中國粉體網訊 在半導體產業持續追求高性能、小型化和集成化的征程中，玻璃通孔（TGV）技術與三維集成無源器件脫穎而出，成為推動行業發展的關鍵力量。這兩項技術的融合，不僅為芯片封裝和系統集成帶來了革命性的變化，也為眾多前沿應用領域注入了新的活力。
TGV技術：突破傳統，構建高效電氣互連
TGV技術，即玻璃通孔技術，是一種用于玻璃基板的垂直電氣互連技術，其原理與硅基板上的硅通孔（TSV）技術相似。該技術最早可追溯至2008年，源于2.5D/3D集成封裝中應用的TSV轉接板技術。TGV技術以高品質硼硅玻璃、石英玻璃等為基礎材料，通過一系列精細工藝實現三維（3D）互連。
與傳統的TSV工藝相比，TGV技術具有顯著優勢。在高頻電學特性方面，玻璃屬于絕緣體材料，其介電常數僅約為硅材料的三分之一，損耗因子更是比硅材料低2-3個數量級。這使得TGV在信號傳輸過程中，襯底損耗和寄生效應大大減小，能夠有效保障傳輸信號的完整性，尤其適合5G通信、毫米波雷達、高性能計算等對高頻信號傳輸質量要求極高的應用場景。
三維集成無源器件：提升集成度，優化電路性能
無源器件，如電阻、電容和電感，是電子電路中不可或缺的組成部分。傳統的無源器件通常以分立元件的形式存在于電路板上，占據了較大的空間，且隨著電子產品小型化和集成化的發展，其對電路板空間的占用以及電氣性能的局限性愈發明顯。三維集成無源器件正是為解決這些問題而發展起來的。
三維集成無源器件將電阻、電容、電感等無源元件以三維結構的形式集成在同一基板上，這種集成方式不僅減少了電路板上的元件數量和布線復雜度，降低了信號傳輸的損耗和干擾，還提高了電路的整體性能和可靠性。
以電容和電感為例，三維集成電容可以通過增加電極面積、減小電極間距等方式，在有限的空間內實現更高的電容值。同時，由于集成電容與芯片或其他電路元件之間的距離更近，信號傳輸路徑更短，寄生電感和電阻更小，從而能夠有效提升電路的高頻性能。對于電感而言，三維集成電感可以采用螺旋線圈、平面電感等多種結構形式，通過優化設計和工藝，提高電感的品質因數（Q值），降低功耗，滿足不同電路對電感性能的要求。
TGV技術與三維集成無源器件的融合應用
TGV技術與三維集成無源器件的融合，為半導體封裝和系統集成帶來了諸多創新應用。在先進封裝領域，TGV技術可以用于制造三維集成無源器件的封裝載板。通過使用TGV技術,可以實現芯片之間的互聯和互通,提高芯片的集成度和性能。同時,TGV技術還可以實現芯片之間的最小間距和最小線寬,滿足無源器件對高密度集成和精細制造的需求。
喬治亞理工的Sridharan等率先采用TGV互聯技術制備了具有高Q值的三維螺旋電感,應用在集成無源器件（IPD）中完成濾波器的封裝制作,并表現出優異的電學性能。Hsieh等采用TGV玻璃制備了高性能IPD電感器,該三維TGV電感器在900MHz時的Q值為60,在2.4GHz時的Q值為75,大大優于二維螺旋電感器。
TGV技術在三維集成無源器件的應用 來源:Hsieh.Characterization of through glass via ( TGV) RF inductors
宗蕾等發明了一種集成射頻前端模組的封裝結構及封裝方法。該封裝方法同時集成了TGV玻璃和硅片的優勢,即采用含TGV通孔的玻璃和硅片晶圓鍵合后形成承載晶圓。這種方法不僅可以有效減少晶圓級封裝過程中的翹曲問題,提高封裝良率,還可以通過硅片增強整體模塊的散熱性能。
從發展前景來看，TGV技術與三維集成無源器件的融合將在半導體產業中發揮越來越重要的作用。隨著5G、人工智能、物聯網等新興技術的快速發展，對半導體器件的性能、集成度和小型化提出了更高的要求，TGV技術與三維集成無源器件的優勢將更加凸顯。預計在未來，這兩項技術將廣泛應用于數據中心、人工智能芯片、汽車電子、醫療電子等多個領域，為這些領域的創新發展提供強有力的技術支撐，推動半導體產業邁向新的高度。
參考來源:
張迅.三維集成電子封裝中TGV技術及其器件應用進展
宗蕾.一種集成射頻前端模組的封裝結構及封裝方法與流程技術
Hsieh.Characterization of through glass via ( TGV) RF inductors
Sridharan.Design and fabrication of bandpass filters in glass interposer with through-package-vias (TPV)
(中國粉體網編輯整理/月明)
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