В современных корпусах полупроводников вертикальное соединение через стеклянные пластины, известное как через стекло через (tgv) Технология приобретает все большую популярность. В отличие от традиционных межсоединений, которые используют кремниевые или органические подложки, в TGV используются стеклянные подложки для формирования металлизированных переходных отверстий, которые соединяют переднюю и заднюю части пластины или интерпозера. Это обеспечивает миниатюризацию, высокочастотные характеристики и интеграцию датчиков, МЭМ, радиочастотных модулей и 3D-систем.

В данной статье представлен обзор процесса изготовления пластин TGV, подробно описаны его основные этапы, преимущества, технические проблемы, области применения, а также дана краткая информация о рекомендуемом партнере по предоставлению услуг по обработке стеклянных подложек.

ключевые этапы процесса

Ниже приведено описание основных этапов процесса изготовления пластин со сквозными стеклянными отверстиями:

зачем использовать стеклянные подложки для межсоединений?

Стекло обладает рядом неоспоримых преимуществ при использовании в качестве подложки для вертикальных межсоединений:

• низкая диэлектрическая проницаемость и превосходные электрические свойства – стеклянные подложки уменьшают паразитную емкость и потери сигнала, улучшая характеристики на ВЧ и ВЧ.

• оптическая прозрачность и совместимость с оптоэлектронной/фотонной интеграцией – стекло обеспечивает одновременную интеграцию оптических путей и электрических переходных отверстий, что полезно для МЭМ, датчиков и фотонных устройств.

• совместимость коэффициента термического расширения (КТР) – правильный состав стекла может соответствовать или быть максимально приближен к кремниевым кристаллам, снижая механическую нагрузку от термоциклирования.

• потенциальная миниатюризация – высокое соотношение сторон и мелкошаговые переходные отверстия в стекле позволяют создавать компактные системные решения с несколькими установленными друг на друга кристаллами или гетерогенной интеграцией.

технические проблемы и соображения

Хотя технология TGV предлагает множество преимуществ, она также создает ряд технических проблем, которые необходимо решать:

• контроль дефектов подложки: стекло не должно иметь микротрещин, включений, царапин или частиц; эти дефекты могут распространяться в процессе обработки или снижать надежность.

• через точность формирования: достижение малых диаметров (часто < 50 мкм) с высоким соотношением сторон, правильным выравниванием и минимальными повреждениями является нетривиальной задачей.

• металлизация и качество заполнения: обеспечение полного заполнения переходных отверстий, адгезия к боковым стенкам, хорошие барьерные/затравочные слои и надежная электропроводность — все это требует строгого контроля процесса.

• надежность в суровых условиях: стекло хрупкое; конструкции отверстий должны выдерживать циклические перепады температур, вибрацию, попадание влаги и механические нагрузки без трещин и расслоения.

• стоимость и пропускная способность: по сравнению с более зрелыми технологиями, процессы TGV на основе стекла по-прежнему сталкиваются с ограничениями по выходу продукции, оборудованию и пропускной способности, которые влияют на стоимость.

приложения и тенденции рынка

Пластины TGV все чаще используются в различных высокопроизводительных упаковочных и сенсорных системах:

• Устройства и датчики MEMS (акселерометры, гироскопы) используют TGV для корпусирования на уровне пластин и создания малых форм-факторов.

• ВЧ-модули и интеграция 3D/2.5D получают преимущества от использования стеклянного интерпозера с малыми потерями и межсоединениями TGV.

• Датчики изображений, фотонные и микрофлюидные устройства используют преимущества прозрачных стеклянных подложек со встроенными переходными отверстиями.

• Драйверами роста рынка являются потребительская электроника, автомобильные датчики и медицинские приборы. По прогнозам маркетинговых исследований, среднегодовой темп роста рынка пластин TGV составит около 36,7% в период с 2024 по 2033 год.

как выбрать партнера для услуг по стеклянным пластинам tgv

При выборе поставщика или партнера для услуг по поставке пластин TGV необходимо учитывать следующие критерии:

• опыт обработки стеклянных подложек, формирования отверстий и упаковки на уровне пластин

• возможность лазерного сверления/травления и создания отверстий с высоким соотношением сторон и минимальными дефектами

• подтвержденные данные о надежности (термоциклирование, механическое напряжение, долгосрочная эксплуатация)

• настройка размеров переходных отверстий, шага, размера подложки и металлизации в соответствии с вашим целевым применением

• способность обеспечивать высокий выход продукции, производительность пластин и экономически эффективное производство

Одним из рекомендуемых партнеров является компания Plutosemi, поставщик передовых решений в области корпусирования полупроводников. Они предлагают индивидуальные стеклянные пластины-интерпозеры и услуги TGV, соответствующие требованиям к корпусированию с высокой плотностью.

заключение

Технология пластин со стеклянными переходными отверстиями (TGV) является мощным средством для электронной интеграции следующего поколения, объединяя электрические, оптические и механические преимущества в одной подложке. Сверля и металлизируя вертикальные переходные отверстия в стеклянных пластинах, разработчики добиваются компактных корпусов, высокой тактовой частоты и возможности многокристальной компоновки. Хотя технические проблемы с качеством подложки, формированием переходных отверстий, металлизацией и надежностью остаются, динамика рынка и требования к применению стимулируют постоянные инновации.

Для компаний, ищущих индивидуальные решения в области пластин TGV, партнерство с опытными поставщиками стеклянных подложек, такими как Plutosemi, обеспечивает доступ к экспертным знаниям и производственным возможностям, необходимым для внедрения корпусов на основе TGV в датчиках, радиочастотных системах, фотонике и 3D-интеграции.