유리기판의 제조 공정은 복잡한 단계로 구성되어 있으며, 이 과정에서는 Glass Core Substrate와 FC-BGA의 차이점이 두드러진다. 본 문서에서는 유리기판의 제조 공정을 자세히 살펴보며, 각 단계에서의 주요 과정을 설명하고 유리기판과 FC-BGA 간의 차이를 비교한다.
유리기판 제조 공정 개요
유리기판의 구성 요소
유리기판은 기본적으로 Glass Core와 Build-Up Layer로 나뉘며, 이 두 요소는 서로 다른 제조 공정을 거친다. Glass Core는 주로 Borosilicate와 Fused Silica(Quartz)로 구성되며, 회로를 연결하는 중요한 역할을 한다. Build-Up Layer는 절연체 기능을 하는 ABF(Adhesive Build-Up Film)로 구성되어 있으며, 이 층은 회로의 전기적 연결을 돕는다.
Glass Core의 제조 공정
Glass Core의 제조 과정은 여러 단계를 포함한다. 첫 번째 단계는 Glass Core를 준비하는 것으로, 이 과정에서는 적절한 재료를 선택하여 원하는 두께와 특성을 갖춘 Core Layer를 제조한다. 이 후 레이저 가공, 습식 식각, 시드층 도금 등의 과정을 통해 전기적 연결을 위한 Via를 형성하게 된다.
Core Layer와 Build-Up Layer의 제조 공정
Core Layer 제조 공정
Core Layer는 유리 기판의 중심부를 형성하며, 여러 제조 단계가 필요하다. 주요 단계는 다음과 같다.
1. Glass Core 준비
Glass Core의 준비 과정은 유리 기판을 형성하는 첫 단계로, 고순도 유리를 선택하여 기판을 제작한다.
2. 레이저 가공
레이저를 사용하여 Glass Core의 내부에 변형 영역을 형성한다. 이 과정에서 LIDE(레이저 유도 깊이 식각) 방식이 주로 사용된다.
3. 습식 식각
형성된 변형 영역을 기반으로 습식 식각 공정을 통해 관통홀을 생성한다. 이 과정에서 사용되는 식각액은 유리의 표면을 효과적으로 식각할 수 있는 화학 물질이다.
4. 시드층 도금
구리로 전기적 회로를 형성하기 위해, Glass Core의 표면에 시드층을 도금한다. 이 단계는 유리와 금속 간의 부착력을 높이기 위한 전처리가 필수적이다.
5. 포토레지스트 라미네이션
구리 패턴을 형성하기 위해 포토레지스트를 라미네이션하여 회로 패턴을 만들 준비를 한다.
6. 노광 및 현상
포토레지스트를 노광하고 현상하여 원하는 회로 패턴을 형성한다.
Build-Up Layer 제조 공정
Build-Up Layer는 Core Layer 위에 추가되는 절연체층으로, 여러 단계를 반복하여 형성된다. 주요 과정은 다음과 같다.
7. ABF 라미네이션
Build-Up Film을 코어 위에 라미네이션하여 절연층을 형성한다. 이 단계에서 Supporter Film은 제거된다.
8. 경화
라미네이션 후, 고온에서 경화하여 절연체의 특성을 강화한다.
9. 마이크로 비아 형성
Laser Drill을 사용하여 Microvia를 형성하여 전기적 연결을 위한 통로를 만든다.
10. 스미어 제거
Microvia 형성 후 잔여물인 스미어를 제거하여 표면의 조도를 형성한다.
11. 시드층 무전해 도금
무전해 도금을 통해 ABF 표면 위에 시드층을 형성한다.
12. 포토레지스트 라미네이션
Core Layer와 동일하게 Dry Film Resist를 라미네이션하여 회로 패턴을 형성하기 위한 준비를 한다.
13. 노광 및 현상
라미네이션된 포토레지스트를 노광하고 현상하여 회로 패턴을 형성한다.
14. 전기 동도금
형성된 포토레지스트 마스크를 기반으로 전기 도금을 진행하여 구리 회로를 생성한다.
유리기판과 FC-BGA의 차이점
Core Layer의 차별점
유리기판의 Core Layer는 Glass Core를 사용하여 TGV(Through Glass Via) 기술로 관통홀을 형성하는 반면, FC-BGA는 Prepreg와 Copper Foil을 사용하여 CNC Drill로 관통홀을 형성한다. 이로 인해 Glass Core는 더 높은 집적도를 제공할 수 있으며, 유리기판이 FC-BGA보다 더 미세한 회로 패턴을 만들 수 있는 이유가 된다.
Build-Up Layer의 유사성
두 기판의 Build-Up Layer는 모두 ABF를 사용하여 유사한 제조 과정을 거친다. 마이크로 비아를 형성하고 회로를 생성하는 과정은 거의 동일하다. 하지만, FC-BGA는 Core Layer에서의 차이로 인해 집적도에서 유리기판에 비해 낮은 성능을 보인다.
결론
유리기판의 제조 공정은 복잡하지만, 각 단계에서의 세부 과정을 이해하면 기판의 특성과 성능을 더욱 잘 이해할 수 있다. 유리기판은 Core Layer에서 TGV 기술을 활용하여 높은 집적도를 달성할 수 있으며, FC-BGA와 비교했을 때 더 나은 성능을 발휘할 수 있다. 이러한 차이점들은 최종 제품의 품질과 성능에 직접적인 영향을 미친다. 유리기판의 제조 공정에 대한 이해는 앞으로의 전자기기 및 반도체 패키징 기술 발전에 중요한 기초가 될 것이다.