소개
바닥을 구리 포일로 막은 글라스 비아에서 측벽을 PDA로 친수화해 도금액 침투를 돕고, 바텀업 충진의 허용 전류밀도를 높여 도금 시간을 줄이는 공정 설계를 정리한 기술 자료다.
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요약
바닥이 막힌 비아는 도금액이 덜 스며들고 기포가 남아 높은 전류로 운전하기 어렵다. PDA로 측벽 접촉각을 낮추면 모세관 압력이 커져 액 침투가 쉬워지고, 허용 전류밀도가 2배가 되면 구리 석출 시간은 계산상 절반이 된다.
결론
글라스 비아를 빠르게 채우려면 전류밀도를 올려야 하지만, 바닥이 막힌 비아에서는 그 전에 비아 내부가 고르게 젖어야 한다. 도금액이 끝까지 스며들지 않거나 기포가 남으면 그 자리의 구리 성장이 멈추고, 전류를 올릴수록 충진 불균일이 커진다. 원본이 인용한 An et al.(2026)은 평면 시편에서 물 접촉각이 유리 35.27°, 구리 75.43°, 니켈 70.65°로 금속화 뒤 커졌고, 금속막이 있어도 보이드가 남던 비아가 진공 함침 뒤 젖은 상태로 도금하자 0.3–0.7 A/dm², 종횡비 6–10 조건에서 무보이드로 채워졌다고 보고했다. 쿨스의 설계는 측벽 젖음성 자체를 공정 변수로 삼는다. Cho et al.(2016)에서 구리 포일의 물 접촉각은 PDA 처리로 93°에서 46°로 낮아졌다. 원본은 같은 표면장력과 비아 반경에서 Young–Laplace 식(ΔP = 2γ cosθ / r)으로 접촉각 75°의 모세관 압력을 1로 놓으면 45°에서 2.73, 15°에서 3.73이 된다는 설계 계산을 보여 준다. 구조는 바닥 구리 포일이 음극과 도금 시작점이 되고, PDA는 측벽에만 입혀 도금액 침투와 구리·유리 계면 결합을 맡는 형태다. 측벽 스퍼터 없이 바닥에서 구리 충진 전면이 올라가는 자기연장 전착(SPEA) 바텀업 충진이다. PDA 코팅 농도, pH, 반응 시간을 실제 도금액에서 가장 잘 젖도록 맞추고, 무보이드 충진이 가능한 최대 전류밀도를 최적화 지표로 둔다. 생산성 효과는 패러데이 법칙 계산으로 제시한다. 같은 충진 깊이와 전류 효율에서 바텀업 성장 속도를 전류밀도 1 A/dm²당 13.2 µm/h로 두면, 허용 전류밀도가 1.5배일 때 석출 시간은 66.7%, 2배일 때 50%, 3배일 때 33.3%가 된다. 기준 0.7 A/dm²의 3배인 2.1 A/dm²는 깊이 300 µm 등의 조건에서 계산한 확산 한계 전류 2.6 A/dm² 안에 있다. 원본은 이 값들이 계산값이며, 효과를 같은 설비의 처리량 확대와 패널당 도금 가공비 절감으로 연결한다.
참고문헌
- 1. An, H., Park, S., Kim, Y., Lee, H., Kim, G., Lee, K., Lee, S., & So, H. (2026). Vacuum-assisted void-free copper filling of high-aspect-ratio through-glass vias for advanced interposers. Journal of Materials Research and Technology, 44, 1617–1626. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2026.08.005
- 2. Cho, I., Gong, S., Song, D., Lee, Y.-G., Ryou, M.-H., & Lee, Y. M. (2016). Mussel-inspired Polydopamine-treated Copper Foil as a Current Collector for High-performance Silicon Anodes. Scientific Reports, 6, 30945. https://doi.org/10.1038/srep30945
주제
- 도금
- 유리기판
