ONTO--LPKF_分析TGV技術在先進封裝應用

☘️ Article

• [[2025-12-23_Rigorous-Analysis-of-TGVs_SemiDigest_Oct25.pdf]]

✍️ Abstract

• 這份由 Onto Innovation 與 LPKF 合作的技術報告，深入探討了先進封裝從有機基板轉向玻璃核心基板的關鍵轉折點。

核心觀點：為什麼現在關注玻璃基板？

• 先進封裝為了追求更高的互連密度 (Line/Space < 1.5µm) 與效能，正逐漸面臨有機基板的物理極限。
• 玻璃核心基板 (Glass Core Substrates) 因具備優異的機械強度、平坦度與電氣特性，成為下一世代高效能運算封裝的首選材料。
• 根據預測，至 2030 年該市場規模將達 2.75 億美元。

技術挑戰：玻璃通孔 (TGV) 的精密工藝

• 玻璃基板雖好，但其「脆性」為製造過程帶來巨大挑戰。
• TGV (穿過玻璃的垂直互連) 是成敗關鍵：
  • 結構完整性風險：微小的裂痕或應力可能在後續製程中擴大為致命缺陷。
  • 幾何精度要求：通孔的頂部、底部與腰部直徑 (Critical Dimensions) 必須嚴格控制。若側壁過於陡峭或呈現倒錐狀，將導致金屬填充不完全或產生空洞。
  • 常見缺陷：包括 TGV 遺失、蝕刻不完全、金屬化後破裂以及平坦化過程中的過度拋光。

突破性解決方案：LIDE 技術

• 為了克服傳統機械鑽孔或雷射燒蝕的缺點，LPKF 開發了 LIDE (Laser Induced Deep Etching) 混合製程：
  • 兩階段製程：首先使用超短脈衝雷射對玻璃內部進行改質 (不移除材料)，接著進行濕式化學蝕刻。
  • 高速精準：雷射改質區域的蝕刻速率比未改質區域快 100 倍。
  • 品質優勢：能形成深且窄、側壁光滑的通孔，且無熱影響區 (HAZ)、無微裂痕、無熔融碎屑。

關鍵成功要素：全流程製程控制

• 單靠先進的成孔工具不足以確保量產，Onto Innovation 提出從頭到尾的檢測與計量策略：
  • 進料檢測：在製程開始前，必須確保玻璃面板無夾雜物、刮痕，且厚度均勻。
  • 製程中監控：
    • 成孔後：檢測殘留顆粒與微裂痕，測量通孔位置精度。
    • 金屬化後：使用 3D 計量監控電鍍填充狀況 (避免空洞或過度電鍍)。
  • 數據驅動良率：利用自動缺陷分類與良率管理軟體，縮短分析時間，建立即時反饋迴路以優化製程參數。

結論

• 解鎖玻璃基板潛力的關鍵，在於「整合」。唯有將 LIDE 這類創新的成孔技術，與嚴謹的次微米級檢測及大數據分析相結合，製造商才能建立穩健、可重複且高良率的量產製程。