सट्रेट, सिरेमिक कैपेसिटर और एलईडी सिरेमिक पैकेज/सपोर्ट जैसे अनुप्रयोगों के लिए उपयोग किया जाता है।
5। उपसंहार
जेनहुआ वैक्यूम डीपीसी निर्माण के लिए फ्रंट-एंड वैक्यूम स्पटरिंग प्रक्रिया पर ध्यान केंद्रित करता है। माइक्रोविया साइडवॉल कवरेज को बढ़ाकर और स्वचालित उत्पादन के साथ डबल-साइडेड कोटिंग तकनीक को मिलाकर, यह समाधान बाद में इलेक्ट्रोप्लेटिंग के लिए स्थिर Ti/Cu सीड लेयर और विश्वसनीय वाया इंटरकनेक्शन प्रदान करता है। इससे ग्राहकों को निरंतर बड़े पैमाने पर उत्पादन प्राप्त करने में मदद मिलती है, साथ ही सेमीकंडक्टर और उन्नत इलेक्ट्रॉनिक अनुप्रयोगों में डीपीसी सिरेमिक सब्सट्रेट्स को व्यापक रूप से अपनाने में भी सहायता मिलती है।
-यह लेख प्रकाशित किया गया था वैक्यूम कोटिंग उपकरण निर्माताझेनहुआ वैक्यूम
पोस्ट करने का समय: 27 अगस्त 2026