소개
유리 관통비아 금속화에 쓰이는 금속산화물 접착층 기반 무전해 구리에서, 유리 접착과 별도로 확인해야 할 구리 시드 내부 결함과 열처리 영향을 논문과 특허로 검토한 기술 자료다.
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요약
금속산화물 접착층은 유리와 구리의 접착을 확보하지만, 무전해 구리 시드 내부의 수소 기포와 나노 보이드는 별도의 파괴 경로가 될 수 있다. 문헌은 300 nm 시드의 초기 100 nm에 보이드가 몰리고 욕 온도가 높을수록 커진다고 보고한다.
결론
유리 관통비아(TGV) 금속화에서 금속산화물 접착층은 유리와 구리 사이의 접착을 맡는다. 이 자료는 상용 공정 두 가지, 우에무라 MOSL과 아토텍 VitroCoat를 공개 논문과 특허로 대조하면서 검토 대상을 세 층으로 나눈다. 산화물과 유리의 계면, 산화물층 자체, 그리고 그 위 무전해 구리 시드의 내부와 경계다. 산화물 표면의 결정립 크기(20–50 nm)와 산화물 막 두께는 서로 다른 값이며, 접착이 확보되어도 구리 시드 내부의 건전성은 따로 확인해야 한다는 것이 출발점이다. 구리 시드 내부에 대해서는 두 논문을 근거로 든다. Nakahara(1988)는 무전해 구리 막 전반에 퍼진 2–30 nm의 작은 기포와 입계의 약 200 nm 기포를 관찰하고, 보이드 합체에 의한 연성 파괴 모델로 연성 저하를 설명했다. 150 °C 후열처리는 수소 방출로 수소 압력에 기인한 연성 저하를 일부 회복시킨다. Hsieh et al.(2025)은 FR4 위 Cu/무전해 Cu/Cu 적층 모델에서 300 nm 시드의 보이드를 TEM으로 관찰해, 보이드가 초기 100 nm에 몰리고 욕 온도를 22 °C에서 37 °C로 올리면 초기 하부층의 보이드 분율이 1.3%에서 6.1%로, 최대 크기가 8.7 nm에서 33.7 nm로 커진다고 보고했다. 자료는 이 시편이 TGV 공정을 직접 시험한 것은 아니라고 밝히고, 잔류 보이드를 열·기계 하중에서 균열 개시 후보로 보는 것은 공학적 해석이라고 구분한다. 산화물 계면과 미세 비아 코팅에 대해서는 특허와 2015년 학회 논문을 함께 본다. 후속 특허는 후열처리 중 구리가 산화물층을 지나 유리 표면으로 이동해 접착이 떨어질 수 있다고 적고, 구리막에 Ni 등을 더하는 대응과 그에 따른 비저항·전해도금 균일성 부담을 함께 설명한다. 2015년 논문은 같은 비아 형상에서 피치에 따라 막힘 비율이 달라진 결과와 더 큰 비아의 무막힘 결과를 함께 실었으며, 자료는 이를 당시 실험 결과로 한정한다. 결론은 양산 판단에 접착력과 시드 건전성이 모두 필요하다는 것이다. 전기적 연속성, 초기 박리 강도, 장기 기계 신뢰성은 서로 다른 판정 항목이며, 자료는 이 근거만으로 특정 업체의 양산 가능성이나 모든 무전해 구리의 파괴를 단정할 수 없다고 밝힌다.
참고문헌
- 1. Nakahara, S. (1988). Microscopic mechanism of the hydrogen effect on the ductility of electroless copper. Acta Metallurgica, 36(7), 1669–1681. https://doi.org/10.1016/0001-6160(88)90234-9
- 2. Hsieh, M., Zhang, Z., Nishijima, M., Okumura, R., Seto, H., Nishikawa, H., & Suganuma, K. (2025). Mechanism of void growth in electroless copper plating layer of microvias in high-density interconnect packaging substrates. Journal of Materials Science: Materials in Engineering, 21(1), 5. https://doi.org/10.1186/s40712-025-00374-w
- 3. Liu et al. (2015). IMAPS 2015 학회 발표 논문(VitroCoat 공정).
- 4. US20260226629A1 (우에무라 출원 특허).
주제
- 유리기판
- 도금
