Through-glass via, ofta förkortat TGV, är en viktig kopplingsteknik som används inom avancerad förpackning, radiofrekvensenheter, MEMS, sensorer, optiska system och integration på wafer-nivå.
TGV-glasplattor innehålla vertikala hål eller ledande genomgångshål som sträcker sig genom glassubstratet. Dessa strukturer kan fungera som elektriska anslutningar, signalvägar, värmeavledningsvägar eller inriktningshjälpmedel, samtidigt som glasets elektriska isolering, dimensionsstabilitet och optiska egenskaper bibehålls.
Att köpa TGV-glasplattor kräver dock mer än att bara ange plattans diameter och via-storlek. Glasets sammansättning, plattans tjocklek, hålets geometri, avståndet mellan hålen, sidoväggarnas kvalitet, metalliseringsprocessen och inspektionsstandarden påverkar alla tillverkningsbarheten, tillförlitligheten och kostnaden.
I den här guiden beskrivs hur man väljer en leverantör av TGV-glasplattor och vilken teknisk information som bör ingå i en offertförfrågan.
Vad är en TGV-glasplatta?
En TGV-glasplatta är ett glassubstrat med hål som går helt igenom plattans tjocklek.
Beroende på användningsområdet kan genomgångshålen lämnas ofyllda eller beläggas, fodras eller fyllas helt med ledande metall.
En typisk tillverkningsprocess för TGV kan omfatta följande:
- Framställning av glasplattor
- Genom mönsterdefinition
- Bildning av genomgående hål
- Rengöring och behandling av sidoväggar
- Avsättning av fröskikt
- Metallbeläggning eller via-fyllning
- Ytslipning eller polering
- Bearbetning i omfördelningslagret
- Inspektion och elektriska provningar
TGV-strukturer kan användas för:
- Vertikal elektrisk sammankoppling
- Förpackning på wafer-nivå
- Fan-out-förpackning
- RF-moduler
- MEMS-förpackning
- Bildsensorer
- Optiska sensorer
- Mellanläggningsskikt
- Mikrofluida enheter
- Hermetiska förpackningskonstruktioner
- Tillämpningar av typen ”Antenna-in-package”
Den slutgiltiga TGV-specifikationen måste utformas utifrån enhetens elektriska, mekaniska, termiska och utrymmesmässiga krav.
Varför glas används för substrat med genomgående hål
Glas har en kombination av egenskaper som kan vara användbara inom halvledar- och förpackningstillämpningar.
Möjliga fördelar är bland annat:
- Elektrisk isolering
- Låga elektriska förluster
- Justerbar värmeutvidgningskoefficient
- God dimensionsstabilitet
- Slät yta på skivorna
- Optisk transparens
- Kompatibilitet med bearbetning av detaljerade strukturer
- Tillgänglighet i waferformat
- Lämplighet för RF- och högfrekventa tillämpningar
- Möjligheter för hermetiska förpackningskonstruktioner
Den exakta prestandan beror på glasets sammansättning och tillverkningsprocessen.
Det är inte alla glasplattor som lämpar sig för TGV-bearbetning. Materialet måste tåla bildning av genomgångshål, rengöring, metallisering, termisk cykling och efterföljande förpackning utan att det uppstår överdriven sprickbildning, skevhet eller delaminering.
1. Välj rätt glastyp
Valet av glas är ett av de första besluten som måste fattas i ett TGV-projekt.
Vanliga kategorier är bland annat:
- Borosilikatglas
- Aluminiumsilikatglas
- Smält kvartsglas
- Kvartsglas
- Alkalifritt glas
- Ljuskänsligt glas
- Glas för specialförpackningar
Varje material har olika elektriska, termiska, optiska och mekaniska egenskaper.
Borosilikatglas
Borosilikatglas används i stor utsträckning inom förpackningsindustrin samt i MEMS- och sensortillämpningar.
Bland de potentiella fördelarna kan nämnas:
- God termisk stabilitet
- Relativt låg värmeutvidgning
- Kompatibilitet med bearbetning på wafer-nivå
- God kemikaliebeständighet
- Finns i flera olika skivstorlekar
- Lämplighet för anodisk bindning i utvalda strukturer
Det kan komma i fråga för:
- MEMS-förpackning
- Trycksensorer
- Mikrofluida enheter
- Kondensatorer på wafer-nivå
- Mellanliggande strukturer
- Allmän utveckling av TGV
Aluminiumsilikatglas
Aluminiumsilikatglas kan erbjuda relativt hög mekanisk hållfasthet och värmebeständighet.
Det kan väljas för:
- Förpackning med hög packningsgrad
- Tunna glassubstrat
- Tillämpningar som kräver förbättrad mekanisk hållbarhet
- Strukturer som är känsliga för termiska cykler
- TGV-konstruktioner med tät delning
Den exakta sammansättningen bör granskas, eftersom olika aluminiumsilikatglas kan ha väsentligt olika elektriska och termiska egenskaper.
Smält kvartsglas
Smält kvarts kännetecknas av hög renhet, utmärkt optisk genomtränglighet och en mycket låg värmeutvidgningskoefficient.
Det kan vara lämpligt för:
- Optisk förpackning
- Fotonik
- Tillämpningar vid höga temperaturer
- Precisionssensorkonstruktioner
- Enheter med låg expansion
- Högfrekventa tillämpningar
Formning och metallisering på smält kvarts kan dock kräva specialiserade processer på grund av materialets hårdhet och ytkemi.
Alkalifritt glas
Alkalifritt glas är utformat för att minska föroreningar från rörliga joner.
Det kan komma i fråga för:
- Halvledarkapsling
- Bearbetning av bilddata
- Tillämpningar där natrium- eller kaliummigration spelar en avgörande roll
- Elektroniska konstruktioner med hög tillförlitlighet
När alkalihalten är av betydelse bör offertförfrågan ange den önskade kemiska sammansättningen eller den högsta tillåtna alkalikoncentrationen.
Ljuskänsligt glas
Ljuskänsligt glas kan mönstras och modifieras selektivt genom exponering och värmebehandling.
Det kan stödja:
- Komplexa mikrostrukturer
- Hål med hög täthet
- Hålrum och kanaler
- Integrerade mikrofluida funktioner
- Exakta tredimensionella strukturer
Leverantören bör bekräfta om den begärda profilen, tjockleken och sidoväggskvaliteten är förenliga med den valda ljuskänsliga processen.
Parametrar för val av glas
Köparen bör jämföra följande materialegenskaper:
| Materialparameter | Varför det är viktigt |
|---|---|
| Värmeutvidgningskoefficient | Påverkar stress under bindningsprocessen och termisk cykling |
| Glasövergångstemperatur | Påverkar förmågan att hantera höga temperaturer |
| Dielektricitetskonstant | Påverkar signalutbredning och impedans |
| Dielektrisk förlust | Viktigt för RF- och högfrekvensutrustning |
| Elektrisk resistivitet | Påverkar isoleringens prestanda |
| Värmeledningsförmåga | Påverkar värmeavledningen |
| Youngs modul | Påverkar styvhet och mekanisk belastning |
| Poissons tal | Används vid mekanisk modellering |
| Ytjämnhet | Påverkar bindningen och metalliseringen |
| Kemisk beständighet | Viktigt vid rengöring och ytbehandling |
| Optisk överföring | Nödvändigt för optiska tillämpningar och sensortillämpningar |
| Alkalihalt | Viktigt för utrustning som är känslig för föroreningar |
Glastypen bör väljas ut med hänsyn till förpackningsmaterial, metallkonstruktion och förväntad driftstemperatur.
2. Ange skivans diameter och tjocklek
Vanliga diametrar på TGV-skivor kan vara:
- 100 mm
- 150 mm
- 200 mm
- 300 mm
- Skräddarsydda runda underlag
- Rektangulära glaspaneler
Skivans diameter påverkar:
- Kompatibilitet mellan utrustning
- Maskdesign
- Hanteringsmetod
- Antal via
- Produktionskostnad
- Inspektionsmetod
- Förpackning och transport
Skivans tjocklek kan variera från tunna interposer-substrat till relativt tjocka förpackningsstrukturer av glas.
Den rätta tjockleken beror på:
- Krav på mekanisk hållfasthet
- Efter bildformat
- Förpackningens höjd
- Elkonstruktion
- Hanteringsmetod
- Bindningsstruktur
- Krav på slipning och polering
Tunt glas kan minska det erforderliga via-djupet och den elektriska vägsträckan, men det är svårare att hantera.
Tjockt glas kan ge större styvhet, men kan också leda till:
- Via bildningstid
- Via konisk övergång
- Svårigheter vid metallisering
- Fyllningstid
- Restspänning
- Totala bearbetningskostnader
Köparen bör ange både utgångstjockleken och den slutliga tjockleken efter slipning eller polering.
3. Ange via-diametern korrekt
Via-diametern är en av de viktigaste TGV-parametrarna.
En leverantör kan begära:
- Via-diameter på ovansidan
- Diameter på via på undersidan
- Minsta innerdiameter
- Nominell diameter
- Tolerans för rördiameter
Dessa värden kan variera om hålet har en konisk profil.
Till exempel kan en via som endast beskrivs som 50 μm tolkas på flera olika sätt:
- 50 μm på ovansidan
- 50 μm på undersidan
- 50 μm genomsnittlig diameter
- Minsta öppning: 50 μm
- 50 μm efter metallisering
- 50 μm före metallisering
I anbudsförfrågan måste det anges var diametern mäts och om måttet avser före eller efter metallpåläggningen.
Vanliga storlekskategorier för via-hål
TGV:s mått kan variera kraftigt beroende på användningsområdet.
| Via kategori | Allmän tillämpning |
| Stora genomgångshål | Mekanisk inriktning, vätsketillförsel eller sammankoppling med låg densitet |
| Medelstora genomgångshål | Standardförpackning och anslutning av sensorer |
| Små genomgångshål | Elektrisk ledningsdragning med hög täthet |
| Mikrovias | Interposers med fin delning och avancerad förpackningsteknik |
Ju mindre via-diametern blir, desto känsligare blir processen för:
- Skivans tjocklek
- Bildförhållande
- Avsmalning på sidoväggen
- Borttagning av skräp
- Kontinuitet i fröskiktet
- Jämnhet vid plätering
- Uppkomst av tomrum
- Inspektionskapacitet
Mindre genomgångshål innebär inte automatiskt en bättre konstruktion. Mått på genomgångshålen bör väljas utifrån elektriska krav och tillverkningsmöjligheter.
4. Utvärdera utifrån bildförhållandet
Bildförhållandet för en via definieras vanligtvis som:
Bildförhållande = skivans tjocklek ÷ via-diameter
Till exempel har en 500 μm tjock kiselplatta med ett 100 μm stort via ett bildförhållande på 5:1.
Ett högre bildförhållande kan möjliggöra mindre genomgångshål i tjockare kiselskivor, men det ökar också svårighetsgraden i tillverkningsprocessen.
Vias med högt längd-bredd-förhållande kan medföra utmaningar som rör:
- Hålbildning
- Jämnhet i sidoväggen
- Borttagning av skräp
- Rengöring
- Täckning av fröskiktet
- Metallplätering
- Nollkontroll
- Inspektion
- Elektrisk kontinuitet
Innan utformningen slutgiltigt fastställs bör inköparna försäkra sig om att leverantören har bevisad kapacitet för just följande kombination av:
- Glastyp
- Skivans tjocklek
- Via diameter
- Via pitch
- Via profilen
- Metalliseringmetod
En leverantörs minsta via-diameter kan endast gälla för tunt glas eller en begränsad via-täthet. Den bör inte betraktas som en universell kapacitet.
5. Definiera Via-profilen
TGV-hålen kan ha olika tvärsnittsprofiler.
Vanliga profiler är bland annat:
- Raka cylindriska genomgångshål
- Koniska genomgångshål
- Dubbelsidiga avsmalnande genomgångshål
- Vias i timglasform
- Koniska genomgångshål
- Trappstegsformade genomgångshål
- Vias med rundad ingång
Direkt via
Ett rakt genomgående hål har en relativt jämn diameter genom hela skivans tjocklek.
Möjliga fördelar är bland annat:
- Förutsägbar geometri
- Effektiv utnyttjande av substratytan
- Enklare elmodellering
- Lämpligt för tätt placerade element
Det kan dock vara svårare att metallisera raka hål med högt längd-bredd-förhållande på ett jämnt sätt.
Avsmalnande via
En avsmalnande via har olika diametrar på den övre och den undre ytan.
Möjliga fördelar är bland annat:
- Förbättrad åtkomst för avsättning av fröskikt
- Enklare plätering
- Minskad risk för ofullständig täckning av sidoväggen
- Förbättrad rengöring
Nackdelarna kan bland annat vara:
- Större ytöppning
- Minskad routingtäthet
- Olika elektrisk geometri
- Mer komplex måttkontroll
Hourglass via
En timglasprofil kan skapas genom att skivan bearbetas från båda sidor.
Detta kan minska det maximala borrdjupet från båda ytorna och kan möjliggöra användning av tjockare skivor.
Den centrala mötesplatsen måste övervakas för att undvika:
- Felinställning
- Begränsad innerdiameter
- Uppsamling av skräp
- Oregelbunden metallfyllning
- Elektrisk diskontinuitet
Ritningen bör visa hela genomgångshålets tvärsnitt, inte bara öppningen på ovansidan.
6. Bestäm viaavståndet och mönstret
Via-avståndet är avståndet mellan centrum på intilliggande via-hål.
Den minsta praktiska stigningen beror på:
- Via diameter
- Glastjocklek
- Genom bildningsmetoden
- Värmepåverkad eller modifierad zon
- Krav på glasbanans tjocklek
- Risk för sprickbildning
- Utformning av metallisering
- Avstånd mellan omfördelningsskikten
- Inspektionskapacitet
Köparen ska tillhandahålla följande:
- Stigning i X-riktningen
- Stigning i Y-riktningen
- Förskjutet eller inriktat mönster
- Avstånd mellan kant och via
- Avstånd mellan via-punkter
- Förbudszoner
- Inriktningsmärken
- Totalt antal via per kiselplatta
En hög via-täthet kan påverka:
- Waferns mekaniska hållfasthet
- Krigssida
- Jämnhet vid metallplätering
- Termisk påfrestning
- Handläggningstid
- Avkastning
- Enhetspris
Man bör tillverka en liten testserie innan man går vidare till en konstruktion med hög densitet på en hel kiselplatta.
7. Välj metoden ”Via Formation”
Det finns flera metoder som kan användas för att skapa genomgående hål i glas.
Vilken metod som är lämplig beror på:
- Glasets sammansättning
- Skivans tjocklek
- Via diameter
- Via densitet
- Kvalitetskrav för sidoväggar
- Krav på avsmalning
- Produktionsvolym
- Kostnadsmål
Möjliga metoder är bland annat:
- Laserbaserad bearbetning
- Laserbehandling följd av kemisk etsning
- Mekanisk borrning
- Ultraljudsbearbetning
- Slipbearbetning
- Plasmastödd bearbetning
- Fotolitografisk bearbetning av ljuskänsligt glas
- Kombinerade processer
Laserbaserad via-tillverkning
Laserbearbetning möjliggör flexibel mönsterbildning utan fysiska masker.
Möjliga fördelar är bland annat:
- Kan programmeras via platser
- Snabba designändringar
- Kompatibilitet med flera olika hålformer
- Lämplig för prototyp- och produktionsarbete
Några möjliga problem är bland annat:
- Värmepåverkade zoner
- Mikrosprickor
- Omgjutet material
- Sidoväggens ojämnhet
- Avsmalning
- Skrot
- Restspänning
Det slutliga resultatet beror på glastypen, laserparametrarna och efterbearbetningen.
Laserbehandling och laseretsning
I denna process behandlas utvalda områden av glaset innan de avlägsnas kemiskt.
Möjliga fördelar kan vara:
- Fina detaljer
- Minskade mekaniska skador
- Mönster med hög densitet
- Styrs via profiler
Viktiga aspekter att beakta är bland annat:
- Materialkompatibilitet
- Selektivitet vid etsning
- Sidoväggens ojämnhet
- Processens enhetlighet
- Rengöringskrav
Mekanisk eller slipande bearbetning
Mekaniska metoder kan vara lämpliga för större hål eller konstruktioner med lägre densitet.
De kan erbjuda:
- Enkel hantering
- Bra kontroll vid bearbetning av större detaljer
- Lämplighet för tjocka underlag
Man måste dock se till att mekanisk påfrestning och kantflisning hålls under kontroll.
Köparen bör inrikta sig på specifikationen för det färdiga hålet snarare än att ställa krav på en viss tillverkningsmetod, såvida inte själva processen är avgörande för produktens godkännande.
8. Fastställa kvalitetskrav för sidoväggar
Kvaliteten på sidoväggen påverkar metalliseringen, tillförlitligheten och den elektriska kontinuiteten.
Viktiga kontrollpunkter är bland annat:
- Sidoväggens ojämnhet
- Mikrosprickor
- Flisning
- Skrot
- Omgjutet material
- Värmepåverkad zon
- Ytförorening
- Inre förträngning
- Ojämn avsmalning
- Glasskador runt via-öppningen
En grov sidovägg kan förbättra den mekaniska vidhäftningen i vissa konstruktioner, men kan också orsaka:
- Avbrutna fröskikt
- Strömtäthetskoncentration
- Pläteringshålrum
- Ökat ledningsmotstånd
- Tillförlitlighetsrisker
I anbudsförfrågan bör den godtagbara kontrollmetoden och gränsvärdet för fel anges.
Möjliga metoder är bland annat:
- Optisk mikroskopi
- Tvärsnittsmikroskopi
- Konfokalmätning
- Svepelektronmikroskopi
- Röntgenkontroll
- Ytprofilometri
- Tredimensionell optisk mätning
9. Välj metalliseringsstruktur
TGV-metallisering kan innebära att man belägger via-sidoväggen, fyller via-hålet delvis eller helt med ledande material.
Vanliga strukturer är bland annat:
- Metallfoder i sidoväggen
- Konform metallbeläggning
- Delvis metallfyllning
- Fullständig kopparfyllning
- Fyllning med ledande pasta
- Metallfylld via med omfördelningsskikt
- Metallhättor på båda skivans ytor
Den korrekta strukturen beror på:
- Krävt elektriskt motstånd
- Strömbelastningsförmåga
- Signalfrekvens
- Värmekrav
- Mekanisk tillförlitlighet
- Förpackningens tjocklek
- Krav på ytplanhet
- Limningsprocess i senare led
10. Förstå metalliseringsprocessen
En typisk metalliseringsprocess kan omfatta följande:
- Genom rengöring
- Ytaktivering
- Deponering av vidhäftningsskikt
- Avsättning av fröskikt
- Galvanisering eller kemisk ytbehandling
- Genom fyllning eller beläggning av sidoväggarna
- Avskalning av metallytor
- Slipning eller polering
- Glödgning
- Bildning av omfördelningsskikt
- Elektriska provningar
Processen måste resultera i en sammanhängande metallbeläggning genom hela via-hålet.
Exempel på möjliga defekter vid metallisering är:
- Avbrott i fröskiktet
- Pläteringshålrum
- Sömmar
- Kopparhaltigt täcklager
- Ytgropar
- Genom blockering
- Dålig vidhäftning
- Delaminering av metall
- Sprickor orsakade av termisk påfrestning
- Ojämnt motstånd
11. Välj metallsystem
Koppar används ofta i ledande TGV-konstruktioner tack vare dess elektriska och termiska ledningsförmåga.
Beroende på konstruktionen kan även andra metaller eller skikt användas.
Exempel på material är:
- Koppar
- Titan
- Krom
- Nickel
- Guld
- Silver
- Volfram
- Ledande pasta
- Flerskiktade metallstaplar
En typisk metallstapel kan bestå av:
- Vidhäftningsskikt
- Barriärskikt
- Fröskikt
- Pläterad ledare
- Ytbehandlingsskikt
Köparen bör ange följande:
- Krav på ledarmaterial
- Material i vidhäftningsskiktet
- Krav på barriärskikt
- Slutlig ytbehandling
- Minsta metalltjocklek
- Maximalt motstånd
- Kompatibilitet vid limning
- Krav på korrosionsbeständighet
Leverantören bör också ha kunskap om efterföljande processer, till exempel:
- Trådbindning
- Flip-chip-lödning
- Lödning
- Termokompressionslimning
- Limning med ledande lim
- Bildning av omfördelningsskikt
12. Beläggning av sidoväggar jämfört med fullständig via-fyllning
TGV med beläggning på sidoväggarna
I en konstruktion med belagda sidoväggar täcker metall via-hålets innervägg, medan mitten förblir öppen.
Möjliga fördelar är bland annat:
- Mindre metallvolym
- Kortare pläteringstid
- Minskad belastning på metallen
- Lägre bearbetningskostnad
- Kan användas som öppen kanal
Möjliga begränsningar är bland annat:
- Högre elektrisk resistans än en helt fylld via
- Ökad känslighet för avbrott i beläggningen
- Mer omfattande elinspektion
- Begränsad strömbelastningsförmåga
Fullsatt TGV
En helt fylld via innehåller ledande material över större delen eller hela sitt tvärsnitt.
Möjliga fördelar är bland annat:
- Lägre elektriskt motstånd
- Högre strömkapacitet
- Bättre värmeledningsförmåga
- Möjlig förbättrad ytintegration
Möjliga utmaningar är bland annat:
- Längre pläteringstid
- Uppkomst av tomrum
- Inre sömmar
- Ökad termomekanisk belastning
- Ytligt täcklager
- Mer komplex slipning och polering
Köparen bör fastställa om kravet är:
- Konform beläggning
- Minsta väggtjocklek
- Procentuell delfyllning
- Fyllning utan hålrum
- Helt metallfyllning
- Planariserad metallyta
13. Begränsa termisk spänning mellan koppar och glas
Glas och koppar expanderar i olika takt vid temperaturförändringar.
Denna obalans kan orsaka spänningar kring via-hålet och kan leda till:
- Sprickor i glaset
- Kopparutskjutning
- Delaminering av metall
- Gränssnittsavskiljning
- Skivans skevhet
- Tillförlitlighetsfel vid termisk cykling
Stress beror på:
- Glasets värmeutvidgningskoefficient
- Via diameter
- Via pitch
- Skivans tjocklek
- Kopparvolym
- Glödgningsförhållanden
- Driftstemperaturområde
- Utformning av omfördelningsskiktet
Leverantören bör utvärdera hela materialkombinationen i stället för att betrakta glaset och metallen var för sig.
För tillämpningar som ställer höga krav på tillförlitlighet kan termisk cykling och tvärsnittsanalys krävas.
14. Ange ytmetallisering och omfördelningsskikt
I vissa projekt krävs metall endast inuti genomgångshålen. I andra krävs mönstrade metallbanor på en eller båda ytorna av kiselskivan.
Möjliga ytstrukturer är bland annat:
- Metallplattor
- Omfördelningslager
- Jordplan
- Antennkonstruktioner
- Fästringar
- Lödbara kontaktytor
- Trådbindningskontakter
- Galvaniserade kontaktytor
I anbudsförfrågan bör följande anges:
- Metallmönster på ovansidan
- Metallmönster på undersidan
- Metalltjocklek
- Linjebredd
- Radavstånd
- Mått på underlägget
- Ytbehandling
- Tolerans för inriktning mellan genomgångshål och anslutningspunkter
- Krav på passivering
- Limningsmetod
I ritningen ska det framgå om leverantören ansvarar för:
- Endast TGV-hålbildning
- Hålbildning och fröskikt
- Hålbildning och metallfyllning
- Kompletta TGV-lager samt omfördelningslager
- Slutlig tillverkning av interposer på wafer-nivå
15. Definiera skivans planhet, böjning och skevhet
TGV-bearbetning och metallpåföring kan förändra skivans geometri.
Viktiga dimensionella parametrar är bland annat:
- Total tjockleksvariation
- Båge
- Varp
- Lokal planhet
- Kantuteslutning
- Ytjämnhet
- Parallellism
Planhet är särskilt viktigt för:
- Litografi
- Wafer-bondning
- Tillfällig sammanfogning
- Bearbetning i omfördelningslagret
- Slipning
- Inspektion
- Automatiserad hantering av kiselskivor
Hög via-täthet och tjocka kopparkonstruktioner kan öka spänningen i kiselskivan.
Köparen bör ange om det gäller gränsvärden för båg och varp:
- Före bearbetning
- Efter via-bildning
- Efter metallisering
- Efter värmebehandling
- Vid slutleveransen
16. Fastställa krav på inspektion
En fullständig inspektionsplan för TGV kan omfatta flera nivåer.
Kontroll av inkommande glas
- Skivans diameter
- Tjocklek
- Total tjockleksvariation
- Längsgående och tvärgående trådar
- Ytjämnhet
- Kantvillkor
- Inspektion av repor och defekter
- Materialcertifiering
Genom besiktning
- Via diameter
- Öppning upptill och nedtill
- Avsmalningsvinkel
- Via pitch
- Positionsnoggrannhet
- Sidoväggens kvalitet
- Flisning
- Sprickinspektion
- Kontroll av blockerade via
Kontroll av metallisering
- Metalltjocklek
- Kontinuitet i fröskiktet
- Kontroll av tomrum
- Fyllnadsgrad
- Ytligt täcklager
- Adhesion
- Elektrisk resistans
- Isoleringsmotstånd
Slutlig inspektion av kiselskivor
- Skivans tjocklek
- Planhet
- Längsgående och tvärgående trådar
- Ytjämnhet
- Mått på underlägget
- Inriktning av omfördelningsskiktet
- Synfel
- Karta över kiselskivor
- Förpackningens skick
Kontrollnormen bör fastställas innan produktionen inleds.
17. Krav på elektriska provningar
Beroende på användningsområdet kan de elektriska provningarna omfatta följande:
- Kontinuitetstestning
- Via motstånd
- Isoleringsmotstånd
- Läckström
- Detektering av öppen krets
- Kortslutningsdetektering
- Testning i kedjekonfiguration
- Högfrekvenskaraktärisering
- Strömförande provning
Köparen bör ange följande:
- Maximalt motstånd per via
- Maximal variation i motståndet
- Minsta isolationsmotstånd
- Testspänning
- Testström
- Provtagningsnivå
- Format för wafer-karta
- Kriterier för godkänd/underkänd
Elektriska tester blir allt viktigare efter att metalliseringen eller bearbetningen av omfördelningsskiktet har slutförts.
18. Tillförlitlighetstestning
TGV-konstruktioner med hög tillförlitlighet kan kräva:
- Termisk cykling
- Förvaring vid höga temperaturer
- Temperatur- och fuktighetsprovning
- Testning av tryckkokare
- Provning av metallens vidhäftning
- Provning av bindningshållfasthet
- Mekanisk bockning
- Mätning av skevhet på wafer-nivå
- Tvärsnittsinspektion
- Testning av strömbelastning
Vilken tillförlitlighetsplan som krävs beror på den slutliga tillämpningen.
En RF-enhet, en optisk sensor och en fordonsmodul kan kräva olika kvalificeringskrav.
Leverantören bör förstå följande:
- Driftstemperaturområde
- Förvaringstemperaturintervall
- Process för paketering
- Förväntad livslängd
- Miljöexponering
- Krav på kvalifikationer
19. Prototyputveckling inför serietillverkning
TGV-projekt bör normalt inledas med en konstruktionsgranskning och en prototypfas.
En praktisk utvecklingssekvens kan omfatta följande:
- Materialval
- Granskning av via-layout
- Utvärdering av processens genomförbarhet
- Tillverkning av testkuponger
- Tillverkning av små matriser
- Test av metallisering
- Tvärsnittsinspektion
- Elektriska provningar
- Termiska tester eller tillförlitlighetstester
- Pilotproduktion med hela kiselskivor
Att direkt börja med ett tätt mönster som täcker hela kiselskivan kan öka utvecklingskostnaderna och göra det svårare att identifiera processproblem.
En testkupong kan användas för att utvärdera:
- Flera diametrar
- Olika via-klättringar
- Flera koniska vinklar
- Olika metalltjocklekar
- Beläggning på sidoväggarna jämfört med fullfyllning
- Variation i motståndet
- Termisk påfrestning
20. Hur man utvärderar en leverantör av TGV-glasplattor
En kvalificerad leverantör bör kunna redogöra för hela processen, inte bara för hålets minsta diameter.
Utvärdera följande områden:
Materialegenskaper
- Tillgängliga glastyper
- Skivornas diameter
- Tjockleksintervall
- Materialcertifikat
- Spårbarhet
- Inköp av specialtillverkat glas
Via-funktion
- Minsta och största diameter
- Stödda bildförhållanden
- Kapacitet för stigning
- Konisk styrning
- Positionstolerans
- Kvalitetskontroll av sidoväggar
- Inspektion av sprickor och flisningar
Metalliseringskapacitet
- Avsättning av fröskikt
- Adhesions- och barriärskikt
- Sidoväggsbeklädnad
- Delvis eller fullständig fyllning
- Förmåga att utjämna kopparskikt
- Metallisering av ytor
- Omfördelningslager
- Elektriska provningar
Kvalitetskapacitet
- Dimensionell mätteknik
- Tvärsnittsinspektion
- Röntgenkontroll
- Ytanalys
- Elektriska provningar
- Kartläggning av kiselskivor
- Spårbarhet i processen
- Inspektionsrapporter
Produktionskapacitet
- Prototyptjänst
- Provproduktion
- Serietillverkning
- Avkastningshantering
- Kapacitetsplanering
- Ledtidskontroll
- Förpackning och frakt
Teknisk support
- Granskning av tillverkningsanpassad konstruktion
- Granskning av ritningar
- Materialrekommendation
- Rekommendation av via-struktur
- Stöd för metallisering
- Tillförlitlighetsanalys
- Felanalys
Checklista för offertförfrågan gällande TGV-glasplattor
En korrekt offertförfrågan bör innehålla följande uppgifter.
Glassubstrat
- Glastyp
- Materialkvalitet
- Skivans diameter
- Utgångstjocklek
- Sluttjocklek
- Total tjockleksvariation
- Längsgående och tvärgående trådar
- Ytjämnhet
- Kantprofil
- Krav på optisk överföring
- Krav på värmeutvidgningskoefficienten
Via-dimensioner
- Via diameter
- Diameter vid övre öppningen
- Diameter på öppningen i botten
- Minsta innerdiameter
- Via djup
- Efter bildformat
- Konvinkel
- Via pitch
- Via positionstolerans
- Avstånd mellan kant och via
- Totalt antal via
- Genom mönsterritning
Genom kvalitet
- Maximal flisbildning
- Maximal spricklängd
- Sidoväggens ojämnhet
- Krav på avfallshantering
- Gräns för värmepåverkad zon
- Godkännande av blockerade leveranser
- Inspektionsmetod
- Provtagningsstandard
Metallisering
- Metallmaterial
- Vidhäftningsskikt
- Barriärskikt
- Fröskikt
- Beläggning på sidoväggarna eller heltäckande fyllning
- Krävd metalltjocklek
- Maximal hålstorlek
- Maximal via-resistans
- Ytbehandling
- Mönster för ovansidans dynor
- Mönster på undersidan av dynan
- Krav på omfördelningsskiktet
Test- och kvalitetsdokument
- Dimensioneringsrapport
- Materialintyg
- Karta över kiselskivor
- Tvärsnittsbilder
- Provningsrapport för elektrisk utrustning
- Rapport om pläteringstjocklek
- Rapport om längs- och tvärgående trådar
- Krav på tillförlitlighetstest
- Krav på spårbarhet
- Förpackningsspecifikation
Kommersiell information
- Antal prototyper
- Provkvantitet
- Årsprognos
- Önskat leveransdatum
- Målpris per enhet
- Incoterms
- Leveransadress
- Särskilda förpackningskrav
Vanliga misstag i anbudsförfrågningar
Köpare bör undvika att lämna in ofullständiga krav, till exempel:
- “Behöver en 200 mm TGV-skiva”
- “Via-storleken är 50 μm”
- “Behöver kopparmetallisering”
- “Vänligen lämna offert enligt ritningen” när inget tvärsnitt anges
Dessa krav definierar inte:
- Glasets sammansättning
- Skivans tjocklek
- Via-diameter upptill och nedtill
- Via pitch
- Avsmalning
- Metalltjocklek
- Beläggning av sidoväggar eller fullständig fyllning
- Elektrisk resistans
- Kvalitetsgodkännandekriterier
En ofullständig offertförfrågan leder oftast till en preliminär uppskattning snarare än en exakt produktionsoffert.
Vanliga frågor och svar
Vilket glas är bäst för TGV-skivor?
Det finns inget glas som är bäst i alla avseenden. Vilket material som är lämpligt beror på värmeutvidgning, dielektriska egenskaper, optiska egenskaper, bearbetningstemperatur, mekanisk hållfasthet och krav på vidhäftning.
Vad är den minsta diametern för en TGV-väg?
Den minsta diametern som kan uppnås beror på glastyp, skivans tjocklek, bildförhållande, via-avstånd och tillverkningsmetod. Kunder bör begära att leverantören visar att man har kapacitet att hantera just deras skivkonstruktion i sin helhet.
Kan TGV-hålen fyllas helt med koppar?
Ja, vissa TGV-strukturer använder fullständig kopparfyllning. Konstruktionen måste dock ta hänsyn till pläteringshålrum, termisk spänning, kopparutskjutningar, skevhet hos kiselskivor och ytplanering.
Är en avsmalnande TGV bättre än en rak TGV?
Ingen av profilerna är generellt sett bättre. Koniska genomgångshål kan förenkla deponering av korn och plätering, medan raka genomgångshål möjliggör högre ledningsdensitet. Det rätta valet beror på processen och den elektriska konstruktionen.
Vilka uppgifter behövs för att få en offert på TGV?
Leverantören behöver uppgifter om glastyp, skivstorlek, tjocklek, via-diameter, via-avstånd, antal via, via-profil, positionstolerans, metalliseringsstruktur, testkrav och orderkvantitet.
Kan en TGV-leverantör leverera enbart borrat glas utan metall?
Ja. Projekt kan köpa icke-metalliserat TGV-glas, wafer med fröbeläggning, delvis pläterade wafer eller helt metalliserade interposers. Den önskade processomfattningen bör tydligt anges.
Hur genomförs kvalitetskontrollen av TGV?
Vanliga metoder är bland annat optisk kontroll, tredimensionell mätning, tvärsnittsanalys, svepelektronmikroskopi, röntgenkontroll och elektriska provningar.
Vad orsakar hålrum i metallfyllda TGV:er?
Möjliga orsaker är bland annat ofullständig täckning av fröet, begränsningar på grund av geometrin, bristfällig rengöring, ojämn strömfördelning, gasansamling och olämpliga pläteringsförhållanden.
Varför är en prototyptillverkning viktig?
En prototyptestning utvärderar geometri, metalliseringens kontinuitet, resistans, spänningar i kiselskivan och tillförlitlighet innan köparen beslutar sig för produktion av hela kiselskivor eller storskalig produktion.
Slutsats
Att välja en leverantör av TGV-glasplattor kräver en grundlig genomgång av glassubstratet, via-geometrin, metalliseringsstrukturen och kvalitetskontrollprocessen.
De viktigaste inköpsparametrarna är bland annat:
- Glasets sammansättning
- Skivans diameter och tjocklek
- Genom diameter och bildförhållande
- Genom tonhöjd och mönster
- Sidoväggens kvalitet
- Koniskhet och positionstolerans
- Metalliseringmetod
- Metalltjocklek och fyllningskvalitet
- Elektrisk resistans
- Skivans böjning och skevhet
- Krav på besiktning och tillförlitlighet
En tekniskt fullständig offertförfrågan bör innehålla både en ovanifrånvy och en tvärsnittsritning av via-hålen.
Skicka information om glasmaterial, skivans diameter, tjocklek, via-mått, via-avstånd, krav på metallisering, antal och kontrollstandard till leverantören för en granskning av tillverkningsbarheten och en offert.