Կիսահաղորդչային փաթեթավորման տեխնոլոգիայի զարգացման ընթացքում ուղղահայաց միացումները միշտ եղել են համակարգի կատարողականը, ծավալը և էներգիայի սպառումը որոշող հիմնական գործոն: Վաղ մետաղալարերի միացման և չիպային միացման տեխնիկայից մինչև եռաչափ դասավորված ինտեգրալ սխեմաների ի հայտ գալը, արդյունաբերությունը փնտրել է ավելի բարձր խտության և ավելի կարճ միացման լուծումներ:
Այս համատեքստում, TSV-ն (սիլիկոնային անցուղիով) և TGV-ն (ապակե անցուղիով) դարձել են երկու հիմնական ուղղահայաց փոխկապակցման տեխնոլոգիաներ։ Դրանք տարբերվում են նյութական համակարգերով, արտադրական գործընթացներով, կատարողական բնութագրերով և կիրառման ոլորտներով՝ ներկայացնելով կարևորագույն կետ հաջորդ սերնդի փաթեթավորման մշակման գործում։
Ի. ՏՍՎ. 3D փաթեթավորման ռահվիրա
1. Տեխնիկական սկզբունք
TSV-ն վերաբերում է բարձր ասպեկտային հարաբերակցությամբ անցուղիներին, որոնք փորագրվում են սիլիցիումային հիմքի միջով (սովորաբար տասնյակներից մինչև հարյուրավոր միկրոնների խորությամբ), որին հաջորդում է անցուղիների պատերի վրա մեկուսիչ շերտի, մետաղական սկզբնական շերտի և մետաղական լցոնի (սովորաբար պղնձի) առաջացումը: Այս ուղղահայաց անցուղիները հնարավորություն են տալիս բարձր արագությամբ էլեկտրական միացումներ կատարել չիպերի շերտերի միջև:
2. Գործընթացի հոսք
TSV-ի արտադրության բնորոշ գործընթացը ներառում է.
Խորը սիլիկոնային փորագրություն (DRIE). Ստեղծեք բարձր ասպեկտային հարաբերակցության անցքեր սիլիկոնային թիթեղի մեջ։
Մեկուսիչ շերտի նստեցում. Սովորաբար PECVD-ով նստեցված SiO₂՝ մետաղական լցոնը սիլիցիումային հիմքից էլեկտրականորեն մեկուսացնելու համար։
Սերմնային շերտի նստեցում և էլեկտրոլիզացիա. մետաղական սերմնային շերտի PVD նստեցում, որին հաջորդում է պղնձե էլեկտրոլիզացիա։
Քիմիական մեխանիկական հղկում (ՔՄՀ). Հեռացրեք ավելորդ մետաղը՝ հարթեցված մակերես ստանալու համար:
3. Առավելություններ և սահմանափակումներ
TSV-ն առաջարկում է չափազանց կարճ միջմիացման ուղիներ, ցածր ազդանշանի լատենտություն, ցածր էներգիայի սպառում և բարձր թողունակություն, ինչը այն դարձնում է կարևորագույն գործիք բարձր արդյունավետությամբ հաշվարկների և բարձր թողունակությամբ հիշողության համար։
Այնուամենայնիվ, TSV-ն ունի նաև սահմանափակումներ.
Ջերմային լարվածության խնդիրներ. Սիլիցիումի և պղնձի միջև ջերմային լարման հաճախականության մեծ անհամապատասխանությունը կարող է նվազեցնել հուսալիությունը:
Բարձր գործընթացի արժեք. խորը փորագրությունը, էլեկտրոլիտիկ ծածկույթը և CMP-ն բարդ են և զգայուն են ելքային հզորության նկատմամբ։
Էլեկտրական մեկուսացման հետ կապված խնդիրներ. մեկուսիչ շերտի հաստությունը և միատարրությունը անմիջականորեն ազդում են դիէլեկտրիկ ամրության վրա։
Չիպերի ինտեգրման խտության աճի հետ մեկտեղ, արդյունակության և արժեքի միջև առկա հակասությունները հանգեցրել են այլընտրանքային նյութերի ուսումնասիրությանը՝ ստեղծելով TGV-ի հնարավորություն։
II. TGV. ապակու վրա հիմնված միջկապակցման նորարարություն
1. Տեխնիկական սկզբունք
TGV-ն սիլիցիումի փոխարեն օգտագործում է ապակե հիմքեր: Բարձր ճշգրտության անցքերը ձևավորվում են լազերային հորատման կամ թաց փորագրման միջոցով, որին հաջորդում է մետաղական նախնական շերտի նստեցումը և էլեկտրոլիտիկ ծածկույթը՝ ստանալով TSV-ին նման ուղղահայաց միացումներ:
Ապակին ապահովում է գերազանց էլեկտրական մեկուսացում, ցածր դիէլեկտրիկ հաստատուն (Dk), ցածր դիէլեկտրիկ կորուստ (Df) և բացառիկ չափային կայունություն, ինչը TGV-ն դարձնում է խիստ գրավիչ բարձր արագությամբ ազդանշանի փոխանցման և օպտոէլեկտրոնային փաթեթավորման համար։
2. Գործընթացի հոսք
TGV-ի արտադրության հիմնական փուլերն են՝
Լազերային հորատում. Գերարագ լազերները ապակու մեջ ձևավորում են միկրոուղիներ, որոնց տրամագիծը սովորաբար տատանվում է 20-150 մկմ-ի սահմաններում։
Սերմերի շերտի նստեցում. PVD-ն, ինչպիսին է մագնետրոնային փոշիացումը, միատարր հաղորդիչ շերտ է նստեցնում անցքերի պատերի վրա։
Մետաղի էլեկտրոլիտիկ ծածկույթ. Պղնձը կամ նիկել-պղնձի համաձուլվածքը լցնում է անցքերը՝ ապակու միջով էլեկտրական միացումներ ստեղծելու համար:
Պլանավորում և նախշավորում. Հնարավորություն է տալիս բազմաշերտ փոխկապակցման կամ ինտեգրալ սխեմաների չիպերին միացման։
3. Առավելություններ
TSV-ի համեմատ, TGV-ն ունի մի քանի առավելություններ.
Ցածր դիէլեկտրիկ կորուստ. ապակու Dk-ն մոտ 1/3-ն է սիլիցիումից, ինչը նվազեցնում է ազդանշանի խաչաձև կապը և ներդրման կորուստը։
Գերազանց ջերմային կայունություն. CTE մոտ է մետաղներին, նվազագույնի հասցնելով ջերմային լարվածությունը։
Օպտիկական թափանցիկություն. Աջակցում է օպտոէլեկտրոնային ինտեգրմանը ֆոտոնիկայում և սենսորներում։
Կառավարելի ծախս. Լազերային հորատումը և ապակու մշակումը հասունանում են, հարմար են մեծ մակերեսով վահանակների արտադրության համար։
III. TSV vs TGV. Համեմատություն և կիրառման տիրույթներ
| Ապրանք | TSV (Սիլիկոնային անցուղիով) | TGV (ապակե անցուղի) |
| Հիմք | Մոնոբյուրեղային սիլիցիում | Մասնագիտացված ապակի (Borofloat, Corning, Schott և այլն) |
| Խոռոչի տրամագիծը | 5–50 մկմ | 20–150 մկմ |
| Անցքի խորությունը | 30–100 մկմ | 100–400 մկմ |
| Մեկուսացում | Անհրաժեշտ է լրացուցիչ մեկուսացման շերտ | Ներքին ջերմամեկուսիչ ապակի |
| Ջերմային ընդարձակման գործակցի համապատասխանեցում | Նշանակալի տարբերություններ Cu-ի համեմատ | Նման է Cu-ին, ցածր ջերմային լարվածությամբ |
| Գործընթացի արժեքը | Բարձր | Համեմատաբար ցածր |
| Դիմումներ | Լոգիկա/հիշողություն 3D կուտակում | SiP, սենսորներ, օպտոէլեկտրոնային փաթեթավորում, անտենաներ, MEMS |
TSV-ն մնում է բարձր արդյունավետությամբ տրամաբանության և հիշողության 3D շերտավորման համար հիմնական ընտրությունը, մինչդեռ TGV-ն արագորեն ընդլայնվում է SiP-ի, օպտոէլեկտրոնային ինտեգրման, սենսորների և ռադիոհաճախականության սարքերի ոլորտում։
Քանի որ ապակե հիմքերի չափերը հասնում են վահանակային մակարդակի փաթեթավորման (PLP), TGV-ն դառնում է իդեալական փոխկապակցման հարթակ 5G կապի, ավտոմոբիլային ռադարի, AR օպտիկայի և Mini/Micro LED փաթեթավորման համար։
IV. Սիլիցիումից մինչև ապակի. Համակարգային մակարդակի առավելություններ
Ապակու ներդրումը պարզապես նյութի փոխարինում չէ, այն ներկայացնում է համակարգային մակարդակի նախագծման փիլիսոփայության փոփոխություն։
Էլեկտրական կատարողականություն. ցածր Dk ապակին զգալիորեն նվազեցնում է ազդանշանի ուշացումը և էներգիայի սպառումը։
Կառուցվածքային ամբողջականություն. TGV-ն առաջարկում է ավելի բարձր հարթություն և ավելի քիչ ծռվածություն մեծ մակերեսի փաթեթավորման համար։
Արտադրական ճկունություն. Լազերային մշակումը վակուումային PVD-ի հետ համատեղ ապահովում է բարձր գործընթացային համատեղելիություն և մասշտաբայնություն։
Մասնավորապես, օպտոէլեկտրոնային ինտեգրման համար ապակու օպտիկական թափանցիկությունը հնարավորություն է տալիս ստեղծել փաթեթավորման դիզայն, որտեղ հիմքը պահում է ոչ միայն էլեկտրական միացումներ, այլև ալիքատարներ, ոսպնյակներ և սենսորային պատուհաններ, ինչը դժվար է իրականացնել TSV-ի միջոցով։
Վ. ՉժենՀուա վակուումային TGV սերմերի շերտային ծածկույթի լուծույթ
Սարքավորումների առավելությունները՝
Խորը անցքերի ծածկույթի օպտիմիզացիա. սեփական խորը անցքերի ծածկույթի տեխնոլոգիա, որը կարող է մշակել մինչև 30 մկմ չափի անցքեր՝ >10:1 կողմերի հարաբերակցությամբ, լուծելով խորը անցքերի հետ կապված բարդ մարտահրավերներ։
Հարմարեցված է տարբեր չափերի համար. Աջակցում է ապակե հիմքերին, ներառյալ 600×600 մմ, 510×515 մմ կամ ավելի մեծ չափսերով։
Գործընթացի ճկունություն. համատեղելի է Cu, Ti, Ni, Pt և այլ հաղորդիչ կամ ֆունկցիոնալ բարակ թաղանթների հետ՝ էլեկտրական և կոռոզիոն դիմադրության բազմազան պահանջները բավարարելու համար։
Կայուն աշխատանք և հեշտ սպասարկում. Հագեցած է ավտոմատ պարամետրերի կարգավորման և հաստության միատարրության իրական ժամանակում մոնիթորինգի համար նախատեսված խելացի կառավարման համակարգով։ Մոդուլային դիզայնը հեշտացնում է սպասարկումը և կրճատում է պարապուրդի ժամանակը։
Կիրառման շրջանակը՝ Հարմար է TGV/TSV/TMV առաջադեմ փաթեթավորման համար, որը խորը ծածկույթ է ապահովում սերմերի շերտի միջոցով՝ 10:1 կողմերի հարաբերակցությամբ։
— Այս հոդվածը հրապարակվել էվակուումային ծածկույթների սարքավորումներ արտադրող Zhenhua Vacuum
Հրապարակման ժամանակը. Հոկտեմբերի 16-2025