유리 기판은 전자기기에서 필수적인 부품으로 자리잡고 있으며, 고급 패키지에서의 활용도가 높아지고 있다. 하지만 유리 기판의 대량 생산 과정에서는 여러 가지 기술적 난제가 존재한다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 다양한 접근 방식과 혁신이 필요하다.
유리 기판의 열적 특성과 그로 인한 문제점
열전도율 및 열팽창계수의 차이
유리 기판의 열전도율은 1.1~1.7 W/mK로, 실리콘 인터포저의 130~150 W/mK와 비교할 때 매우 낮다. 이러한 차이는 열전달의 효율성을 저하시켜, 배선층의 열화 및 배선 저항 증가 문제를 발생시킨다. 또한, 유리의 열팽창계수(CTE)는 실리콘보다 변동성이 크기 때문에, 온도 변화에 따른 기판의 변형 문제가 더욱 심각해진다. 이러한 열적 특성은 전자 기기의 성능과 신뢰성에 직접적인 영향을 미친다. {asof_date} 기준으로, 이러한 문제를 해결하기 위한 새로운 재료와 공정 개발이 시급하다.
Cu Migration 및 배선 저항 증가
미세화에 따른 Cu Migration 문제는 유리 기판에서도 여전히 해결되지 않은 과제이다. Cu Migration은 배선 간의 절연성 저하를 초래할 수 있으며, 이는 전자 기기의 수명을 단축시키는 결과를 낳는다. 따라서 새로운 저유전 소재 개발과 함께, 수분과 산소를 차단할 수 있는 공정 확보가 필수적이다. 또한, Thermal shock에 의한 유리의 미세 균열 발생은 기판의 신뢰성 문제로 이어지기 때문에, 이러한 현상을 예방할 수 있는 대책이 필요하다.
대량 생산 공정 개선을 위한 전략
배선층 및 접합 강도 유지
유리 기판의 대량 생산 공정에서 Cu seed 증착 공정(ALD, PVD, PECVD)의 접합 강도를 유지하는 동시에 Thermal damage에 대응할 수 있는 신공정 개발이 필요하다. {asof_date} 기준으로, TGV(Through Glass Via) 공정의 낮은 수율 문제는 공정 개선의 시급함을 나타낸다. 이를 해결하기 위해, 접합 소재의 신뢰성을 높이는 새로운 공정 개발이 요구된다.
Glass Via Hole 내벽의 신뢰성 문제
Glass Via Hole의 내벽 접합 소재와 공정 개발은 또 다른 중요한 문제로, 이는 접착 신뢰성을 높이는 데 기여할 수 있다. {asof_date} 기준으로, 유리 기판에 내재된 초미세 Crack의 표면 에칭 처리 외에도 새로운 전처리 방법이 필요하다. 이러한 방법들은 유리 기판의 품질을 높이고, 대량 생산 과정에서 발생할 수 있는 결함을 최소화할 수 있다.
유리 기판의 안정성과 수익성 확보
핸들링 안정성 확보
유리 기판의 전체 공정에서 핸들링 안정성을 확보하는 것은 필수적이다. 이를 위해 리소그래피 공정의 핸들링 기술을 혁신하는 것이 중요하다. {asof_date} 기준으로, 전기 도금 욕조의 미세 교반 및 도금액 순환 난류에 의한 파손 문제를 해결할 수 있는 공정 개발이 필요하다. 특히, 유리 기판에 진동과 충격을 최소화하는 새로운 완충화 공정이 요구된다.
가격 문제 해결
유리 기판은 Organic 기판이나 베어 Silicon 기판보다 가격이 높다. 그러나 특성 및 공정 이슈를 해결하고 Yield 및 Throughput을 향상시키는 공급망 확보가 유리 기판의 성공을 좌우할 것이다. 따라서 가격 경쟁력을 높이기 위한 노력이 필요하다.
실행 가능한 대안 및 절차
대량 생산을 위한 실제 운용 절차
- 유리 기판의 열적 특성을 지속적으로 모니터링하여 최적의 성능을 유지한다.
- 신뢰성 있는 저유전 소재를 개발하여 Cu Migration 문제를 해결한다.
- 접합 소재의 신뢰성을 높이기 위한 연구를 지속하며, 새로운 공정 개발을 추진한다.
- 핸들링 기술을 개선하여 유리 기판의 안정성을 확보하고, 생산성을 높인다.
- 가격 경쟁력을 높이기 위한 생산 공정의 개선을 지속적으로 추진한다.
유리 기판 대량 생산의 효율성을 높이기 위한 체크리스트
| 추천 상황 | 막히는 지점 | 회피 팁 |
|---|---|---|
| 신뢰성 있는 저유전 소재 사용 | Cu Migration 문제 발생 | 신소재 개발에 집중 |
| 최적의 열적 특성 확보 | 열팽창계수 차이 | 유리의 종류 선택 조정 |
| 접합 신뢰성 확보 | 접합 소재의 품질 문제 | 신뢰성 검증 실험 수행 |
| 핸들링 기술 개선 | 파손 위험 증가 | 새로운 완충화 공정 개발 |
| 적절한 가격 책정 전략 수립 | 높은 생산 비용 | 비용 효율적인 생산 공정 도입 |
유리 기판의 대량 생산 과정에서 발생하는 문제를 해결하기 위한 노력은 계속되고 있으며, 효율적인 생산 공정과 기술 개발이 이루어져야 한다. 현재의 기술적 문제를 해결하는 것이 유리 기판의 성공적인 상용화로 이어질 것이다.