(टीजीवी) प्रसंस्करण प्रौद्योगिकी के माध्यम से कांच के माध्यम से 3 डी पैकेजिंग को समझने के लिए एक लेख

May 22, 2025

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कांच के माध्यम से (टीजीवी) प्रसंस्करण तकनीक के माध्यम से 3डी पैकेजिंग को समझने के लिए एक लेख

"मोर देन मूर" ​ का लाभ उठाता है​3डी स्टैकिंग​​ को सक्षम करने के लिए ​​विषम एकीकरण​​ कई चिप्स का ​​in-प्लेन और वर्टिकल इंटरकनेक्शन​​ के माध्यम से, ​​सिस्टम-लेवल इंटीग्रेशन​​ रणनीतियों का उपयोग करके ​​फॉर्म फैक्टर दक्षता​​ में काफी वृद्धि होती है। वर्टिकल इंटरकनेक्ट तकनीक ​​z-अक्ष​​ के साथ आयामी स्केलिंग का विस्तार करती है, जो ​​सिस्टम-लेवल इंटीग्रेशन​​ में निरंतर प्रगति को बढ़ावा देती है। ​​थ्रू-इंटरपोज़र वाया तकनीक​​, ​​इंटरपोज़र-आधारित वाया-फर्स्ट दृष्टिकोण​​ के माध्यम से लागू किया गया है, सबसे होनहार 3डी इंटरकनेक्शन समाधानों में से एक के रूप में खड़ा है और उन्नत पैकेजिंग में एक ​​वैश्विक अनुसंधान फोकस​​ बन गया है।

ऐतिहासिक रूप से, ​​ग्लास सब्सट्रेट्स​​ को ​​छेद की गुणवत्ता​​ (जैसे, वाया ज्यामिति, सतह खुरदरापन) प्राप्त करने में चुनौतियों का सामना करना पड़ा जो डिजाइनरों और अंतिम उपयोगकर्ताओं की ​​विश्वसनीयता आवश्यकताओं​​ को पूरा करते थे, जो उन्नत पैकेजिंग में ​​ग्लास-थ्रू-वाया (टीजीवी)​​ को अपनाने के लिए एक महत्वपूर्ण बाधा उत्पन्न करता है। ​​foundries​​ के लिए, इस तकनीक को अभी भी इसमें महत्वपूर्ण प्रगति की आवश्यकता है:

  1. के लिए एकरूपता नियंत्रण ​​उच्च-पहलू-अनुपात (एआर > 50:1) वाया​​
  2. के अनुकूलन ​​ग्लास-मेटल इंटरफेस आसंजन​​
  3. का शमन ​​थर्मल-मैकेनिकल स्ट्रेस​​ निर्माण के दौरान

प्राप्त करने के लिए ​​उच्च-घनत्व, उच्च-सटीक ग्लास स्ट्रक्चरिंग​​, उन्नत विधियों पर व्यापक शोध किया गया है, जिनमें शामिल हैं:

  1. ​​मैकेनिकल माइक्रोमशीनिंग​​: माइक्रोन-स्केल वाया पैटर्निंग को सक्षम करता है
  2. ​​ग्लास रिफ्लो​​: सतह तनाव-संचालित पुनर्गठन के माध्यम से मास्कलेस पैटर्निंग
  3. ​​फोकस्ड डिस्चार्ज​​: बेहतर रिज़ॉल्यूशन के लिए प्लाज्मा एटचिंग
  4. ​​यूवी-क्योरेबल फोटोरेसिस्ट ग्लास​​: फोटोलिथोग्राफी के माध्यम से चयनात्मक एटचिंग
  5. ​​लेजर एब्लेशन​​: सब-माइक्रोन परिशुद्धता के साथ गैर-संपर्क ड्रिलिंग
  6. ​​लेजर-प्रेरित प्रक्रियाएं​​: चयनात्मक धातुकरण और सतह संशोधन

माइक्रोमशीनिंग तकनीकों का व्यवस्थित वर्गीकरण और विश्लेषण:​​

  1. ​​मैकेनिकल माइक्रोमशीनिंग​​
    मैकेनिकल माइक्रोमशीनिंग सबसे पारंपरिक और प्रत्यक्ष निर्माण विधि का प्रतिनिधित्व करता है, जो वर्कपीस से उजागर सामग्री क्षेत्रों को हटाने के लिए माइक्रो-कटिंग टूल या अपघर्षक एजेंटों का उपयोग करता है। यह व्यापक रूप से मान्यता प्राप्त है कि भंगुर सामग्री ​​नलिका प्रवाह​​ प्रदर्शित करती है, बजाय ​​भंगुर फ्रैक्चर​​ के जब कटिंग गहराई महत्वपूर्ण रूप से महत्वपूर्ण सीमा से नीचे रहती है
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    . इस विरूपण तंत्र से प्रेरित होकर, विभिन्न नलिका-प्रभुत्व वाली माइक्रोमशीनिंग तकनीकों को विकसित किया गया है, जिनमें ​​माइक्रो-टर्निंग​​, ​​milling​​, ​​drilling​​, और ​​माइक्रो-ग्राइंडिंग​​, उनके हाइब्रिड संयोजन के साथ। ये विधियाँ न्यूनतम सतह/उपसतह क्षति के साथ सटीक ग्लास घटकों के उत्पादन को सक्षम करती हैं।

​​अपघर्षक जेट मशीनिंग (एजेएम)​​
एक लागत प्रभावी एजेएम संस्करण के रूप में, अपघर्षक जेट मशीनिंग प्रभाव तंत्र के माध्यम से कठोर सामग्रियों को नष्ट करने के लिए उच्च वेग अपघर्षक-लदेन जेट (50-100 मीटर/सेकंड) का उपयोग करता है। प्रक्रिया ​​माइक्रो-अपघर्षक​​ (5-50 μm) गैस/पानी जेट में शामिल हैं, जो इस तरह के फायदे प्रदान करते हैं:

  • घटे हुए संपर्क बल (<10 N)
  • न्यूनतम थर्मल विरूपण (<50°C)
  • Si, glass, Al₂O₃, और कंपोजिट के साथ संगतता

​​मुख्य प्रक्रिया पैरामीटर:​​

पैरामीटर महत्वपूर्ण रेंज टीजीवी गुणवत्ता पर प्रभाव
जेट कोण 60°-80° वाया ज्यामिति की समरूपता
स्टैंडऑफ दूरी 2-10 मिमी क्षरण दक्षता
अपघर्षक लोडिंग 20-40 wt.% छेद की स्थिरता
नोजल व्यास 50-200 μm पार्श्व संकल्प सीमा

​​मास्क-आधारित एजेएम कार्यान्वयन​​
सब-10 μm रिज़ॉल्यूशन प्राप्त करने के लिए, शोधकर्ताओं ने दो-चरणीय एजेएम प्रक्रिया को अपनाया:

  1. ​​SU-8 फोटोरेसिस्ट मास्किंग​​: पैटर्न वाला वाया यूवी लिथोग्राफी (365 एनएम एक्सपोजर)
  2. ​​Al₂O₃ अपघर्षक जेट एटचिंग​​:
    • प्रक्रिया पैरामीटर: 0.5 एमपीए दबाव, 45° घटना कोण
    • प्राप्त टीजीवी व्यास: 600 μm (±5% एकरूपता)
    • सब्सट्रेट: 500 μm मोटा पाइरेक्स 7740 ग्लास

​​प्रदर्शन सीमाएँ (चित्र X):​​

  • ​​व्यास परिवर्तनशीलता​​: जेट विक्षेपण प्रभावों के कारण ±8% विचलन
  • ​​सतह खुरदरापन​​: रा > वाया प्रवेश द्वारों पर 100 एनएम
  • ​​एज रोलओवर​​: चौराहों पर 20-30 μm पार्श्व ओवरकट

जैसा कि निम्नलिखित आंकड़ों में दिखाया गया है, मैकेनिकल माइक्रोमशीनिंग लेजर-आधारित विधियों की तुलना में घटिया टीजीवी स्थिरता प्रदर्शित करता है। देखे गए आयामी उतार-चढ़ाव (σ > 15 μm) और प्रोफ़ाइल अनियमितता के माध्यम से सिग्नल अखंडता को कम कर सकते हैं:

  • बढ़ी हुई परजीवी समाई (>15%)
  • कैपेसिटेंस-वोल्टेज (सी-वी) हिस्टैरिसीस
  • इलेक्ट्रोमाइग्रेशन संवेदनशीलता

यह विश्लेषण 3डी पैकेजिंग अनुप्रयोगों में थ्रू-ग्लास वाया विश्वसनीयता पर SEMATECH के निष्कर्षों के अनुरूप है।

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अल्ट्रासोनिक कंपन ​​arrayed टिप टूल्स​​ को उच्च-आवृत्ति दोलन के तहत अपघर्षक कणों के साथ बातचीत करने में सक्षम करके मशीनिंग दक्षता को बढ़ाता है। उच्च-ऊर्जा अपघर्षक अनाज (जैसे, 1 μm SiC) ग्लास सब्सट्रेट को प्रभावित करते हैं, वाया निर्माण में तेजी लाते हैं, जबकि उच्च ​​पहलू अनुपात​​ (गहराई-से-व्यास) प्राप्त करते हैं।

​​केस स्टडी (चित्र X):​​