中国粉体网讯 在半导体产业不断追求高性能、小型化与低功耗的进程中，先进封装技术已成为关键突破点。其中，玻璃基板凭借一系列独特优势，从众多封装材料中脱颖而出，一跃成为国内外研究的重点对象，在先进封装领域掀起了一场新的技术革新风暴。
玻璃基板在封装领域的显著优势
卓越的平整度与光滑度：玻璃基板表面极为平整光滑，这一特性使其在高密度封装应用中展现出无可比拟的优势。相较于传统有机基板，玻璃基板能轻松支持更为精细的线路布局以及更小间距的晶粒排列。
出色的热稳定性：随着5G通信、人工智能等前沿技术的飞速发展，电子器件的功耗急剧增加，散热问题成为制约其性能提升的关键因素。玻璃基板在此方面表现卓越，在高温操作环境下，玻璃基板能够高效管理热量，有效避免电子元件因过热而出现的热失控现象以及性能衰减问题。
优良的高频特性：在高频和射频应用场景中，信号传输质量至关重要。传统封装材料因电介质损失较大，在信号传输过程中容易出现信号衰减和干扰等问题。而玻璃基板具有低损耗特性，能够显著减少信号传输过程中的衰减与干扰，保证信号的高质量传输。
TGV技术国内外研究进展
TGV技术是指以硼硅玻璃、石英玻璃等为基材,通过通孔或盲孔成型、种子层溅射、电镀填充等工艺来实现3D互连的关键技术，是玻璃基板应用于先进封装的关键技术。
国外研究：目前TGV的开发应用在欧美日成熟度最高，知名玻璃制造商康宁公司多年来一直致力于玻璃解决方案的研究,可提供超大尺寸的玻璃面板,为先进半导体封装提供带过孔的精密玻璃。AGC是全球领先的玻璃供应商,可以根据客户要求的图案在薄玻璃基板上制作通孔。LPKF公司研发的激光诱导深度蚀刻技术是一项在微系统中广泛应用的新技术,每秒可加工5000个通孔,最小孔径可达5μm。WOP是全球顶级的飞秒激光微加工供应商之一,在飞秒激光微加工方面可达亚微米级别的精度。其他的如日本江东电气、TECNISCO等也致力于TGV领域研究,为玻璃基板提供解决方案。
国内研究：厦门云天半导体可以在厚度50~500μm的玻璃上生产直径7μm的通孔,深宽比可达70∶1,锥度接近90°,可满足射频、光通信、米波等领域应用。沃格光电拥有玻璃基巨量微米级通孔的加工能力,最小孔径可至10μm,线宽小至8μm。成都迈科的核心TGV技术最小孔径可达7μm,深宽比为50∶1。其他的如大族半导体、帝尔激光等公司也在TGV加工领域有显著的成果及进展。
TGV技术难点
玻璃基板作为新兴的封装基板,TGV技术仍存在很多难点与挑战。
工艺难点:由于玻璃基板硬度高、脆性强，需要专门开发制造设备和工艺，避免破裂以及微裂纹等。同时需要开发新型键合技术,如低温玻璃-硅直接键合、玻璃-金属共晶键合等,以实现强健、低应力、高可靠性的界面连接。
散热问题:虽然玻璃基板热稳定性好,但其热导率较低,需要优化散热设计或采用新型热管理材料以应对高功率芯片的散热需求。
测试挑战:玻璃的透明度高且反射率与硅不同,因此为测试带来了独特的挑战,如依靠反射率来测量距离和深度可能会导致信号失真或丢失,从而影响测量精度。
成本挑战:玻璃基板的制造与加工成本目前高于传统有机基板，需通过技术创新和规模化生产降低成本,提高市场竞争力。
可靠性问题:与传统的有机基板相比,玻璃基板的长期可靠性信息相对不足,涵盖机械强度、耐热循环性、吸湿性、介电击穿和应力引起的分层等方面。解决这些挑战需要跨学科的合作和长期的研究投入。
参考来源:
梁天鹏.低损耗可光刻玻璃及通孔技术研究
刘丹.玻璃通孔成型工艺及应用的研究进展
Chen.Application of through glass via (TGV) technology for sensors manufac turing and packaging
(中国粉体网编辑整理/月明)
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