유리 (TGV) 가공 기술을 통해 3D 패키징을 이해하는 기사
May 22, 2025
유리 관통 비아(TGV) 공정 기술을 통한 3D 패키징 이해 기사
"More than Moore"는 3D 스태킹을 활용하여 이종 집적을 가능하게 합니다. 평면 내 및 수직 상호 연결을 통해 여러 칩을 연결하고 시스템 레벨 통합 전략을 사용하여 폼 팩터 효율성을 크게 향상시킵니다. 수직 상호 연결 기술은 z축을 따라 차원적 스케일링을 확장하여 시스템 레벨 통합의 지속적인 발전을 이끌고 있습니다. 인터포저 비아 기술은 인터포저 기반 비아 우선 접근 방식을 통해 구현되며, 가장 유망한 3D 상호 연결 솔루션 중 하나로 자리 잡았으며, 첨단 패키징 분야에서 글로벌 연구 초점이 되었습니다.
과거에는 유리 기판이 홀 품질(예: 비아 형상, 표면 거칠기)을 달성하는 데 어려움을 겪어 설계자 및 최종 사용자의 신뢰성 요구 사항을 충족하지 못하여 첨단 패키징에서 유리 관통 비아(TGV) 채택의 중요한 병목 현상을 야기했습니다. 파운드리의 경우, 이 기술은 여전히 다음과 같은 분야에서 상당한 진전을 필요로 합니다:
- 고종횡비(AR > 50:1) 비아의 균일성 제어이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
- 의 최적화제조 중 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
- 완화고밀도, 고정밀 유리 구조화를 달성하기 위해 다음과 같은 첨단 방법에 대한 광범위한 연구가 수행되었습니다:
기계적 마이크로머시닝: 마이크론 규모의 비아 패턴 형성 가능
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 유리 리플로우: 표면 장력 기반 재형성을 통한 마스크리스 패턴 형성
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 집속 방전: 향상된 해상도를 위한 플라즈마 에칭
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ UV 경화성 포토레지스트 유리: 포토리소그래피를 통한 선택적 에칭
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 레이저 절제: 서브마이크론 정밀도의 비접촉 드릴링
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 레이저 유도 공정: 선택적 금속화 및 표면 개질
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기계적 마이크로머시닝이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 연성 흐름이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
취성 파괴를 나타내지 않는 것으로 널리 알려져 있습니다. 13 . 이러한 변형 메커니즘에서 영감을 받아 밀링, 마이크로 연삭, 마이크로 연삭 및 하이브리드 조합을 포함한 다양한 연성 지배 마이크로머시닝 기술이 개발되었습니다. 이러한 방법은 표면/표면하 손상을 최소화하여 정밀 유리 부품을 생산할 수 있습니다.연마제 분사 가공(AJM)
이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 마이크로 연마제이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
접촉력 감소(<10 N)최소 열 변형(
- <50°C)Si, 유리, Al₂O₃ 및 복합 재료와의 호환성
- 주요 공정 매개변수:
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이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 임계 범위이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
제트 각도 | 60°-80° | 비아 형상의 대칭성 |
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스탠드오프 거리 | 2-10 mm | 침식 효율 |
연마제 로딩 | 20-40 wt.% | 홀 일관성 |
노즐 직경 | 50-200 μm | 수평 해상도 제한 |
| 마스크 기반 AJM 구현 | |
이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
: 패턴화된 비아 UV 리소그래피(365nm 노출)
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ Al₂O₃ 연마제 분사 에칭:
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 달성된 TGV 직경: 600 μm (±5% 균일성)출력: 260 μm × 270 μm 테이퍼형 정사각형 비아
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- 성능 제한 사항(그림 X):
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이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 직경 가변성이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 표면 거칠기: 비아 입구에서 Ra > 100nm
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 가장자리 롤오버: 교차점에서 20-30 μm 측면 오버컷
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 기생 커패시턴스 증가(>15%)커패시턴스-전압(C-V) 이력 현상
전기 이동 민감성
- 이 분석은 3D 패키징 응용 분야에서 유리 관통 비아 신뢰성에 대한 SEMATECH의 연구 결과와 일치합니다.
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- 초음파 진동은
배열 팁 도구
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종횡비(깊이 대 직경)를 달성하면서 비아 형성을 가속화합니다.사례 연구(그림 X):
이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 도구 설계이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 공정 매개변수:
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 기판: 1.1mm 두께의 유리출력: 260 μm × 270 μm 테이퍼형 정사각형 비아
- 종횡비: 5:1(평균 깊이/직경)
- 에칭 속도: 6 μm/s
- 처리량: 비아당 ~4분
- 제한 사항 및 최적화:
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- 다중 팁 툴링은 배열 밀도를 증가시키지만(예: 10×10 배열), 실제 효율성 향상은 다음과 같은 요인에 의해 제한됩니다:
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: 팁 중첩은 초음파 진동 중 간섭을 유발합니다.
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 연마제 활용: 입자 탈락은 효과적인 절삭 수명을 감소시킵니다.
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ 열 관리: 고주파수(>20kHz)에서 누적 마찰열
- 이 접근 방식은 ~300개의 비아/시간을 달성하며 85%의 치수 일관성(σ < 5 μm)을 달성하여 기존 AJM보다 속도가 4배 빠르지만 도구 복잡성으로 인해 제한됩니다. 고처리량 응용 분야의 경우 이러한 병목 현상을 완화하기 위해 초음파 교반과 레이저 보조 집속을 결합한 하이브리드 시스템이 연구되고 있습니다.