中国粉体网讯 随着5G通信、智能手机和人工智能的飞速发展，电子产品正朝着多功能集成、小型化和低成本的方向不断迈进。这一趋势要求不断提高电路密度、减小集成电路间距，以此提升集成度和信号传输速度。在摩尔定律逐渐放缓的今天，先进封装技术通过改变芯片连接距离和方式，成为提升芯片性能的关键力量。其中，2.5D转接板封装技术作为2D和3D封装之间的过渡方案，正受到越来越多的关注。
从2D到3D：封装技术的演进与挑战
传统的2D系统级封装在走线方面存在明显局限，容易导致产品带宽有限、体积较大，难以满足高性能设备的需求。而3D硅封装技术虽然具备低功耗、带宽宽的优势，却因成本过高，在工艺研发、可靠性设计和散热设计等方面面临诸多挑战，大规模应用受到限制。
为了平衡性能与成本，2.5D封装技术应运而生。它通过将多种芯片与器件装配在中介层上，利用走线实现芯片间水平与垂直信号的相互连接，既突破了2D封装的性能瓶颈，又避开了3D封装的高成本难题。中介层作为2.5D封装的核心，按材料可分为有机、玻璃、陶瓷和硅中介层四类，不同材料的特性直接影响着封装技术的表现。
不同中介层材料的比拼
有机中介层以有机树脂和玻璃纤维为主要材料，制造成本低、工艺流程简单，但散热性较差，且随着层数增加，翘曲问题会愈发严重，难以应用于高性能产品领域。
目前，硅中介层技术相对成熟稳定，已在生产中大量应用。但它存在明显短板，在高频条件下，信号串扰和插损显著，导致可靠性下降，且价格较高，限制了其应用范围。
陶瓷中介层采用AlN和Al₂O₃等陶瓷材料，具备优良的绝缘性和机械性能，其中AlN陶瓷还具有低热膨胀系数、高电阻和高导热性等优势。然而，陶瓷材料加工需要静压粉末压制，不仅成本高昂，效率也很低，大规模生产困难。
在这样的背景下，玻璃中介层逐渐走进人们的视野。尤其是玻璃通孔（TGV）技术，作为硅通孔（TSV）的替代方案，被视为下一代3D集成的核心技术，展现出巨大的发展潜力。
玻璃材料之所以能成为中介层的理想选择，源于其独特的物理和化学特性。它是一种透明材料，便于加工过程中内部结构的检查和光学连接；具有良好的热稳定性，在高温下不易变形；表面平整度高，能够形成高密度的通孔和信号走线；且热膨胀系数可调节，能根据特定产品要求选择合适性能的玻璃材料。
玻璃中介层的实践与应用
近年来，国内外科研机构和企业在玻璃中介层技术的研发与应用上取得了一系列成果。
2019年，IWAI等专家利用多层玻璃基板技术制作多芯片封装系统，通过激光诱导玻璃变性、湿法刻蚀等技术形成种子层，再结合半加成法工艺设计走线方案，最终实现了多芯片组件的装配。
多芯片封装系统工艺流程以及基于玻璃基板的多芯片组件 来源：IWAI.Multilayer glass substrate with high density via structure for all inorganic multi-chip module
2020年，厦门云天半导体科技公司开发的77GHz汽车雷达芯片组件，采用嵌入式玻璃扇出技术，在180μm厚的玻璃晶圆中制作玻璃腔，将芯片嵌入其中，有效保护了芯片底部，提升了封装性能。
2024年，电子科技大学成功开发出采用系统级封装技术和TGV工艺的超宽带双频段射频T/R微系统，通过堆叠六层无碱玻璃实现多层结构，进一步拓展了玻璃中介层在高性能微系统中的应用。
结语
在电子产品不断追求高性能、小型化的浪潮中，2.5D封装技术扮演着承上启下的重要角色。而玻璃中介层凭借其优异的高频性能、良好的绝缘性、可调节的热膨胀系数以及相对较低的成本，正逐渐成为2.5D封装技术的核心选择。随着相关工艺的不断成熟和创新应用的持续涌现，玻璃中介层有望在未来的先进封装领域发挥更加关键的作用，为电子设备的性能突破提供有力支撑。
参考来源:
谢迪.基于TGV工艺的三维集成封装技术研究
刘德喜.TGV技术在微波领域的应用与挑战
卢茜.玻璃基三维集成技术在宽带射频领域的应用
IWAI.Multilayer glass substrate with high density via structure for all inorganic multi-chip module
(中国粉体网编辑整理/月明)
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