פרוסת TGV — חיבור דרך זכוכית
פרוסות TGV (חיבור דרך זכוכית) עם ויאסים קדוחים בלייזר ומטאליזציה עבור אינטרפוזרים מזכוכית ל-2.5D, mmWave AiP, אינטגרציית CoPoS ואינטרפוזרים פוטוניים. דרגות Borofloat 33, סיליקה מותכת וזכוכית נטולת אלקלי.
סקירה כללית
טכנולוגיית Through-Glass Via (TGV) היא המקבילה מזכוכית ל-Through-Silicon Via (TSV), ומאפשרת חיבורים חשמליים אנכיים דרך פרוסות זכוכית לאריזת 2.5D ו-3D. בשונה מסיליקון, זכוכית היא מבודד חשמלי (התנגדות > 10¹⁰ Ω·cm), מה שמבטל את הצורך בשכבת בידוד דיאלקטרית המחויבת בייצור TSV. קבוע דיאלקטרי נמוך (εr = 4.0–5.5) וטנגנס הפסד נמוך (tan δ < 0.005) של זכוכית מפחיתים גם את הנחת האות, מה שהופך אינטרפוזרי TGV לעדיפים על פני אינטרפוזרים מסיליקון ביישומי RF ו-mmWave.
GINECHIP מספקת פרוסות TGV בדרגות Borofloat 33, קוורץ סיליקה מותכת וזכוכית נטולת אלקלי, עם קוטר via מ-10μm עד 200μm ויחסי גובה-רוחב עד 10:1. שיטות יצירת ה-TGV שלנו כוללות תחריט עמוק מונחה לייזר (LIDE), פריקה חשמלית ממוקדת ואבלציה בלייזר פולסים קצרים במיוחד. כל ה-TGV עוברים מטליזציה בשכבות מחסום/זרע PVD ולאחריהן ציפוי חשמלי של Cu, עם גימור פני שטח Ni/Au אופציונלי. מטרולוגיה מקיפה — לרבות חתך SEM, התנגדות קלווין ב-4 נקודות וזיהוי חללים בקרני X — מבוצעת בכל מנה.
שיטות יצירת TGV
Laser-Induced Deep Etching (LIDE)
AR גבוהLIDE משתמש בתהליך דו-שלבי: שינוי לייזר פמטו-שנייה של הזכוכית ליצירת מסלול משתנה, ולאחריו תחריט כימי רטוב שמסיר באופן מועדף את החומר שהשתנה בלייזר. זה מפיק TGV עם דפנות חלקות ויחס גובה-רוחב גבוה (עד 10:1) עם מינימום סדקים מיקרוסקופיים ומאמצים שיוריים. תהליך LIDE תואם למצעי זכוכית בורוסיליקט, סיליקה מותכת ונטולת אלקלי בקוטר 100mm עד 300mm.
Focused Electrical Discharge
מהירות גבוההפריקה חשמלית ממוקדת (הידועה גם כעיבוד בפריקה חשמלית או חריטה כימית בעזרת ניצוץ) משתמשת בפריקה במתח גבוה בין אלקטרודת כלי לבין פני הזכוכית כדי להסיר חומר מקומית. שיטה זו מציעה את התפוקה הגבוהה ביותר (עד 1,000 vias לשנייה) בקוטר via של 50–200μm. מתאימה ביותר לאינטרפוזרי TGV בפיץ גס, שבהם התפוקה בעדיפות על פני גודל המאפיין המינימלי.
Ultrashort Pulse Laser Ablation
רב-תכליתיאבלציית לייזר פמטו-שנייה או פיקו-שנייה ישירה של זכוכית ללא תחריט רטוב לאחר מכן. משך הפולס הקצר במיוחד (< 1 ps) ממזער את אזור ההשפעה התרמית ואת הסדקים המיקרוסקופיים. שיטה זו מציעה את הגמישות הרבה ביותר בגיאומטריית ה-via — דפנות מחודדות, ישרות או מעוצבות — ותואמת לכל סוגי הזכוכית. התפוקה נמוכה מזו של LIDE או שיטות פריקה, אך מתאימה לאב-טיפוס ולייצור בכמויות קטנות.
מפרטים טכניים
| פרמטר | מפרט |
|---|---|
| חומר המצע | Borofloat 33, Fused silica quartz, AN100 alkali-free glass, Sapphire Al₂O₃ |
| קוטר | 100mm (4″), 150mm (6″), 200mm (8″), 300mm (12″) |
| שיטת יצירת TGV | Laser-induced deep etching (LIDE), Focused electrical discharge, Wet HF etching, Ultrashort pulse laser ablation |
| קוטר via | 10μm – 200μm (application-dependent) |
| עומק via | 100μm – 1,100μm (through-wafer) |
| יחס גובה-רוחב | Up to 6:1 (laser), up to 10:1 (LIDE), up to 3:1 (wet etch) |
| מרחק via | 50μm – 500μm (minimum pitch depends on diameter) |
| צפיפות via | Up to 10⁴ vias/mm² (10μm diameter, 50μm pitch) |
| זווית דופן | 88° ± 1° (laser), 89° ± 0.5° (LIDE) |
| חספוס דופן | < 200nm Ra (laser), < 100nm Ra (LIDE), < 50nm (wet etch + anneal) |
| מטליזציה | Cu (PVD seed + electroplating), Ti/Cu, TiW/Cu, Cr/Au, Cu/Ni/Au |
| שכבת בידוד | PECVD SiO₂ (100–500nm), ALD Al₂O₃ (50–100nm), polymer (BCB, SU-8) |
| התאמת מטליזציה | > 50% step coverage (PVD), > 90% (ALD barrier + CVD seed) |
| התנגדות via | < 100 mΩ (typical, 50×500μm via, solid Cu fill) |
| אריזה | Interleaved cleanroom paper, vacuum-sealed single-wafer cassette |
יישומים
פרוסות TGV הן אבן הבניין המרכזית של אינטרפוזרי זכוכית לאריזת 2.5D. הקבוע הדיאלקטרי הנמוך (εr = 4.0–5.5) וטנגנס ההפסד הנמוך (tan δ < 0.005) של זכוכית מפחיתים את הנחת האות בהשוואה לאינטרפוזרים מסיליקון, מה שהופך אותם לאידיאליים ליישומים דיגיטליים מהירים ו-RF. RDL רב-שכבתי משני צידי פרוסת ה-TGV מספק את מארג הניתוב הרוחבי בין צ'יפלטים, ערימות HBM ומצעי מארז.
ההפסד הדיאלקטרי הנמוך של מצעי זכוכית בשילוב חיבורי TGV מאפשר מעברי RF בהפסד נמוך מהאנטנה לשבב עיצוב האלומה. אינטרפוזרים מבוססי TGV למודולי אנטנה-באריזה של 5G mmWave (28/39 GHz) ו-6G (100+ GHz) משיגים הפסד החדרה < 0.5 dB לכל מעבר, טוב במידה ניכרת מחלופות מבוססות מצע אורגני.
ארכיטקטורת CoPoS (Chip-on-Panel-on-Substrate) נשענת על פאנלי זכוכית עם מטליזציית TGV כמצע האינטרפוזר. ה-TGV מספקים חיבור אנכי בין ה-RDL בצד הקדמי (ניתוב שבב-לשבב) לבין ממשק מצע המארז בצד האחורי. יצירת TGV ברמת פאנל על פאנלי זכוכית 510×515mm מאפשרת את יתרון התפוקה של פי 4.5 של CoPoS לעומת גישות ברמת פרוסה.
פרוסות TGV עם מובילי גל אופטיים משולבים (הכתובים בלייזר פמטו-שנייה בסיליקה מותכת) מאפשרות אינטגרציה משותפת של חיבורים חשמליים (TGV מלאי Cu) וחיבורים אופטיים (מובילי גל) על מצע זכוכית בודד. זה קריטי לאופטיקה באריזה משותפת (CPO), שבה יש לנתב גם אותות חשמליים וגם אותות אופטיים בין מנוע הפוטוניקה ל-ASIC המתג.
פרוסות TGV מספקות מעברים חשמליים אטומים וללא טפילות גבוהה לאריזת MEMS ברמת פרוסה. הבידוד החשמלי של זכוכית (התנגדות > 10¹⁰ Ω·cm) מבטל את הצורך בשכבות בידוד דיאלקטריות הנדרשות בפרוסות TSV מסיליקון, מפשט את תהליך הייצור ומפחית את קיבול המעבר הטפילי עבור חיישני MEMS קיבוליים.
חיבורי via דרך זכוכית בפרוסות בורוסיליקט או סיליקה מותכת מאפשרים חיבורים נוזליים בין שכבות מיקרו-נוזל בהתקני lab-on-chip ו-organ-on-chip. השקיפות האופטית של הזכוכית מאפשרת מיקרוסקופיית פלואורסצנציה בזמן אמת של תעלות הנוזל, בעוד שהאדישות הכימית מבטיחה תאימות לדגימות ביולוגיות ולמגיבים אגרסיביים.
איכות ומדידה
גיאומטריית via SEM/FIB
חתך SEM וכרסום FIB למדידת קוטר via, עומק, זווית דופן וחספוס דופן. בדיקה אופטית אוטומטית (AOI) ב-100% לדיוק מיקום via (±2μm) ואחידות קוטר via (±5%).
התנגדות via (קלווין 4 נקודות)
מדידת חרטום קלווין ב-4 נקודות על TGV בודדים ומבני בדיקה של שרשרת דייזי. התנגדות TGV < 100 mΩ (אופייני, via מלא Cu בגודל 50×500μm). תפוקת רציפות שרשרת דייזי > 99% בשרשראות של 1,000 vias.
בידוד / זרם זליגה
מדידת I-V בין TGV סמוכים ובין TGV לפני המצע. זרם זליגה < 1 nA בהטיית 5V עבור שכבת PECVD SiO₂ בעובי 200nm. התנגדות בידוד > 10¹⁰ Ω בין vias סמוכים.
בדיקת קרני X / CT
מיקרוסקופיית קרני X וטומוגרפיה ממוחשבת לזיהוי חללים ב-TGV מלאי Cu. אפס חללים > 5μm במילוי. בדיקת קרני X של פרוסה שלמה זמינה למנות ייצור.
חספוס פני שטח AFM
מדידת חספוס פני שטח לאחר CMP. דישינג Cu < 50nm, שחיקת זכוכית < 30nm. Ra לאחר CMP < 1nm להתאמה עם ליתוגרפיית RDL.
אינטרפרומטריית TTV / Bow / Warp
טופוגרפיה של פרוסה שלמה לאחר יצירת TGV ואחרי CMP. TTV ≤ 5μm, Bow ≤ 25μm עבור פרוסות זכוכית 200mm. קריטי לדרישות עומק המיקוד של ליתוגרפיית RDL לאחר מכן.
SEM חתך (EDS)
ספקטרוסקופיית קרני X באנרגיה מפוזרת (EDS) על חתכי TGV לאימות רציפות מחסום/זרע, איכות מילוי Cu וזיהוי היווצרות תרכובות בין-מתכתיות בממשק Cu/מחסום.
אמינות מחזורי חום
מחזורי טמפרטורה (-55°C עד +150°C, 1,000 מחזורים) לפי JEDEC JESD22-A104. שינוי התנגדות TGV לאחר מחזורים < 10%. אין התקלפות בממשקים Cu/זכוכית, Cu/שכבת בידוד או שכבת בידוד/זכוכית לפי בדיקת C-SAM.
בקשת הצעת מחיר לפרוסות TGV
ציין את סוג הזכוכית, קוטר ה-via, יחס הגובה-רוחב ודרישות המטליזציה שלך לקבלת הצעת מחיר מותאמת.