Frá TSV til TGV: Efnisþróun og framleiðslumunur í gegnum-víga samtengingum

Í þróun tækni í hálfleiðaraumbúðum hafa lóðréttar tengingar alltaf verið lykilþáttur í afköstum kerfisins, fótspor og orkunotkun. Frá fyrstu vírtengingum og flip-chip tækni til tilkomu 3D staflaðra örgjörva hefur iðnaðurinn leitað að lausnum með meiri þéttleika og styttri tengingum.

Í þessu samhengi hafa TSV (í gegnum kísilltengingu) og TGV (í gegnum glertengingu) komið fram sem tvær almennar lóðréttar tengingartækni. Þær eru ólíkar hvað varðar efniskerfi, framleiðsluferla, afköst og notkunarsvið og eru því lykilatriði í þróun næstu kynslóðar umbúða.

I. TSV: Frumkvöðull í þrívíddarumbúðum
1. Tæknileg meginregla

TSV vísar til göng með háu hlutfallslegu hlutfalli sem etsuð eru í gegnum kísil undirlag (venjulega tugir til hundruð míkrómetra djúp), og síðan myndast einangrandi lag, málmfrælag og málmfylling (venjulega kopar) á veggjum gönganna. Þessi lóðréttu göng gera kleift að tengja rafmagn hratt milli staflaðra flíslaga.

2. Ferliflæði

Dæmigert framleiðsluferli TSV felur í sér:

Djúp kísilletsun (DRIE): Búið er til göng með háu hlutföllum í kísilskífunni.

Útfelling einangrandi lags: Venjulega PECVD-útfellt SiO₂ til að einangra málmfyllinguna rafmagnað frá kísilundirlaginu.

Útfelling og rafhúðun frælags: PVD-útfelling málmfrælags og síðan koparrafhúðun.

Efnafræðileg vélræn pússun (CMP): Fjarlægið umfram málm til að ná fram sléttu yfirborði.

3. Kostir og takmarkanir

TSV býður upp á afar stuttar tengingarleiðir, lága merkjaseinkun, litla orkunotkun og mikla bandbreidd, sem gerir það að mikilvægum möguleikum á afkastamiklum tölvuvinnslu og minni með mikilli bandbreidd.

Hins vegar hefur TSV einnig takmarkanir:

Vandamál með hitauppstreymi: Stórt misræmi í CTE milli kísils og kopars getur dregið úr áreiðanleika.

Hár framleiðslukostnaður: Djúpetsun, rafhúðun og CMP eru flókin og hafa áhrif á afköst.

Áskoranir í rafmagnseinangrun: Þykkt og einsleitni einangrunarlagsins hefur bein áhrif á rafsegulstyrk.

Þegar þéttleiki flísarsamþættingar eykst hafa árekstrar milli afkasta og kostnaðar knúið áfram könnun á öðrum efnum – sem skapar tækifæri fyrir TGV.

II. TGV: Nýsköpun í glertengingum
1. Tæknileg meginregla

TGV notar glerundirlag í stað kísils. Nákvæmar göng eru mynduð með leysiborun eða blautettun, fylgt eftir með útfellingu málmfrælags og rafhúðun, sem nær lóðréttum tengingum svipað og TSV.

Gler býður upp á framúrskarandi rafeinangrun, lágan rafstuðull (Dk), lágt rafstuðullartap (Df) og framúrskarandi víddarstöðugleika, sem gerir TGV mjög aðlaðandi fyrir háhraða merkjasendingar og ljósfræðilega pökkun.

2. Ferliflæði

Lykilatriði í framleiðslu TGV eru meðal annars:

Leysiborun: Ofurhraðir leysir mynda örgöt í gleri með þvermál sem er venjulega á bilinu 20–150 μm.

Útfelling frælags: PVD, eins og segulspútrun, setur einsleitt leiðandi lag á veggi gegnumganganna.

Rafhúðun málms: Kopar eða nikkel-kopar málmblanda fyllir götin til að mynda rafmagnstengingar í gegnum glerið.

Flatarisering og mynstur: Gerir kleift að tengja saman marglaga tengingar eða binda við IC-flögur.

3. Kostir

Í samanburði við TSV hefur TGV nokkra kosti:

Lítið rafskautstap: Gler Dk er um það bil 1/3 af kísill, sem dregur úr merkjakrosstali og innsetningartapi.

Frábær hitastöðugleiki: CTE er nálægt málmum, sem lágmarkar hitastreitu.

Ljósfræðilegt gegnsæi: Styður ljósfræðilega samþættingu í ljósfræði og skynjara.

Stýranlegur kostnaður: Laserborun og glervinnsla eru að þróast, hentug fyrir framleiðslu á stórum spjöldum.

III. TSV vs TGV: Samanburður og notkunarsvið

TSV er enn vinsælasti kosturinn fyrir afkastamikil rökfræði og þrívíddarstaflan minni, en TGV er ört vaxandi í SiP, ljósleiðarasamþættingu, skynjurum og RF tækjum.

Þar sem stærðir glerundirlaga ná pökkun á spjaldsstigi (PLP) er TGV að verða kjörinn tengivettvangur fyrir 5G samskipti, ratsjár í bílum, AR-ljósfræði og Mini/Micro LED pökkun.

IV. Frá kísil til gler: Ávinningur á kerfisstigi

Innleiðing gler er ekki bara efnisskipti; hún táknar breytingu á hönnunarheimspeki á kerfisstigi.

Rafmagnsafköst: Gler með lágu Dk-innihaldi dregur verulega úr seinkun á merki og orkunotkun.

Byggingarheilleiki: TGV býður upp á meiri planleika og minni aflögun fyrir stórar umbúðir.

Sveigjanleiki í framleiðslu: Leysivinnsla ásamt lofttæmis-PVD gerir kleift að nota mikið ferli sem eindrægni og sveigjanleika.

Sérstaklega, fyrir ljósfræðilega samþættingu, gerir ljósfræðilegt gegnsæi glersins kleift að hanna umbúðir þar sem undirlagið styður ekki aðeins rafmagnstengingar heldur einnig bylgjuleiðara, linsur og skynjaraglugga, sem er erfitt að ná með TSV.

V. ZhenHua tómarúm TGV fræhúðunarlausn

Kostir búnaðar:

Bestun djúpgötuhúðunar: Sérsniðin djúpgötuhúðunartækni sem getur meðhöndlað göt allt niður í 30 μm með hlutföllum >10:1, og tekur á flóknum áskorunum í djúpgötum.

Sérsniðið fyrir ýmsar stærðir: Styður glerundirlag, þar á meðal 600 × 600 mm, 510 × 515 mm eða stærra.

Sveigjanleiki í ferli: Samhæft við Cu, Ti, Ni, Pt og aðrar leiðandi eða virkar þunnfilmur til að uppfylla fjölbreyttar kröfur um rafmagns- og tæringarþol.

Stöðug afköst og auðvelt viðhald: Búið snjallstýringu fyrir sjálfvirka breytustillingu og rauntíma eftirlit með þykktarjöfnuði; mát hönnun auðveldar viðhald og dregur úr niðurtíma.

Notkunarsvið: Hentar fyrir háþróaða TGV/TSV/TMV umbúðir, sem ná djúpri húðun í gegnum frælag með 10:1 hlutföllum.

—Þessi grein var birt aftómarúmshúðunarbúnaður framleiðandi Zhenhua tómarúm