中國粉體網(wǎng)訊  在現(xiàn)代電子技術的飛速發(fā)展中，電子設備正朝著小型化、高性能化的方向不斷邁進。為了滿足這一趨勢，各種先進的技術應運而生，玻璃通孔（TGV）金屬化技術便是其中之一。

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TGV金屬化是什么？

TGV金屬化，簡單來說，就是在玻璃基板上制作出微小的通孔，并在這些通孔內填充金屬，從而實現(xiàn)電氣連接和信號傳輸?shù)募夹g。玻璃基板具有良好的電氣絕緣性、熱穩(wěn)定性以及較低的介電常數(shù)等優(yōu)點，非常適合應用于電子設備中。而通過在玻璃基板上實現(xiàn)通孔金屬化，能夠為芯片等電子元件提供高效的互連通道，極大地提升電子設備的性能。​

TGV金屬化的工藝步驟

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玻璃基板選擇與處理：首先要挑選合適的玻璃材料，像高品質硼硅玻璃或石英玻璃就常被選用，它們熱膨脹系數(shù)低，介電性能高。選好后，需對玻璃基板進行仔細清洗和預處理，保證其表面干凈、沒有缺陷，為后續(xù)工藝打下良好基礎。

通孔制作：這一步有多種微細加工技術可供選擇，比如噴砂、超聲波鉆孔、濕法刻蝕、深反應離子刻蝕（DRIE）、光敏刻蝕、激光刻蝕等。其中，激光誘導深度刻蝕（LIDE）是較為先進的方法，它能精準控制孔徑大小，高深寬比的通孔結構，同時還能讓側壁保持平滑，減少裂紋和粗糙度。

種子層沉積：在玻璃通孔內壁要沉積一層很薄的金屬種子層，一般采用濺射工藝。這層種子層的作用是為后續(xù)電鍍時銅或其他導電材料的附著提供基礎，就如同在土地上播下種子，為后續(xù)生長做準備。在半導體制造中，種子層的均勻性和質量對最終的金屬化效果至關重要。​

填充導電材料：通過電鍍工藝將銅等導電材料填入已做好的通孔內，形成垂直互連的導電路徑。這個過程必須保證通孔被完全填充，不能有空洞，否則會影響電氣性能。在大規(guī)模生產中，需要精確控制電鍍的參數(shù)，如電流密度、電鍍時間等，以確保每個通孔都能高質量地填充金屬。​

平坦化與去膜：完成電鍍后，要對表面進行化學機械平坦化（CMP）處理，去除多余的金屬，讓基板表面平整。之后還要去除相關的保護膜等。平整的表面有利于后續(xù)的電路連接和封裝等工藝，就像建造房屋時，需要先把地面平整好一樣。​

再布線與封裝連接：在玻璃基板上建立重新分布層（RDL），進行電路布局和引腳設計，以便與其他芯片或外部封裝元件連接。然后添加凸點（bump）或其他互連結構，如焊球，完成芯片間的電氣和機械連接。這一步就像是搭建一個交通網(wǎng)絡，將各個電子元件連接起來，實現(xiàn)它們之間的協(xié)同工作。​

單面盲孔電鍍TGV金屬化工藝流程  來源：《玻璃通孔技術的射頻集成應用研究進展》（喻甜等）

TGV金屬化的優(yōu)勢​

高頻性能優(yōu)異：玻璃材料的低介電損耗和高介電常數(shù)特性，使得玻璃通孔金屬化技術在高頻應用中表現(xiàn)出色，能實現(xiàn)高頻信號的低損耗傳輸。在5G通信設備中，信號傳輸頻率高，使用TGV金屬化技術可以有效減少信號損耗，提升通信質量。

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封裝密度高：它能夠實現(xiàn)多個芯片或電路元件的堆疊封裝，顯著提高了封裝密度，讓電子設備體積更小、重量更輕的同時，性能和可靠性還能得到提升。在智能手表等小型化電子設備中，就充分利用了這一優(yōu)勢，在有限的空間內集成更多功能。

成本效益較好：雖然前期投入可能較高，但從長遠看，由于提高了封裝密度和生產效率，降低了后續(xù)維護和更換成本，整體具有較高的成本效益。而且玻璃基板成本相對硅基板更低，進一步降低了成本。

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TGV金屬化的應用領域​

半導體封裝：通過玻璃基板上的微米級通孔實現(xiàn)多層芯片垂直互連，提升集成密度，助力半導體行業(yè)邁向3D集成與微型化。像英特爾等公司計劃將TGV金屬化技術應用于數(shù)據(jù)中心芯片，通過玻璃中介層實現(xiàn)高帶寬內存（HBM）與中央處理器（CPU）的低延遲連接，大幅提升帶寬。​

5G通信：其低信號損耗特性滿足5G毫米波通信對高頻器件的要求，可有效提高射頻模塊的信號完整性。例如，廈門大學于大全團隊利用該技術制備的毫米波封裝天線，通過多層玻璃晶圓堆疊實現(xiàn)了低損耗信號傳輸。​

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五層玻璃堆疊TGV封裝天線  來源：Su.Development of compact millimeter-wave antenna by stacking of five glass wafers with through glass vias

醫(yī)療設備:在植入式醫(yī)療設備傳感器封裝、微創(chuàng)手術機器人等醫(yī)療領域，玻璃的高絕緣性、耐腐蝕性以及TGV金屬化技術的精密性都具有獨特優(yōu)勢。比如在心臟起搏器等植入式設備中，可靠的電氣連接和良好的生物兼容性至關重要，TGV金屬化技術就能發(fā)揮重要作用。​

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參考來源:

喻甜.玻璃通孔技術的射頻集成應用研究進展

Yu.Development of embedded glass wafer fan-out package with 2D antenna arrays for 77 GHz millimeter-wave chip

Su.Development of compact millimeter-wave antenna by stacking of five glass wafers with through glass vias

(中國粉體網(wǎng)編輯整理/月明)

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