控制 TGV 玻璃基板的表面粗糙度,是因为它同时影响金属化质量和玻璃通孔(TGV)的成孔与刻蚀质量,而且粗糙度不是越低越好,要控制在合适范围。
粗糙度对金属层附着力的双向影响?
玻璃基板上要溅射金属种子层做布线和填孔,金属和玻璃的结合有一部分依靠表面微观起伏形成的机械锁合。
Ra 太大,表面过粗,金属层覆盖不良、附着力差、容易起皮。
Ra 太小,表面过于光滑,缺少让金属层咬入的锚定点,机械锁合减弱,附着力同样下降。
所以粗糙度对附着力是双向的,太大太小都不行,存在一个最优区间。对 CPO 用玻璃基板,这个范围一般是 Ra 0.2-0.5 nm(原子力显微镜测量)。
粗糙度过大会造成信号损耗?
粗糙度还影响高频信号质量。高频信号存在趋肤效应,电流集中在导体表面很薄的一层流动,界面粗糙度大会拉长电流路径、增加损耗。
TGV 玻璃基板多用于 CPO 这类几十 Gbps 的高速场景,这种附加损耗无法接受,所以 Ra 也不能太大。
金属化需要一定粗糙度、信号损耗又要求粗糙度尽量小,两者矛盾,取值只能取平衡。
粗糙度对 TGV 成孔和刻蚀的直接影响?
激光成孔时,粗糙度大的区域对激光能量吸收不均匀,孔口容易崩边。
湿法刻蚀时,粗糙表面会加速刻蚀液的局部侵蚀,导致孔壁粗糙度恶化。
因此,表面处理要在成孔之前完成,成孔之后不要再做大幅度的表面处理,否则会破坏已经做好的孔。
玻璃原片出厂时表面质量通常不错,但经过切割、减薄、抛光等工序后,表面粗糙度会变化。所以不能只信原片的数据,加工后要重新测量,并通过表面处理把粗糙度控制回合适范围。
表面处理主要有三种:
化学抛光(酸抛光),去除表面微裂纹,但容易使波纹度变差。
机械抛光(CMP),能精确控制 Ra,但成本高、效率低。
火焰抛光,高温使表面流平,能做到很低的粗糙度,但只适合小尺寸样品。
工程上最常用 CMP。
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