中國粉體網訊 在現代電子技術的飛速發展中，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。
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，從而實現電氣連接和信號傳輸的技術。玻璃基板具有良好的電氣絕緣性、熱穩定性以及較低的介電常數等優點，非常適合應用于電子設備中。而通過在玻璃基板上實現通孔金屬化，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
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。在大規模生產中，需要精確控制電鍍的參數，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絡，將各個電子元件連接起來，實現它們之間的協同工作。
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金屬化的優勢
高頻性能優異：玻璃材料的低介電損耗和高介電常數特性，使得玻璃通孔金屬化技術在高頻應用中表現出色，能實現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。
封裝密度高：它能夠實現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。
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多層芯片垂直互連，提升集成密度，助力半導體行業邁向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據中心芯片，通過玻璃中介層實現高帶寬內存（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了低損耗信號傳輸。
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
醫療設備:在植入式醫療設備傳感器封裝、微創手術機器人等醫療領域，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金屬化技術就能發揮重要作用。
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
(中國粉體網編輯整理/月明)
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