칩과 전자 장치가 소형화 및 고집적화 방향으로 계속 발전함에 따라, 세라믹 기판 표면에서만 회로를 제작하는 방식으로는 점점 더 까다로워지는 상호 연결 및 배선 요구 사항을 충족할 수 없게 되었습니다. 따라서 기판의 앞면과 뒷면을 전기적으로 연결하여 상호 연결 경로를 단축하고 회로 밀도를 높이기 위해 마이크로비아가 필요하게 되었습니다. 그 결과, DPC(Direct Plated Copper) 비아 금속화 기술이 LED, 레이저, 광통신, RF 장치 및 전력 전자 장치를 포함한 다양한 응용 분야에 널리 채택되고 있습니다.
하지만 세라믹 기판은 본질적으로 전기 절연체입니다. 기판에 마이크로비아를 형성하는 것만으로는 양면 사이에 전기적 연속성이 확보되지 않습니다. 진정한 과제는 마이크로비아의 내벽을 따라 연속적이고 안정적인 금속 시드층을 형성하는 것입니다.
1. 세라믹 마이크로비아를 통해 전기적 연속성은 어떻게 확보되는가?
금속화 공정을 통한 DPC는 일반적으로 세라믹 기판에 레이저 드릴링을 통해 마이크로비아를 형성하는 것으로 시작되며, 마이크로비아는 대개 테이퍼형 또는 직선형 구멍 형태로 형성됩니다. 마이크로비아와 기판 표면은 드릴링 잔류물, 수분 및 기타 오염 물질을 제거하기 위해 철저히 세척 및 탈기됩니다. 이후 진공 스퍼터링 공정을 사용하여 기판 표면과 마이크로비아의 내벽을 따라 일반적으로 50~200nm 두께의 Ti 접착층을 증착하고, 그 위에 일반적으로 0.5~2μm 두께의 Cu 전도성 시드층을 증착합니다.
Ti 층은 금속 박막과 세라믹 기판 사이의 접착 강도를 향상시키는 접착층 역할을 하며, Cu 시드 층은 후속 전기 도금을 위한 연속적인 전도성 기반을 제공합니다. 그 후 전기 도금을 통해 구리 층이 추가로 형성되어 일반적으로 5~20μm 두께가 되며, 최종적으로 금속화된 비아를 통해 전면과 후면 회로 사이에 안정적인 전기적 연속성을 확보합니다. 간단히 말하면, 진공 스퍼터링으로 전도성 기반을 제공하고, 후속 전기 도금을 통해 구리 층을 형성함으로써 비아 저항을 감소시키고 상호 연결의 신뢰성을 향상시키는 것입니다.
이 과정은 간단해 보이지만, 안정적인 비아 상호 연결에는 한 가지 중요한 전제 조건이 있습니다. 바로 Ti/Cu 시드층이 기판 표면과 각 마이크로비아의 전체 내부 벽을 완벽하고 연속적으로 덮어야 한다는 것입니다.
2. DPC 비아용 Ti/Cu 시드층 진공 스퍼터링의 네 가지 주요 과제
좁은 마이크로비아 내부에 연속적인 시드층을 형성하는 것은 결코 간단하지 않습니다. 비아 내부에 잔류물이 남아 있으면 박막 접착력이 저하될 수 있으며, 마이크로비아의 형상으로 인해 측벽 커버리지가 점점 더 어려워집니다. 시드층의 국부적인 불연속성은 후속 전기 도금을 방해할 수 있으며, 기판 위치 및 생산 배치 간의 변동은 전체 공정 안정성에 영향을 미칠 수 있습니다. DPC 비아 금속화를 위한 진공 스퍼터링의 주요 과제는 크게 네 가지 영역으로 요약할 수 있습니다.
1. 비아 내부에 남아 있는 잔류물은 필름 접착력을 저하시킬 수 있습니다.
레이저 드릴링 후, 세라믹 기판의 마이크로비아 내부에는 세라믹 입자, 재응고된 재료, 드릴링 잔해, 흡착된 수분 등이 남아 있을 수 있습니다. 직경이 작고 종횡비가 높은 마이크로비아의 경우, 이러한 잔류물은 표면 오염보다 제거하기가 훨씬 더 어렵습니다. 세척 및 탈기가 충분하지 않으면 티타늄 접착층이 세라믹 측벽과 강력하고 안정적인 결합을 형성하지 못할 수 있습니다. 이러한 결함은 코팅 직후에는 즉시 나타나지 않을 수 있지만, 후속적인 전기 도금, 납땜 또는 고온 작동 중에 점진적으로 기포 발생 및 박리로 이어질 수 있습니다.
2. 높은 종횡비는 측면 커버리지를 더욱 어렵게 만듭니다.
마이크로비아의 스퍼터링 난이도는 깊이만으로 평가할 수 없으며, 비아 깊이와 직경의 비율, 즉 종횡비 또한 매우 중요합니다. 예를 들어, 직경이 60μm이고 깊이가 300μm인 비아는 종횡비가 5:1입니다. 종횡비가 증가하면 비아 입구에서 스퍼터링된 입자의 기하학적 차폐가 커져 측벽 중앙부에 도달할 수 있는 입자 수가 줄어듭니다. 이로 인해 기판 표면과 비아 입구 근처에는 상대적으로 두꺼운 막이 형성되는 반면, 비아 측벽 중앙부는 상당히 얇아지거나 심지어 불연속적이 될 수 있습니다.
3. 불완전한 종자층은 안정적인 경유 연결을 방해할 수 있습니다.
DPC 비아 금속화의 근본적인 요구 사항은 단순히 비아 벽에 구리가 존재하는지 여부가 아니라, Ti/Cu 시드층이 기판의 앞면에서 비아 측벽 전체를 따라 뒷면까지 연속적으로 뻗어 나갈 수 있는지 여부입니다. 시드층의 작은 불연속성조차도 후속 전기 도금에 필요한 전도 경로를 차단할 수 있습니다. 따라서 시드층의 품질은 표면 외관이나 평균 막 두께만으로 평가할 수 없습니다. 비아 측벽의 가장 얇은 부분과 금속화된 경로 전체에 걸쳐 연속적인 전기 전도성이 유지되는지 여부에 특히 주의를 기울여야 합니다.
4. 단일 샘플 통과가 배치 간 안정성을 보장하는 것은 아닙니다.
단일 샘플에서 요구되는 표면막 두께를 달성했다고 해서 반드시 대량 생산 준비가 완료된 것은 아닙니다. DPC 제조에서는 기판의 앞면과 뒷면, 중심부와 가장자리, 다양한 고정 위치, 그리고 배치별로 코팅 균일성을 엄격하게 제어해야 합니다. 마이크로비아가 다수 포함된 세라믹 기판의 경우, 공정 평가는 평균막 두께에만 초점을 맞춰서는 안 됩니다. 더욱 중요한 것은 비아 측벽의 가장 얇은 부분이 후속 전기 도금에 필요한 전기 전도성을 일관되게 유지해야 한다는 점입니다.
3. 씨앗층이 제대로 놓이지 않으면 어떻게 될까요?
Ti/Cu 시드층은 후속 전기 도금에 필요한 전도성 기반을 제공합니다. 비아 측벽의 시드층이 너무 얇거나, 완전히 덮이지 않았거나, 또는 불연속성이 있는 경우, 전기 도금 전류가 측벽을 따라 연속적으로 전달될 수 없으며, 결함이 있는 위치에서 구리 이온이 제대로 환원 및 증착되지 않습니다. 전기 도금이 진행됨에 따라 구리층이 형성되면서, 처음에는 미미했던 불충분한 영역이 점차 구리층 공극, 국부적인 두께 부족 또는 비아 내부의 불연속적인 도금으로 발전할 수 있습니다.
이러한 결함은 세라믹 기판의 앞면과 뒷면 회로의 상호 연결 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 경미한 경우에는 비아 저항 증가, 국부적인 발열, 전기적 성능 변동을 초래할 수 있습니다. 더욱 심각한 경우에는 양면 회로의 전기적 연속성이 확보되지 않을 수 있습니다. 후속 납땜, 고온 노화 또는 열 사이클링 과정에서 결함 부위는 기포 발생, 박리 또는 회로 균열로 이어져 제품 수율과 장기적인 신뢰성을 저하시키고 궁극적으로 소자 고장을 초래할 수 있습니다.
4. 젠화 진공(Zhenhua Vacuum)의 금속화 공정을 통한 세라믹 기판 대량 생산 솔루션 — DPC 세라믹 기판 진공 코팅 생산 라인
장비의 장점:
자동화: 완전 자동화된 코팅 및 공작물 운반 시스템은 수작업 개입을 줄이는 동시에 생산 효율성을 향상시키고 전체 사이클 시간을 단축합니다.
처리량: 120mm × 120mm 크기의 기판을 지원하며 시간당 최대 288개의 제품을 생산할 수 있습니다.
성능: 세라믹 기판의 전기 전도성을 향상시키는 동시에 열 방출 성능을 강화합니다.
비아 메탈라이제이션: 최적화된 자기장 구성을 통해 마이크로비아 내부에 효율적이고 균일한 코팅이 가능합니다.
공정: 양면 코팅을 지원하여 전체적인 필름 두께 균일성과 코팅 일관성을 향상시킵니다.
응용 분야:
이 장비는 Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag, Ni를 포함한 다양한 금속 원소 박막을 증착할 수 있으며, 세라믹 기판, 세라믹 커패시터, LED 세라믹 패키지/지지대와 같은 반도체 및 전자 부품 산업 분야에 널리 적용되고 있습니다.
5. 결론
젠화 진공(Zhenhua Vacuum)은 DPC(Double-Picture Ceramic) 제조를 위한 프런트엔드 진공 스퍼터링 공정에 집중하고 있습니다. 마이크로비아 측벽 커버리지를 향상시키고 양면 코팅 기술과 자동화 생산을 결합함으로써, 이 솔루션은 후속 전기 도금을 위한 안정적인 Ti/Cu 시드층과 신뢰할 수 있는 비아 연결을 제공합니다. 이를 통해 고객은 일관된 대량 생산을 달성하는 동시에 반도체 및 첨단 전자 응용 분야에서 DPC 세라믹 기판의 광범위한 적용을 지원할 수 있습니다.
-이 기사는 다음에서 발행되었습니다. 진공 코팅 장비 제조업체진화 진공
게시 시간: 2026년 8월 27일