Pastaraisiais metais puslaidininkių rinkoje dominavo dirbtinis intelektas, autonominio vairavimo ir didelio našumo skaičiavimo lustai. Lustų našumui toliau augant, įprasti dvimačiai (2D) korpusai nebegali patenkinti didėjančių sujungimų tankio ir šilumos valdymo poreikių. Pramonė sparčiai artėja prie trimatės (3D) integracijos eros.
Siekiant pritaikyti didesnį skaičiavimo tankį ir sujungimą ribotoje erdvėje, pakavimo substrato vaidmuo tapo svarbesnis nei bet kada anksčiau. „Through-Silicon Via“ (TSV) technologija kadaise simbolizavo 3D pakuotes, tačiau jos didelė kaina, ribotas pralaidumas ir medžiagų apribojimai trukdė plačiai ją pritaikyti. Dabar atsiranda naujas pretendentas – „Through-Glass Via“ (TGV) sujungimo technologija.
Pagrindinis TGV principas – pagaminti mikronų masto kiaurymes per izoliacinio stiklo pagrindą, o po to užpildyti jas metalu, kad būtų sukurti vertikalūs laidūs keliai tarp lustų ar pagrindų. Nors koncepcija atrodo paprasta, procesas apima kelis tikslius etapus, kur kiekvienas etapas tiesiogiai veikia jungčių patikimumą. Tarp jų užsėjimo sluoksnio nusodinimas, kuris dažnai nepastebimas, yra paslėptas pagrindas, lemiantis bendrą metalizavimo sėkmę.
1. TGV proceso srautas: pradinis sluoksnis – laidus metalizacijos „tiltelis“
Tipinį TGV procesą sudaro:
Stiklo pagrindo paruošimas → Tikslus gręžimas → Sėklų sluoksnio nusodinimas → Galvanizavimo užpildymas → Paviršiaus planarizavimas.
Užsėjimo sluoksnis iš esmės yra labai plona laidi plėvelė, nusodinta palei nelaidžių stiklinių kiaurymių vidines sieneles. Jei TGV struktūra laikoma vertikaliu elektros sujungimo „tiltu“, tai užsėjimo sluoksnis veikia kaip pirmasis plieninis kabelis, įtvirtinantis tą tiltą. Be jo negali prasidėti vėlesnis galvanizavimas, o vienodas metalizavimas kiaurymių viduje tampa neįmanomas.
Tačiau šio sluoksnio nusodinimo kokybė labai priklauso nuo pačios angos geometrinės morfologijos. Skirtingos angų formos sukelia skirtingus iššūkius siekiant vienodo užsėjimo sluoksnio padengimo.
2. Morfologijos pagalba: didžiausias iššūkis vienodam sėklų sluoksnio padengimui
TGV kiaurymių profiliai skiriasi priklausomai nuo gręžimo ir ėsdinimo proceso. Įprastos geometrijos yra drugelio formos, aklosios, vertikalios ir V formos kiaurymės, kurių kiekviena kelia unikalių nusodinimo sunkumų:
Drugelio formos perėjimas: susiaurėjusi vidurinė dalis sukelia šešėlio efektą, neleidžiantį metalo atomams pasiekti centrinės srities. Dėl to susidaro nepadengtos „negyvos zonos“, kuriose prarandamas galvanizavimo tęstinumas.
Aklinoji anga: uždarame dugne dujų srautas yra ribotas, o jonų energija susilpnėja, todėl susidaro plonos ir prastai prilimpančios plėvelės, kurios dėl vėlesnio proceso įtempio gali atsisluoksniuoti.
Vertikali via: pasižymi dideliu kraštinių santykiu ir tiesiomis šoninėmis sienelėmis, metalo atomai juda tiesiškai ir dažnai nepakankamai padengia via dugną, todėl susidaro nepilni laidūs keliai arba dengimo tuštumos.
V formos kiaurymė: smailėjantis profilis tam tikru mastu pagerina nusodinimo kampo vienodumą, tačiau per didelis smailėjimas gali sukelti plėvelės storio nevienodumą ir įtempių koncentraciją, o tai pablogina signalo vientisumą.
Visais atvejais pagrindinis uždavinys yra pasiekti ištisinę, vienodą ir gerai prilimpančią metalo dangą ant didelio kraštinių santykio stiklo paviršių, kuriems būdinga maža paviršiaus energija. Bet koks netolygumas ar prastas sukibimas užsėjimo sluoksnyje galvanizavimo metu sukelia tuštumų, įtrūkimų ar delaminacijos atsiradimą, dėl ko padidėja jungčių varža, signalo vėlavimas arba visiškai sugenda įrenginys.
Šiems iššūkiams spręsti reikalinga didelio tikslumo ir stabilumo vakuuminio dengimo įranga, galinti pasiekti giluminį metalizavimą. Būtent čia praverčia „ZHENHUA Vacuum“ TGV dengimo sprendimas.
3. „ZHENHUA Vacuum“ TGV metalizacijos būdu
Įrangos privalumai:
Giluminio dengimo optimizavimas
Patentuota giliųjų skylių dengimo technologija leidžia tolygiai nusodinti sėklos sluoksnį net ir esant mažam kaip 30 μm skersmeniui, pasiekiant iki 10:1 kraštinių santykį ir efektyviai išsprendžiant metalizacijos problemas sudėtingose 3D kiaurymių struktūrose.
Pritaikoma įvairiems substrato dydžiams
Suderinamas su 600 × 600 mm, 510 × 515 mm ir didesnių formatų stiklo pagrindais, kad atitiktų įvairius gamybos reikalavimus.
Proceso lankstumas, naudojant įvairias medžiagas
Palaiko Cu, Ti, W, Ni, Pt ir kitų laidžių arba funkcinių plonų plėvelių nusodinimą, tenkinant įvairius elektros ir atsparumo korozijai reikalavimus.
Stabilus veikimas ir lengva priežiūra
Įrengta išmanioji valdymo sistema, skirta automatiniam parametrų derinimui ir plėvelės storio stebėjimui realiuoju laiku. Modulinė konstrukcija užtikrina supaprastintą priežiūrą ir sumažintą prastovų laiką.
Taikymo sritis:
Tinka pažangioms TGV/TSV/TMV pakuotėms, leidžiančioms aukštos kokybės sėklų sluoksnio padengimą ampulėse, kurių kraštinių santykis yra iki 10:1.
Išvada: Sėklų sluoksnio įvaldymas – žingsnis link tikros 3D integracijos
TGV technologijos vertė slypi ne tik naujo vertikalaus sujungimo kanalo suteikime, bet ir tikros trimatės sujungimo architektūros įgalinime.
Šio perėjimo centre sėklų sluoksnio metalizavimas išlieka svarbiausiu, tačiau dažnai nepastebimu procesu.
Tik tada, kai šis nematomas „laidus pagrindas“ pasiekia vienodumą, tankį ir stiprų sukibimą, galima užtikrinti vėlesnį galvanizavimą ir sujungimą. Todėl aukštos kokybės metalo nusodinimas mikronų dydžio stiklinėse kiaurymėse tapo pažangių pakavimo galimybių pagrindiniu etalonu.
Nuolat diegdama procesų inovacijas ir tobulindama įrangą, „ZHENHUA Vacuum“ teikia patikimus, didelio našumo TGV giluminio dengimo sprendimus, suteikdama pakuočių gamintojams galimybę užtikrintai pereiti nuo bandomųjų serijų prie masinės gamybos ir paspartinti visišką 3D integracijos įgyvendinimą.
Vis didėjančios skaičiavimo galios ir integravimo tankio eroje tai daugiau nei įrangos patobulinimas – tai lemiamas žingsnis link naujos kartos 3D pakavimo technologijos brandos.
– Šį straipsnį paskelbėvakuuminio dengimo įrangagamintojas Zhenhua dulkių siurblys
Įrašo laikas: 2025 m. spalio 13 d.