TGV（Through Glass Via，玻璃通孔）技術(shù)是一種在玻璃基板上制作垂直導電通孔的先進封裝技術(shù)，主要用于高密度集成、高頻應(yīng)用和三維封裝等領(lǐng)域。以下是關(guān)于TGV技術(shù)的詳細介紹：
1. TGV技術(shù)的基本概念
TGV通過在玻璃基板上形成貫穿的金屬化通孔，實現(xiàn)上下層電路的垂直互連。與傳統(tǒng)的TSV（Through Silicon Via，硅通孔）技術(shù)相比，TGV利用玻璃材料的特性（如高頻性能好、絕緣性高、成本低等），在特定應(yīng)用中更具優(yōu)勢。
2. TGV的技術(shù)特點
- 高頻性能優(yōu)異：玻璃的介電損耗低（如硼硅酸鹽玻璃的Dk≈5，Df≈0.004），適合毫米波、太赫茲等高頻場景（如5G/6G、雷達）。
- 熱穩(wěn)定性高：玻璃的CTE（熱膨脹系數(shù)）可調(diào)整，與芯片材料匹配，減少熱應(yīng)力。
- 工藝兼容性好：可通過半導體工藝（光刻、蝕刻、電鍍等）實現(xiàn)高精度加工。
- 低成本潛力：玻璃基板價格低于硅基板，且適合大面積面板級制造（Panel-Level Packaging）。
3. TGV的關(guān)鍵工藝步驟
1. 玻璃基板選擇：常用無堿玻璃（如Corning Eagle XG）、硼硅酸鹽玻璃等。
2. 通孔形成：
- 激光鉆孔：紫外/飛秒激光燒蝕，精度高但成本高。
- 化學蝕刻：通過掩膜和HF酸溶液蝕刻，適合批量生產(chǎn)。
- 干法刻蝕：等離子體刻蝕（如SF6/O2氣體），需優(yōu)化選擇比。
3. 金屬化：
- 種子層沉積：濺射Ti/Cu或Cr/Cu等粘附層。
- 電鍍填充：銅電鍍?yōu)橹鳎杞鉀Q玻璃表面金屬附著性問題。
4. 平坦化：CMP（化學機械拋光）去除多余金屬。
4. TGV vs. TSV vs. PCB通孔
| 特性 | TGV | TSV | PCB通孔 |
|-|--|--||
| 基板材料 | 玻璃 | 硅 | 環(huán)氧樹脂/FR4 |
| 介電損耗 | 極低（0.004） | 中（硅的Df≈0.01） | 高（FR4的Df≈0.02） |
| 熱穩(wěn)定性 | 高（CTE可調(diào)） | 受硅限制 | 較低 |
| 最小孔徑 | 1-10 μm | 1-5 μm | 50-100 μm |
| 成本 | 中（面板級潛力） | 高（硅工藝復雜） | 低 |
5. TGV的應(yīng)用場景
- 射頻/毫米波器件：天線封裝（AiP）、濾波器、功放（如28GHz以上5G模塊）。
- 三維集成：與TSV結(jié)合實現(xiàn)異質(zhì)集成（如CPU+光器件）。
- MEMS封裝：玻璃晶圓級封裝（如慣性傳感器、微鏡陣列）。
- 顯示技術(shù)：Micro LED巨量轉(zhuǎn)移的互連基板。
- 生物芯片：透明玻璃通孔用于光學檢測。
6. 技術(shù)挑戰(zhàn)
- 通孔金屬化可靠性：玻璃與金屬的粘附性需優(yōu)化（如采用TaN/Ti等過渡層）。
- 薄玻璃處理：厚度<100 μm時易碎裂，需載體臨時鍵合。
- 成本控制：激光鉆孔效率低，化學蝕刻的均勻性需提升。
7. 研究與發(fā)展趨勢
- 新型玻璃材料：開發(fā)低熔點玻璃（<500°C）以兼容低溫工藝。
- 混合集成：TGV與硅中介層（Interposer）結(jié)合，提升系統(tǒng)性能。
- 綠色制造：減少HF蝕刻的環(huán)保問題（如干法刻蝕替代）。
總結(jié)
TGV技術(shù)憑借玻璃的獨特性能，在高頻、高密度封裝領(lǐng)域展現(xiàn)出不可替代的優(yōu)勢，未來可能成為6G通信、高性能計算和先進傳感器中的關(guān)鍵技術(shù)。隨著工藝成熟和成本下降，其應(yīng)用范圍將進一步擴大。
