सेमीकंडक्टर पैकेजिंग तकनीक के विकास में, वर्टिकल इंटरकनेक्ट हमेशा से सिस्टम के प्रदर्शन, आकार और बिजली की खपत को निर्धारित करने वाला एक प्रमुख कारक रहा है। शुरुआती वायर बॉन्डिंग और फ्लिप-चिप तकनीकों से लेकर 3D स्टैक्ड आईसी के उद्भव तक, उद्योग उच्च घनत्व और छोटे इंटरकनेक्ट समाधानों की तलाश में रहा है।
इस संदर्भ में, टीएसवी (थ्रू सिलिकॉन वाया) और टीजीवी (थ्रू ग्लास वाया) दो प्रमुख वर्टिकल इंटरकनेक्ट प्रौद्योगिकियों के रूप में उभरी हैं। ये सामग्री प्रणालियों, निर्माण प्रक्रियाओं, प्रदर्शन विशेषताओं और अनुप्रयोग क्षेत्रों में भिन्न हैं, जो अगली पीढ़ी के पैकेजिंग विकास में एक महत्वपूर्ण मोड़ का प्रतिनिधित्व करती हैं।
आई. टीएसवी: 3डी पैकेजिंग का अग्रणी
1. तकनीकी सिद्धांत
टीएसवी का तात्पर्य सिलिकॉन सबस्ट्रेट (आमतौर पर दस से सैकड़ों माइक्रोन गहरा) में उच्च-आस्पेक्ट-अनुपात वाले वाया से है, जिसके बाद वाया की दीवारों पर एक इन्सुलेटिंग परत, धातु की सीड परत और धातु की फिलिंग (आमतौर पर तांबा) की परत चढ़ाई जाती है। ये ऊर्ध्वाधर वाया स्टैक्ड चिप परतों के बीच उच्च गति वाले विद्युत अंतर्संबंधों को सक्षम बनाते हैं।
2. प्रक्रिया प्रवाह
टीएसवी निर्माण की सामान्य प्रक्रिया में निम्नलिखित शामिल हैं:
डीप सिलिकॉन एचिंग (डीआरआईई): सिलिकॉन वेफर में उच्च-आस्पेक्ट-अनुपात वाले वाया बनाएं।
इन्सुलेटिंग परत का निक्षेपण: आमतौर पर PECVD द्वारा जमा की गई SiO₂ का उपयोग धातु फिल को सिलिकॉन सब्सट्रेट से विद्युत रूप से अलग करने के लिए किया जाता है।
सीड लेयर डिपोजिशन और इलेक्ट्रोप्लेटिंग: पीवीडी विधि द्वारा धातु की सीड लेयर का डिपोजिशन और उसके बाद कॉपर इलेक्ट्रोप्लेटिंग।
केमिकल मैकेनिकल पॉलिशिंग (सीएमपी): समतल सतह प्राप्त करने के लिए अतिरिक्त धातु को हटाना।
3. लाभ और सीमाएँ
टीएसवी बेहद छोटे इंटरकनेक्ट पथ, कम सिग्नल विलंबता, कम बिजली की खपत और उच्च बैंडविड्थ प्रदान करता है, जो इसे उच्च-प्रदर्शन कंप्यूटिंग और उच्च-बैंडविड्थ मेमोरी के लिए एक महत्वपूर्ण प्रवर्तक बनाता है।
हालांकि, टीएसवी की कुछ सीमाएं भी हैं:
थर्मल स्ट्रेस संबंधी समस्याएं: सिलिकॉन और कॉपर के बीच CTE में बड़ा अंतर विश्वसनीयता को कम कर सकता है।
प्रक्रिया की उच्च लागत: डीप एचिंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग और सीएमपी जटिल और उपज-संवेदनशील प्रक्रियाएं हैं।
विद्युत इन्सुलेशन की चुनौतियाँ: इन्सुलेटिंग परत की मोटाई और एकरूपता सीधे तौर पर परावैद्युत सामर्थ्य को प्रभावित करती है।
जैसे-जैसे चिप एकीकरण घनत्व बढ़ता है, उत्पादन और लागत के बीच के टकराव ने वैकल्पिक सामग्रियों की खोज को बढ़ावा दिया है - जिससे टीजीवी के लिए अवसर पैदा हुआ है।
II. टीजीवी: ग्लास-आधारित इंटरकनेक्ट नवाचार
1. तकनीकी सिद्धांत
TGV सिलिकॉन के बजाय ग्लास सबस्ट्रेट का उपयोग करता है। लेजर ड्रिलिंग या वेट एचिंग द्वारा उच्च परिशुद्धता वाले वाया बनाए जाते हैं, जिसके बाद धातु की सीड लेयर जमा की जाती है और इलेक्ट्रोप्लेटिंग की जाती है, जिससे TSV के समान वर्टिकल इंटरकनेक्ट प्राप्त होते हैं।
ग्लास उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन, कम परावैद्युत स्थिरांक (Dk), कम परावैद्युत हानि (Df), और उत्कृष्ट आयामी स्थिरता प्रदान करता है, जो TGV को उच्च गति सिग्नल संचरण और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग के लिए अत्यधिक आकर्षक बनाता है।
2. प्रक्रिया प्रवाह
TGV निर्माण में मुख्य चरण निम्नलिखित हैं:
लेजर ड्रिलिंग: अति तीव्र गति वाले लेजर कांच में सूक्ष्म छिद्र बनाते हैं जिनका व्यास आमतौर पर 20-150 μm तक होता है।
सीड लेयर डिपोजिशन: पीवीडी, जैसे कि मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग, वाया की दीवारों पर एक समान प्रवाहकीय परत जमा करती है।
धातु इलेक्ट्रोप्लेटिंग: कॉपर या निकल-कॉपर मिश्रधातु का उपयोग करके कांच के आर-पार विद्युत कनेक्शन बनाने के लिए छिद्रों को भरा जाता है।
प्लेनराइजेशन और पैटर्निंग: मल्टी-लेयर इंटरकनेक्ट या आईसी चिप्स से बॉन्डिंग को सक्षम बनाता है।
3. लाभ
टीएसवी की तुलना में टीजीवी कई लाभ प्रदर्शित करता है:
कम परावैद्युत हानि: ग्लास डीके सिलिकॉन के लगभग 1/3 के बराबर होता है, जिससे सिग्नल क्रॉसस्टॉक और सम्मिलन हानि कम हो जाती है।
उत्कृष्ट तापीय स्थिरता: धातुओं के समान सीटीई, जिससे तापीय तनाव कम होता है।
प्रकाशीय पारदर्शिता: फोटोनिक्स और सेंसर में ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण का समर्थन करती है।
नियंत्रण योग्य लागत: लेजर ड्रिलिंग और ग्लास प्रोसेसिंग परिपक्व हो रहे हैं, जो बड़े क्षेत्र में पैनल-स्तरीय उत्पादन के लिए उपयुक्त हैं।
III. टीएसवी बनाम टीजीवी: तुलना और अनुप्रयोग क्षेत्र
| वस्तु | टीएसवी (थ्रू सिलिकॉन वाया) | टीजीवी (थ्रू ग्लास वाया) |
| सब्सट्रेट | मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन | विशेष प्रकार का कांच (बोरोफ्लोट, कॉर्निंग, शॉट, आदि) |
| छेद का व्यास | 5–50 माइक्रोमीटर | 20–150 μm |
| छेद की गहराई | 30–100 माइक्रोमीटर | 100–400 μm |
| इन्सुलेशन | अतिरिक्त इन्सुलेटिंग परत की आवश्यकता है | कांच स्वाभाविक रूप से कुचालक होता है। |
| तापीय विस्तार गुणांक मिलान | तांबे की तुलना में महत्वपूर्ण अंतर | तांबे के समान, कम तापीय तनाव |
| प्रक्रिया लागत | उच्च | अपेक्षाकृत कम |
| आवेदन | लॉजिक/मेमोरी 3डी स्टैकिंग | SiP, सेंसर, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पैकेजिंग, एंटेना, MEMS |
उच्च-प्रदर्शन लॉजिक और मेमोरी 3डी स्टैकिंग के लिए टीएसवी अभी भी मुख्यधारा का विकल्प बना हुआ है, जबकि टीजीवी एसआईपी, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण, सेंसर और आरएफ उपकरणों में तेजी से विस्तार कर रहा है।
ग्लास सबस्ट्रेट के आकार पैनल-स्तरीय पैकेजिंग (पीएलपी) तक पहुंचने के साथ, टीजीवी 5जी संचार, ऑटोमोटिव रडार, एआर ऑप्टिक्स और मिनी/माइक्रो एलईडी पैकेजिंग के लिए एक आदर्श इंटरकनेक्ट प्लेटफॉर्म बन रहा है।
IV. सिलिकॉन से ग्लास तक: प्रणाली-स्तर के लाभ
कांच का उपयोग मात्र एक भौतिक प्रतिस्थापन नहीं है; यह प्रणाली-स्तर की डिजाइन दर्शन में एक बदलाव का प्रतिनिधित्व करता है।
विद्युत प्रदर्शन: लो डीके ग्लास सिग्नल विलंब और बिजली की खपत को काफी कम करता है।
संरचनात्मक अखंडता: टीजीवी बड़े क्षेत्र की पैकेजिंग के लिए उच्च समतलता और कम विरूपण प्रदान करता है।
विनिर्माण में लचीलापन: लेजर प्रोसेसिंग को वैक्यूम पीवीडी के साथ मिलाने से उच्च प्रक्रिया अनुकूलता और स्केलेबिलिटी संभव हो पाती है।
विशेष रूप से, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरण के लिए, कांच की ऑप्टिकल पारदर्शिता पैकेजिंग डिजाइन को सक्षम बनाती है जहां सब्सट्रेट न केवल विद्युत इंटरकनेक्ट्स बल्कि वेवगाइड्स, लेंस और सेंसर विंडो को भी सपोर्ट करता है, जिसे टीएसवी के साथ हासिल करना मुश्किल है।
वी. झेनहुआ वैक्यूम टीजीवी सीड लेयर कोटिंग सॉल्यूशन
उपकरण के लाभ:
डीप वाया कोटिंग ऑप्टिमाइजेशन: मालिकाना डीप वाया कोटिंग तकनीक जो 30 μm जितने छोटे और >10:1 एस्पेक्ट रेशियो वाले वाया को संभालने में सक्षम है, जिससे जटिल डीप वाया चुनौतियों का समाधान होता है।
विभिन्न आकारों के लिए अनुकूलन योग्य: यह 600×600 मिमी, 510×515 मिमी या इससे बड़े आकार के ग्लास सब्सट्रेट को सपोर्ट करता है।
प्रक्रिया में लचीलापन: विविध विद्युत और संक्षारण प्रतिरोध आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए Cu, Ti, Ni, Pt और अन्य प्रवाहकीय या कार्यात्मक पतली फिल्मों के साथ संगत।
स्थिर प्रदर्शन और आसान रखरखाव: स्वचालित पैरामीटर समायोजन और मोटाई की एकरूपता की वास्तविक समय की निगरानी के लिए स्मार्ट नियंत्रण से सुसज्जित; मॉड्यूलर डिज़ाइन रखरखाव को आसान बनाता है और डाउनटाइम को कम करता है।
अनुप्रयोग क्षेत्र: TGV/TSV/TMV उन्नत पैकेजिंग के लिए उपयुक्त, 10:1 पहलू अनुपात के साथ सीड लेयर कोटिंग के माध्यम से गहरी कोटिंग प्राप्त करना।
—यह लेख प्रकाशित किया गया थावैक्यूम कोटिंग उपकरण निर्माता झेनहुआ वैक्यूम
पोस्ट करने का समय: 16 अक्टूबर 2025