中國粉體網訊 在半導體產業不斷追求高性能、小型化與低功耗的進程中，先進封裝技術已成為關鍵突破點。其中，玻璃基板憑借一系列獨特優勢，從眾多封裝材料中脫穎而出，一躍成為國內外研究的重點對象，在先進封裝領域掀起了一場新的技術革新風暴。
玻璃基板在封裝領域的顯著優勢
卓越的平整度與光滑度：玻璃基板表面極為平整光滑，這一特性使其在高密度封裝應用中展現出無可比擬的優勢。相較于傳統有機基板，玻璃基板能輕松支持更為精細的線路布局以及更小間距的晶粒排列。
出色的熱穩定性：隨著5G通信、人工智能等前沿技術的飛速發展，電子器件的功耗急劇增加，散熱問題成為制約其性能提升的關鍵因素。玻璃基板在此方面表現卓越，在高溫操作環境下，玻璃基板能夠高效管理熱量，有效避免電子元件因過熱而出現的熱失控現象以及性能衰減問題。
優良的高頻特性：在高頻和射頻應用場景中，信號傳輸質量至關重要。傳統封裝材料因電介質損失較大，在信號傳輸過程中容易出現信號衰減和干擾等問題。而玻璃基板具有低損耗特性，能夠顯著減少信號傳輸過程中的衰減與干擾，保證信號的高質量傳輸。
TGV技術國內外研究進展
TGV技術是指以硼硅玻璃、石英玻璃等為基材,通過通孔或盲孔成型、種子層濺射、電鍍填充等工藝來實現3D互連的關鍵技術，是玻璃基板應用于先進封裝的關鍵技術。
國外研究：目前TGV的開發應用在歐美日成熟度最高，知名玻璃制造商康寧公司多年來一直致力于玻璃解決方案的研究,可提供超大尺寸的玻璃面板,為先進半導體封裝提供帶過孔的精密玻璃。AGC是全球領先的玻璃供應商,可以根據客戶要求的圖案在薄玻璃基板上制作通孔。LPKF公司研發的激光誘導深度蝕刻技術是一項在微系統中廣泛應用的新技術,每秒可加工5000個通孔,最小孔徑可達5μm。WOP是全球頂級的飛秒激光微加工供應商之一,在飛秒激光微加工方面可達亞微米級別的精度。其他的如日本江東電氣、TECNISCO等也致力于TGV領域研究,為玻璃基板提供解決方案。
國內研究：廈門云天半導體可以在厚度50~500μm的玻璃上生產直徑7μm的通孔,深寬比可達70∶1,錐度接近90°,可滿足射頻、光通信、米波等領域應用。沃格光電擁有玻璃基巨量微米級通孔的加工能力,最小孔徑可至10μm,線寬小至8μm。成都邁科的核心TGV技術最小孔徑可達7μm,深寬比為50∶1。其他的如大族半導體、帝爾激光等公司也在TGV加工領域有顯著的成果及進展。
TGV技術難點
玻璃基板作為新興的封裝基板,TGV技術仍存在很多難點與挑戰。
工藝難點:由于玻璃基板硬度高、脆性強，需要專門開發制造設備和工藝，避免破裂以及微裂紋等。同時需要開發新型鍵合技術,如低溫玻璃-硅直接鍵合、玻璃-金屬共晶鍵合等,以實現強健、低應力、高可靠性的界面連接。
散熱問題:雖然玻璃基板熱穩定性好,但其熱導率較低,需要優化散熱設計或采用新型熱管理材料以應對高功率芯片的散熱需求。
測試挑戰:玻璃的透明度高且反射率與硅不同,因此為測試帶來了獨特的挑戰,如依靠反射率來測量距離和深度可能會導致信號失真或丟失,從而影響測量精度。
成本挑戰:玻璃基板的制造與加工成本目前高于傳統有機基板，需通過技術創新和規模化生產降低成本,提高市場競爭力。
可靠性問題:與傳統的有機基板相比,玻璃基板的長期可靠性信息相對不足,涵蓋機械強度、耐熱循環性、吸濕性、介電擊穿和應力引起的分層等方面。解決這些挑戰需要跨學科的合作和長期的研究投入。
參考來源:
梁天鵬.低損耗可光刻玻璃及通孔技術研究
劉丹.玻璃通孔成型工藝及應用的研究進展
Chen.Application of through glass via (TGV) technology for sensors manufac turing and packaging
(中國粉體網編輯整理/月明)
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