作者：安徽華創(chuàng)鴻度光電科技有限公司

隨著AI、5G/6G對于芯片算力需求的爆發(fā)式增長，先進封裝的底層基礎(chǔ)正經(jīng)歷關(guān)鍵變革：傳統(tǒng)有機材料基板與硅基板的性能瓶頸日益凸顯，而玻璃基板憑借其低介電損耗、高平整度等卓越特性，正成為下一代封裝的重要方向。

玻璃基板封裝的核心技術(shù)為TGV（Through Glass Via），即穿過玻璃基板的垂直電氣互連。它能顯著提升高頻信號傳輸效率，減少封裝過程中的熱應(yīng)力問題，在射頻芯片、高端MEMS傳感器、高密度系統(tǒng)集成等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力，引發(fā)了全球產(chǎn)業(yè)界的研發(fā)與布局熱潮。

材料革新：玻璃基板生態(tài)群雄逐鹿

在這場材料變革浪潮中，全球產(chǎn)業(yè)鏈迅速響應(yīng)。國外以康寧、旭硝子、肖特等為代表的巨頭，憑借超薄玻璃、低熔點玻璃等王牌產(chǎn)品的領(lǐng)先優(yōu)勢主導(dǎo)著高端市場；國內(nèi)以彩虹、凱盛等為代表的企業(yè)也在加速技術(shù)研發(fā)與市場布局。據(jù)Global Growth Insights預(yù)測分析：2024年TGV基板市場規(guī)模約為1.29億美元，2033年有望增長至18.3億美元，2025-2033年復(fù)合年均增長率預(yù)計達34.2%。

表1：知名玻璃基板供應(yīng)商

圖1：Global Growth Insights預(yù)測分析數(shù)據(jù)。

產(chǎn)業(yè)爆發(fā)式增長與材料體系的多元化發(fā)展相互推動，同時倒逼TGV通孔加工工藝向更高的一致性標準演進。在此背景下，先進的加工能力正成為產(chǎn)業(yè)鏈競爭力的核心要素。

工藝核心：高精度成孔是決勝關(guān)鍵

TGV以高品質(zhì)硼硅玻璃或石英玻璃為基材，通過種子層濺射、電鍍填充、平坦化及RDL再布線等工藝實現(xiàn)三維互聯(lián)。其微通孔直徑通常為10~100 μm，單片晶圓需集成數(shù)百萬乃至千萬個金屬化通孔，以滿足電氣連接需求。

在這一復(fù)雜工藝體系中，TGV面臨三大核心挑戰(zhàn)：高精度成孔、高質(zhì)量金屬填充與高密度布線。其中，高精度成孔是后續(xù)工藝成敗的基礎(chǔ)，其質(zhì)量直接決定封裝結(jié)構(gòu)的性能與可靠性。

綜合比較各種成孔技術(shù)，激光誘導(dǎo)刻蝕法具有加工精度、深徑比控制、孔壁質(zhì)量和加工靈活性方面的綜合優(yōu)勢，被業(yè)界視為最具產(chǎn)業(yè)化潛力的方向。該方法具體分為兩個步驟：①激光改性：使用超快脈沖激光對玻璃進行選擇性改性，形成易刻蝕區(qū)域；②刻蝕通孔：利用化學(xué)刻蝕液對改性區(qū)域快速刻蝕，形成通孔。

表2：幾種TGV成孔技術(shù)的對比

圖2：激光誘導(dǎo)刻蝕法制作TGV通孔。

激光誘導(dǎo)刻蝕法融合了激光與化學(xué)刻蝕的雙重優(yōu)勢：既避免激光燒蝕可能導(dǎo)致的微裂紋與效率低下問題，又解決純化學(xué)刻蝕難以定向加工的局限。通過調(diào)控激光參數(shù)與刻蝕條件，可實現(xiàn)對通孔形貌的高精度控制，為后續(xù)高質(zhì)量金屬填充與高密度布線奠定堅實基礎(chǔ)，有力支撐TGV在高頻信號傳輸與高可靠性封裝場景中的規(guī)�；瘧�(yīng)用。

破局之道：自主可控的TGV解決方案

面對TGV技術(shù)產(chǎn)業(yè)化挑戰(zhàn)，華創(chuàng)鴻度推出基于“專用定制激光光源+自主可控刻蝕工藝”的完整解決方案，助力行業(yè)突破先進封裝工藝瓶頸。

在激光光源方面，華創(chuàng)鴻度定制開發(fā)的TGV專用超快激光器，具備飛秒級短脈寬、優(yōu)越光束質(zhì)量（M²＜1.2）與高脈沖穩(wěn)定性（＜2%），從源頭保障加工精度，最大限度降低熱影響。在刻蝕工藝方面，華創(chuàng)鴻度掌握全流程自主可控技術(shù)，可根據(jù)玻璃成分靈活調(diào)配專用刻蝕藥液。通過精準調(diào)控濃度、溫度與處理時間等參數(shù)，實現(xiàn)高深徑比（＞20:1）、低粗糙度（可控至1nm以下）的高質(zhì)量孔道制備。

圖3：華創(chuàng)鴻度TGV專用光源示意圖。

圖4：刻蝕后孔內(nèi)壁掃描電鏡圖。

該方案具備成孔速度快、無漏孔、孔徑一致性強、側(cè)壁粗糙度小，無崩邊、無微裂紋等優(yōu)勢，支持通孔或盲孔的靈活加工，孔形與錐度可控，滿足工業(yè)級大規(guī)模制造需求。高深徑比結(jié)構(gòu)有助于在有限空間內(nèi)實現(xiàn)更多互連通道，提升芯片集成密度與性能。

目前，該方案已成功制備出多項關(guān)鍵指標優(yōu)異的TGV樣品，展現(xiàn)出將玻璃基板理論優(yōu)勢轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品實效的強大量產(chǎn)能力，為先進封裝邁向更高性能與高可靠性提供了切實路徑。

TGV技術(shù)作為先進封裝的關(guān)鍵路徑，其產(chǎn)業(yè)化進程高度依賴于成孔工藝的成熟度。華創(chuàng)鴻度所專注的激光誘導(dǎo)刻蝕工藝，正是推動玻璃基板從“材料創(chuàng)新”走向“規(guī)�；瘧�(yīng)用”的核心環(huán)節(jié)。

案例分享：肖特BF33玻璃的TGV加工

肖特BF33是一種采用微浮法工藝制成的高硼硅玻璃，具有質(zhì)地均勻、表面平整和光學(xué)性能優(yōu)異等特點，是TGV應(yīng)用的理想基板材料之一。微浮法工藝確保其內(nèi)部成分與應(yīng)力分布高度均勻，為激光加工提供了穩(wěn)定基礎(chǔ)；優(yōu)異的化學(xué)穩(wěn)定性保障刻蝕過程的可控性與側(cè)壁質(zhì)量，而與硅相匹配的熱膨脹系數(shù)則有助于降低熱應(yīng)力，提升器件整體可靠性。

圖5：肖特BF33玻璃。（圖片來源：肖特官網(wǎng)）

這些特性使BF33成為TGV技術(shù)的優(yōu)質(zhì)基材，但其最終應(yīng)用效果仍高度依賴于成孔工藝的技術(shù)精度。

（1）在BF33上穩(wěn)定實現(xiàn)近垂直通孔

華創(chuàng)鴻度TGV成孔技術(shù)以“穩(wěn)定可控”為核心目標，通過“專用定制激光光源+自主可控刻蝕工藝”匹配BF33的材料特性，實現(xiàn)高一致性、高垂直度的通孔加工效果。

圖6：在肖特BF33玻璃上進行激光誘導(dǎo)TGV加工的玻璃正面（上）和玻璃背面（下）。

該技術(shù)通過優(yōu)化光束質(zhì)量、脈寬、掃描路徑等激光參數(shù)，能夠形成均勻精確的改性軌跡；結(jié)合自主刻蝕配方與動態(tài)控制技術(shù)，顯著提升縱向刻蝕選擇比，進而在實現(xiàn)快速通孔的同時有效抑制橫向刻蝕，穩(wěn)定制備出錐度僅為0°~2°的近垂直通孔。

圖7：肖特BF33玻璃蝕端面。

基于這種高度垂直的孔型結(jié)構(gòu)，配合光滑側(cè)壁形貌與無微裂紋的優(yōu)良特性，華創(chuàng)鴻度TGV技術(shù)不僅在深徑比與形貌完整性上表現(xiàn)優(yōu)異，也顯著提升了產(chǎn)品在微電子封裝與集成應(yīng)用中的一致性與良率，完全滿足5G、晶圓級封裝等高端領(lǐng)域?qū)ΣＡ�通孔批量化制造的嚴苛要求�?/p>

（2）關(guān)鍵加工成果與實測技術(shù)指標

基于上述技術(shù)路徑，華創(chuàng)鴻度在肖特BF33基材上展現(xiàn)出卓越的TGV加工能力，具體技術(shù)指標如下：

● 孔直徑≥10 μm；

● 可加工孔玻璃厚度100~1500 μm；

● 深徑比＞20∶1；

● 錐度0°（垂直通孔）；

● 精度±3 μm；

● 良率≤5 ppm；

● 支持多尺度密集孔一次成型；

● 支持不同型號玻璃。

圖8：肖特BF33玻璃的刻蝕端面。

相較于傳統(tǒng)鉆孔工藝，基于BF33的激光誘導(dǎo)刻蝕通孔，有效規(guī)避了微裂紋、碎裂及熱應(yīng)力問題，展現(xiàn)出卓越的結(jié)構(gòu)完整性和工藝一致性。

圖9：在肖特BF33玻璃上實現(xiàn)的TGV效果展示。

肖特BF33玻璃的優(yōu)異特性與華創(chuàng)鴻度的精密加工技術(shù)相得益彰，將材料潛力轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定可靠的加工成果，為高密度三維集成與先進封裝提供了理想的玻璃基互連解決方案。