चिप्स आणि इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे लघुकरण आणि उच्च एकात्मतेच्या दिशेने विकसित होत असल्याने, केवळ सिरॅमिक सबस्ट्रेटच्या पृष्ठभागावर सर्किट फॅब्रिकेशन करणे आता वाढत्या इंटरकनेक्शन आणि रूटिंगच्या गरजा पूर्ण करू शकत नाही. त्यामुळे, सबस्ट्रेटच्या पुढील आणि मागील बाजूंना विद्युतदृष्ट्या जोडण्यासाठी मायक्रोव्हियाची आवश्यकता असते, ज्यामुळे इंटरकनेक्ट मार्ग लहान होतात आणि सर्किटची घनता वाढते. परिणामी, एलईडी, लेझर, ऑप्टिकल कम्युनिकेशन, आरएफ उपकरणे आणि पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स यांसारख्या अनुप्रयोगांमध्ये डीपीसी (डायरेक्ट प्लेटेड कॉपर) व्हिया मेटलायझेशन तंत्रज्ञानाचा मोठ्या प्रमाणावर अवलंब केला गेला आहे.
तथापि, सिरॅमिक सबस्ट्रेट्स मूळतःच विद्युतरोधक असतात. केवळ सबस्ट्रेटमधून मायक्रोव्हिया तयार केल्याने दोन्ही बाजूंमध्ये विद्युत सातत्य प्रस्थापित होत नाही. मायक्रोव्हियाच्या आतील भिंतींवर एक सलग आणि विश्वसनीय धातूचा सीड लेयर तयार करणे, हे खरे आव्हान आहे.
१. सिरेमिक मायक्रोव्हियाद्वारे विद्युत सातत्य कसे स्थापित केले जाते?
डीपीसी व्हाया मेटलायझेशनची सुरुवात सामान्यतः सिरॅमिक सबस्ट्रेटमध्ये मायक्रोव्हिया तयार करण्यासाठी लेझर ड्रिलिंगने होते, जे साधारणपणे निमुळत्या किंवा सरळ छिद्रांच्या स्वरूपात असतात. त्यानंतर ड्रिलिंगचे अवशेष, ओलावा आणि इतर दूषित घटक काढून टाकण्यासाठी मायक्रोव्हिया आणि सबस्ट्रेटचा पृष्ठभाग पूर्णपणे स्वच्छ आणि डीगॅस केला जातो. त्यानंतर, सबस्ट्रेटच्या पृष्ठभागावर आणि मायक्रोव्हियाच्या आतील भिंतींवर, साधारणपणे ५०-२०० नॅनोमीटर जाडीचा टायटॅनियम (Ti) चा एक चिकट थर आणि त्यानंतर साधारणपणे ०.५-२ मायक्रोमीटर जाडीचा तांब्याचा (Cu) एक प्रवाहकीय बीज थर जमा करण्यासाठी व्हॅक्यूम स्पटरिंग प्रक्रियेचा वापर केला जातो.
टायटॅनियमचा (Ti) थर मेटल फिल्म आणि सिरेमिक सबस्ट्रेटमधील बंधाची ताकद सुधारण्यासाठी एक आसंजन थर म्हणून काम करतो, तर तांब्याचा (Cu) सीड लेयर त्यानंतरच्या इलेक्ट्रोप्लेटिंगसाठी एक अखंड प्रवाहकीय पाया प्रदान करतो. त्यानंतर इलेक्ट्रोप्लेटिंगद्वारे तांब्याचा थर आणखी वाढवला जातो, साधारणपणे ५-२० μm जाडीपर्यंत, ज्यामुळे अखेरीस मेटॅलाइज्ड व्हियाजमधून पुढच्या आणि मागच्या बाजूंच्या सर्किट्समध्ये विश्वसनीय विद्युत सातत्य प्रस्थापित होते. सोप्या भाषेत सांगायचे झाल्यास, व्हॅक्यूम स्पटरिंग प्रवाहकीय पाया प्रदान करते, तर त्यानंतरचे इलेक्ट्रोप्लेटिंग तांब्याची जाडी वाढवते, ज्यामुळे व्हियाचा रोध कमी होतो आणि इंटरकनेक्शनची विश्वसनीयता सुधारते.
जरी ही प्रक्रिया सरळ वाटत असली तरी, विश्वसनीय वाया इंटरकनेक्शन एका महत्त्वाच्या पूर्वअटीवर अवलंबून असते: Ti/Cu सीड लेयरने सबस्ट्रेटचा पृष्ठभाग आणि प्रत्येक मायक्रोवाया ची संपूर्ण आतील भिंत पूर्णपणे आणि अखंडपणे व्यापली पाहिजे.
२. डीपीसी व्हायाससाठी Ti/Cu सीड लेयर्सच्या व्हॅक्यूम स्पटरिंगमधील चार प्रमुख आव्हाने
अरुंद मायक्रोव्हियामध्ये एक सलग सीड लेयर तयार करणे हे अजिबात सोपे नाही. व्हियाच्या आत राहिलेले अवशेष फिल्मच्या आसंजनाला बाधा आणू शकतात, तर मायक्रोव्हियाच्या भूमितीमुळे बाजूच्या भिंतींचे आच्छादन अधिकाधिक कठीण होते. सीड लेयरमधील स्थानिक विसंगती पुढील इलेक्ट्रोप्लेटिंगमध्ये व्यत्यय आणू शकतात, तर सब्सट्रेटच्या वेगवेगळ्या ठिकाणांमधील आणि उत्पादन बॅचमधील फरकांमुळे संपूर्ण प्रक्रियेच्या स्थिरतेवर परिणाम होऊ शकतो. डीपीसी व्हिया मेटलायझेशनसाठी व्हॅक्यूम स्पटरिंगमधील प्रमुख आव्हानांचा सारांश चार क्षेत्रांमध्ये मांडता येतो.
१. व्हियासच्या आत असलेले अवशेष फिल्मच्या चिकटण्याला बाधा आणू शकतात.
लेझर ड्रिलिंगनंतर, सिरॅमिक सब्सट्रेट्सच्या मायक्रोव्हियामध्ये सिरॅमिकचे कण, पुनर्निर्मित साहित्य, ड्रिलिंगचे अवशेष आणि शोषलेला ओलावा असू शकतो. लहान व्यास आणि उच्च गुणोत्तर असलेल्या मायक्रोव्हियासाठी, हे अवशेष पृष्ठभागावरील दूषिततेपेक्षा काढणे अनेकदा अधिक कठीण असते. जर स्वच्छता आणि डीगॅसिंग अपुरे असेल, तर टायटॅनियमचा चिकट थर सिरॅमिकच्या बाजूच्या भिंतीशी एक मजबूत आणि विश्वसनीय बंध तयार करू शकत नाही. असे दोष कोटिंगनंतर लगेच दिसून येत नाहीत, परंतु त्यानंतरच्या इलेक्ट्रोप्लेटिंग, सोल्डरिंग किंवा उच्च-तापमान प्रक्रियेदरम्यान हळूहळू फोड येणे आणि थर सुटणे यांमध्ये विकसित होऊ शकतात.
२. उच्च आस्पेक्ट रेशोमुळे साईडवॉल कव्हरेज अधिक कठीण होते.
मायक्रोव्हियाच्या स्पटरिंगमधील अडचण केवळ त्याच्या खोलीवरून मोजता येत नाही; व्हियाची खोली आणि व्हियाचा व्यास यांचे गुणोत्तर—म्हणजेच ॲस्पेक्ट रेशो—देखील तितकेच महत्त्वाचे आहे. उदाहरणार्थ, ६० μm व्यास आणि ३०० μm खोली असलेल्या व्हियाचा ॲस्पेक्ट रेशो ५:१ असतो. जसा ॲस्पेक्ट रेशो वाढतो, तसे व्हियाचे प्रवेशद्वार स्पटर केलेल्या कणांची अधिक भौमितिक सावली निर्माण करते, ज्यामुळे बाजूच्या भिंतीच्या मधल्या भागापर्यंत पोहोचू शकणाऱ्या कणांची संख्या कमी होते. यामुळे सबस्ट्रेटच्या पृष्ठभागावर आणि व्हियाच्या उघड्या भागाजवळ तुलनेने जाड थर तयार होऊ शकतात, तर व्हियाच्या बाजूच्या भिंतीचा मधला भाग लक्षणीयरीत्या पातळ किंवा अगदी खंडित होतो.
३. अपूर्ण सीड लेयरमुळे विश्वसनीय व्हिया इंटरकनेक्शनमध्ये अडथळा येऊ शकतो.
डीपीसी वाया मेटलायझेशनची मूलभूत आवश्यकता केवळ वायाच्या भिंतीवर तांबे आहे की नाही ही नाही, तर टीआय/सीयू सीड लेयर सबस्ट्रेटच्या पुढच्या बाजूपासून, संपूर्ण वायाच्या बाजूच्या भिंतीवरून, मागच्या बाजूपर्यंत सलगपणे पसरू शकतो की नाही ही आहे. सीड लेयरमधील एक लहानसा खंडसुद्धा नंतरच्या इलेक्ट्रोप्लेटिंगसाठी आवश्यक असलेला प्रवाहकीय मार्ग खंडित करू शकतो. त्यामुळे, सीड-लेयरच्या गुणवत्तेचे मूल्यांकन केवळ पृष्ठभागाच्या स्वरूपावरून किंवा फिल्मच्या सरासरी जाडीवरून करता येत नाही. वायाच्या बाजूच्या भिंतीच्या सर्वात पातळ भागाकडे आणि संपूर्ण मेटलायझ केलेल्या मार्गावर अखंड विद्युत प्रवाहकता टिकून राहते की नाही याकडे विशेष लक्ष दिले पाहिजे.
४. एका नमुन्याची तपासणी केल्याने बॅच-टू-बॅच स्थिरतेची हमी मिळत नाही.
एकाच नमुन्यावर आवश्यक पृष्ठभागाच्या फिल्मची जाडी मिळवणे याचा अर्थ असा नाही की प्रक्रिया मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादनासाठी तयार आहे. डीपीसी उत्पादनामध्ये पुढील आणि मागील पृष्ठभागांमध्ये, सबस्ट्रेटच्या मध्य आणि कडेच्या भागांमध्ये, वेगवेगळ्या फिक्स्चर पोझिशन्समध्ये आणि प्रत्येक बॅचमध्ये कोटिंगच्या एकसमानतेवर काटेकोर नियंत्रण ठेवणे देखील आवश्यक असते. मोठ्या संख्येने मायक्रोव्हिया असलेल्या सिरॅमिक सबस्ट्रेट्ससाठी, प्रक्रियेचे मूल्यांकन केवळ सरासरी फिल्मच्या जाडीवर केंद्रित नसावे. त्याहूनही महत्त्वाचे म्हणजे, व्हियाच्या बाजूच्या भिंतीच्या सर्वात पातळ भागाने नंतरच्या इलेक्ट्रोप्लेटिंगसाठी आवश्यक असलेली विद्युत चालकता सातत्याने टिकवून ठेवली पाहिजे.
३. जेव्हा बीज थर योग्यरित्या जमा होत नाही तेव्हा काय होते?
Ti/Cu सीड लेयर नंतरच्या इलेक्ट्रोप्लेटिंगसाठी आवश्यक असलेला प्रवाहकीय पाया पुरवतो. जर वायाच्या बाजूच्या भिंतीवरील सीड लेयर खूप पातळ, अपूर्णपणे आच्छादित किंवा त्यात खंड पडलेला असेल, तर इलेक्ट्रोप्लेटिंग प्रवाह बाजूच्या भिंतीवरून अखंडपणे प्रवाहित होऊ शकत नाही आणि तांब्याच्या आयनांचे योग्यरित्या क्षपण होऊन ते सदोष ठिकाणी जमा होऊ शकत नाहीत. जसे जसे इलेक्ट्रोप्लेटिंग पुढे जाते आणि तांब्याचा थर तयार होतो, तसे सुरुवातीला अपुऱ्या आच्छादनाचे लहान भाग विकसित होऊन तांब्याच्या थरात पोकळ्या, स्थानिक जाडीतील कमतरता किंवा वायामध्ये खंडित प्लेटिंग निर्माण होऊ शकते.
हे दोष सिरॅमिक सबस्ट्रेटच्या पुढील आणि मागील बाजूंवरील सर्किट्सच्या इंटरकनेक्शनच्या गुणवत्तेवर थेट परिणाम करतात. कमी गंभीर प्रकरणांमध्ये, यामुळे वाया रेझिस्टन्समध्ये वाढ, स्थानिक उष्णता निर्मिती आणि विद्युत कार्यक्षमतेत चढउतार होऊ शकतात. अधिक गंभीर प्रकरणांमध्ये, दोन्ही बाजूंवरील सर्किट्समध्ये विद्युत सातत्य राखण्यात अपयश येऊ शकते. त्यानंतरच्या सोल्डरिंग, उच्च-तापमान एजिंग किंवा थर्मल सायकलिंग दरम्यान, सदोष भागांमध्ये आणखी फोड येणे, डेलॅमिनेशन किंवा सर्किटला तडे जाणे यांसारख्या समस्या निर्माण होऊ शकतात, ज्यामुळे उत्पादनाचे उत्पन्न आणि दीर्घकालीन विश्वसनीयता कमी होते आणि संभाव्यतः डिव्हाइस निकामी होऊ शकते.
४. झेनहुआ व्हॅक्यूमचे मेटलायझेशनद्वारे सिरॅमिक सबस्ट्रेटसाठीचे मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन सोल्यूशन — डीपीसी सिरॅमिक सबस्ट्रेट व्हॅक्यूम कोटिंग प्रोडक्शन लाइन
उपकरणांचे फायदे:
स्वयंचलन: पूर्णपणे स्वयंचलित कोटिंग आणि वर्कपीस-कॅरियर हस्तांतरण प्रणाली मानवी हस्तक्षेप कमी करते, उत्पादन कार्यक्षमता सुधारते आणि एकूण चक्रवेळ कमी करते.
थ्रुपुट: 120 मिमी × 120 मिमी सबस्ट्रेट्सना सपोर्ट करते, ज्याची उत्पादन क्षमता प्रति तास 288 नग पर्यंत आहे.
कार्यक्षमता: सिरॅमिक सबस्ट्रेटची विद्युत वाहकता सुधारते आणि त्याच वेळी उष्णता वहन क्षमता वाढवते.
वाया मेटलायझेशन: एक अनुकूलित चुंबकीय-क्षेत्र संरचना मायक्रोव्हियामध्ये कार्यक्षम आणि एकसमान कोटिंग कव्हरेज सक्षम करते.
प्रक्रिया: फिल्मच्या जाडीतील एकूण एकसमानता आणि कोटिंगमधील सुसंगतता सुधारण्यासाठी दुहेरी कोटिंगला समर्थन देते.
अनुप्रयोग:
हे उपकरण Ti, Cu, Al, Sn, Cr, Ag, आणि Ni यांसारख्या विविध मूलद्रव्य धातूंचे थर जमा करू शकते आणि सेमीकंडक्टर व इलेक्ट्रॉनिक घटक उद्योगांमध्ये सिरॅमिक सबस्ट्रेट्स, सिरॅमिक कपॅसिटर्स, आणि LED सिरॅमिक पॅकेजेस/सपोर्ट्स यांसारख्या अनुप्रयोगांसाठी याचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जातो.
५. निष्कर्ष
झेनहुआ व्हॅक्यूम डीपीसी उत्पादनासाठी फ्रंट-एंड व्हॅक्यूम स्पटरिंग प्रक्रियेवर लक्ष केंद्रित करते. मायक्रोव्हिया साइडवॉल कव्हरेज वाढवून आणि डबल-साइडेड कोटिंग तंत्रज्ञानाला स्वयंचलित उत्पादनासोबत जोडून, हे सोल्यूशन त्यानंतरच्या इलेक्ट्रोप्लेटिंगसाठी स्थिर Ti/Cu सीड लेयर्स आणि विश्वसनीय व्हिया इंटरकनेक्शन प्रदान करते. यामुळे ग्राहकांना सातत्यपूर्ण मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन साध्य करण्यास मदत होते, तसेच सेमीकंडक्टर आणि प्रगत इलेक्ट्रॉनिक ऍप्लिकेशन्समध्ये डीपीसी सिरेमिक सबस्ट्रेट्सच्या व्यापक वापरास समर्थन मिळते.
हा लेख यांनी प्रकाशित केला आहे व्हॅक्यूम कोटिंग उपकरण निर्माताझेनहुआ व्हॅक्यूम
पोस्ट करण्याची वेळ: २७ ऑगस्ट २०२६