सेमीकंडक्टर पॅकेजिंग तंत्रज्ञानाच्या उत्क्रांतीमध्ये, व्हर्टिकल इंटरकनेक्ट्स हे सिस्टीमची कार्यक्षमता, आकारमान आणि वीज वापर निश्चित करणारा नेहमीच एक महत्त्वाचा घटक राहिले आहेत. सुरुवातीच्या वायर बॉन्डिंग आणि फ्लिप-चिप तंत्रांपासून ते ३डी स्टॅक्ड आयसीच्या उदयापर्यंत, उद्योग उच्च घनतेच्या आणि लहान इंटरकनेक्ट सोल्यूशन्सच्या शोधात राहिला आहे.
या संदर्भात, TSV (थ्रू सिलिकॉन व्हिया) आणि TGV (थ्रू ग्लास व्हिया) या दोन मुख्य प्रवाहातील व्हर्टिकल इंटरकनेक्ट तंत्रज्ञान म्हणून उदयास आल्या आहेत. त्या मटेरियल सिस्टीम, उत्पादन प्रक्रिया, कार्यप्रदर्शन वैशिष्ट्ये आणि अनुप्रयोग क्षेत्रांमध्ये भिन्न आहेत, जे पुढील पिढीच्या पॅकेजिंग विकासातील एक महत्त्वाचा टप्पा दर्शवते.
१. टीएसव्ही: ३डी पॅकेजिंगचे प्रणेते
१. तांत्रिक तत्त्व
TSV म्हणजे सिलिकॉन सबस्ट्रेटमधून कोरलेले उच्च-आस्पेक्ट-रेशोचे व्हिया (साधारणपणे काही दहा ते शेकडो मायक्रॉन खोल), ज्यानंतर व्हियाच्या भिंतींवर एक इन्सुलेटिंग थर, मेटल सीड लेयर आणि मेटल फिल (सहसा तांबे) तयार केले जाते. हे व्हर्टिकल व्हिया स्टॅक केलेल्या चिप लेयर्समध्ये उच्च-गतीचे इलेक्ट्रिकल इंटरकनेक्शन सक्षम करतात.
२. प्रक्रिया प्रवाह
सर्वसाधारण TSV निर्मिती प्रक्रियेमध्ये खालील बाबींचा समावेश असतो:
डीप सिलिकॉन एचिंग (DRIE): सिलिकॉन वेफरमध्ये उच्च-आस्पेक्ट-रेशो असलेले व्हिया तयार करणे.
विद्युतरोधक थराचे निक्षेपण: सामान्यतः, मेटल फिलला सिलिकॉन सबस्ट्रेटपासून विद्युतदृष्ट्या वेगळे करण्यासाठी PECVD-पद्धतीने SiO₂ चा निक्षेप केला जातो.
सीड लेयर डिपॉझिशन आणि इलेक्ट्रोप्लेटिंग: धातूच्या सीड लेयरचे PVD डिपॉझिशन आणि त्यानंतर तांब्याचे इलेक्ट्रोप्लेटिंग.
केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (सीएमपी): सपाट पृष्ठभाग मिळवण्यासाठी अतिरिक्त धातू काढून टाकणे.
३. फायदे आणि मर्यादा
TSV अत्यंत लहान इंटरकनेक्ट मार्ग, कमी सिग्नल लेटन्सी, कमी वीज वापर आणि उच्च बँडविड्थ प्रदान करते, ज्यामुळे ते उच्च-कार्यक्षमता संगणन आणि उच्च-बँडविड्थ मेमरीसाठी एक महत्त्वपूर्ण सक्षमकर्ता ठरते.
मात्र, टीएसव्हीच्या काही मर्यादा देखील आहेत:
औष्णिक ताणाच्या समस्या: सिलिकॉन आणि तांबे यांच्या CTE मधील मोठ्या तफावतीमुळे विश्वसनीयता कमी होऊ शकते.
प्रक्रियेचा उच्च खर्च: डीप एचिंग, इलेक्ट्रोप्लेटिंग आणि सीएमपी या प्रक्रिया गुंतागुंतीच्या असून उत्पादनक्षमतेवर परिणाम करणाऱ्या आहेत.
विद्युतरोधनातील आव्हाने: विद्युतरोधक थराची जाडी आणि एकसमानता यांचा पराविद्युत शक्तीवर थेट परिणाम होतो.
चिप एकात्मतेची घनता वाढत असताना, उत्पादनक्षमता आणि खर्च यांमधील संघर्षामुळे पर्यायी सामग्रीच्या शोधाला चालना मिळाली आहे—आणि त्यामुळेच TGV साठी संधी निर्माण झाली आहे.
II. टीजीव्ही: काच-आधारित इंटरकनेक्ट नवोपक्रम
१. तांत्रिक तत्त्व
TGV मध्ये सिलिकॉनऐवजी काचेचे सबस्ट्रेट्स वापरले जातात. लेझर ड्रिलिंग किंवा वेट एचिंगद्वारे उच्च-सुस्पष्टतेचे व्हिया तयार केले जातात, त्यानंतर मेटल सीड लेयरचे डिपॉझिशन आणि इलेक्ट्रोप्लेटिंग केले जाते, ज्यामुळे TSV प्रमाणेच व्हर्टिकल इंटरकनेक्ट्स मिळतात.
काच उत्कृष्ट विद्युतरोधकता, कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरांक (Dk), कमी डायलेक्ट्रिक हानी (Df) आणि उत्कृष्ट आयामी स्थिरता प्रदान करते, ज्यामुळे TGV उच्च-गती सिग्नल प्रसारण आणि ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पॅकेजिंगसाठी अत्यंत आकर्षक ठरते.
२. प्रक्रिया प्रवाह
TGV च्या निर्मितीमधील प्रमुख टप्पे खालीलप्रमाणे आहेत:
लेझर ड्रिलिंग: अतिवेगवान लेझर काचेमध्ये साधारणपणे २०-१५० μm व्यासाचे सूक्ष्म छिद्र (मायक्रोव्हिया) तयार करतात.
सीड लेयर डिपॉझिशन: PVD, जसे की मॅग्नेट्रॉन स्पटरिंग, वायाच्या भिंतींवर एकसमान प्रवाहकीय थर जमा करते.
धातूचे इलेक्ट्रोप्लेटिंग: काचेतून जाणाऱ्या विद्युत जोडण्या तयार करण्यासाठी, व्हियामध्ये तांबे किंवा निकेल-तांबे मिश्रधातू भरला जातो.
समतलीकरण आणि नक्षीकाम: यामुळे बहु-स्तरीय इंटरकनेक्ट्स किंवा आयसी चिप्सना जोडणी करणे शक्य होते.
३. फायदे
TSV च्या तुलनेत, TGV चे अनेक फायदे दिसून येतात:
कमी डायलेक्ट्रिक लॉस: ग्लास डीके (Glass Dk) सिलिकॉनच्या सुमारे १/३ असतो, ज्यामुळे सिग्नल क्रॉसटॉक आणि इन्सर्शन लॉस कमी होतो.
उत्कृष्ट औष्णिक स्थिरता: औष्णिक विस्तार गुणांक (CTE) धातूंच्या जवळ असल्याने, औष्णिक ताण कमी होतो.
ऑप्टिकल पारदर्शकता: फोटोनिक्स आणि सेन्सर्समध्ये ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकीकरणास समर्थन देते.
नियंत्रणीय खर्च: लेझर ड्रिलिंग आणि ग्लास प्रोसेसिंग प्रगत होत असून, मोठ्या क्षेत्रातील पॅनल-स्तरीय उत्पादनासाठी योग्य आहेत.
III. टीएसव्ही विरुद्ध टीजीव्ही: तुलना आणि उपयोजन क्षेत्रे
| वस्तू | टीएसव्ही (थ्रू सिलिकॉन व्हाया) | टीजीव्ही (थ्रू ग्लास व्हाया) |
| सब्सट्रेट | मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन | विशेष प्रकारची काच (बोरोफ्लोट, कॉर्निंग, शॉट, इत्यादी) |
| छिद्राचा व्यास | ५–५० μm | २०–१५० μm |
| छिद्राची खोली | ३०–१०० μm | १००–४०० μm |
| इन्सुलेशन | अतिरिक्त इन्सुलेटिंग थर आवश्यक आहे | काच नैसर्गिकरित्या उष्णतारोधक असते |
| औष्णिक विस्तार गुणांक जुळणी | तांब्याच्या तुलनेत लक्षणीय फरक | तांब्याप्रमाणे, कमी औष्णिक ताण |
| प्रक्रिया खर्च | उच्च | तुलनेने कमी |
| अर्ज | लॉजिक/मेमरी ३डी स्टॅकिंग | एसआयपी, सेन्सर्स, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक पॅकेजिंग, अँटेना, एमईएमएस |
उच्च-कार्यक्षमता लॉजिक आणि मेमरी 3D स्टॅकिंगसाठी TSV हा मुख्य पर्याय राहिला आहे, तर SiP, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक इंटिग्रेशन, सेन्सर्स आणि RF उपकरणांमध्ये TGV चा वेगाने विस्तार होत आहे.
ग्लास सबस्ट्रेटचा आकार पॅनल-लेव्हल पॅकेजिंग (PLP) पर्यंत पोहोचल्यामुळे, TGV हे 5G कम्युनिकेशन, ऑटोमोटिव्ह रडार, AR ऑप्टिक्स आणि मिनी/मायक्रो LED पॅकेजिंगसाठी एक आदर्श इंटरकनेक्ट प्लॅटफॉर्म बनत आहे.
४. सिलिकॉनपासून ग्लासपर्यंत: प्रणाली स्तरावरील फायदे
काचेचा वापर हा केवळ एका सामग्रीचा पर्याय नाही; तर तो प्रणाली-स्तरावरील अभिकल्प तत्त्वज्ञानातील एक बदल दर्शवतो.
विद्युत कार्यक्षमता: लो डीके ग्लास सिग्नलमधील विलंब आणि विजेचा वापर लक्षणीयरीत्या कमी करते.
संरचनात्मक अखंडता: TGV मोठ्या क्षेत्राच्या पॅकेजिंगसाठी उच्च समतलता आणि कमी विरूपण प्रदान करते.
उत्पादन लवचिकता: व्हॅक्यूम PVD सह एकत्रित लेझर प्रक्रियेमुळे उच्च प्रक्रिया सुसंगतता आणि विस्तारक्षमता शक्य होते.
विशेषतः, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक एकत्रीकरणासाठी, काचेच्या ऑप्टिकल पारदर्शकतेमुळे अशा पॅकेजिंग डिझाइन शक्य होतात, जिथे सबस्ट्रेट केवळ इलेक्ट्रिकल इंटरकनेक्ट्सनाच नव्हे, तर वेव्हगाईड्स, लेन्सेस आणि सेन्सर विंडोजनाही आधार देतो, जे TSV वापरून साध्य करणे कठीण आहे.
व्ही. झेनहुआ व्हॅक्यूम टीजीव्ही सीड लेयर कोटिंग सोल्युशन
उपकरणांचे फायदे:
डीप व्हिया कोटिंग ऑप्टिमायझेशन: मालकीचे डीप व्हिया कोटिंग तंत्रज्ञान जे >१०:१ आस्पेक्ट रेशिओ असलेल्या ३० μm इतक्या लहान व्हिया हाताळण्यास सक्षम आहे आणि जटिल डीप व्हिया आव्हानांना सामोरे जाते.
विविध आकारांसाठी सानुकूल करण्यायोग्य: 600×600 मिमी, 510×515 मिमी किंवा त्याहून मोठ्या आकाराच्या काचेच्या सब्सट्रेट्सना सपोर्ट करते.
प्रक्रिया लवचिकता: विविध विद्युत आणि क्षरण प्रतिरोधक आवश्यकता पूर्ण करण्यासाठी Cu, Ti, Ni, Pt आणि इतर प्रवाहकीय किंवा कार्यात्मक पातळ फिल्म्ससोबत सुसंगत.
स्थिर कार्यक्षमता आणि सुलभ देखभाल: स्वयंचलित पॅरामीटर समायोजन आणि जाडीच्या एकसमानतेच्या रिअल-टाइम देखरेखीसाठी स्मार्ट कंट्रोलने सुसज्ज; मॉड्युलर डिझाइनमुळे देखभाल सुलभ होते आणि डाउनटाइम कमी होतो.
अनुप्रयोग व्याप्ती: TGV/TSV/TMV प्रगत पॅकेजिंगसाठी उपयुक्त, ज्यामुळे 10:1 गुणोत्तरासह खोल वाया सीड लेयर कोटिंग साध्य करता येते.
हा लेख यांनी प्रकाशित केला आहेव्हॅक्यूम कोटिंग उपकरणे निर्माता झेनहुआ व्हॅक्यूम
पोस्ट करण्याची वेळ: १६ ऑक्टोबर २०२५