TGV技术成行业热点，哪些企业在布局？

玻璃通孔 (TGV) 是玻璃芯基板的重要技术之一，它们为提供更紧凑、更强大的设备铺平了道路。TGV 有助于提高层间连接密度，同时可提高高速电路的信号完整性。连接间距的减小可减少信号丢失和干扰，从而提高整体性能。TGV的集成还消除了对单独互连层的需求，从而简化了制造工艺。然而，尽管TGV具有诸多优势，但它也面临许多挑战。由于制造工艺复杂，TGV更容易出现可能导致产品故障的缺陷。此外，TGV还带来比其他解决方案更高的生产成本。对专用设备的需求加上缺陷风险都可能导致生产费用的增加。最近，LPKF等激光设备制造商获得了许多新的TGV 相关专利。这些进步有助于实现玻璃芯基板的商业化，同时也能解决与玻璃中介层相关的挑战。这些方案可以极大地推动玻璃芯基板的发展，为开发下一代功能强大的设备带来曙光。

此外，玻璃芯基板和面板级封装 (PLP) 之间的协同作用正在推动这两个领域的创新。由于这两项技术采用相似的面板尺寸，因此它们为提高芯片密度、降低成本和提高制造效率提供了互补的机会。

TGV技术存在着以下难点：

材料脆性：‌玻璃材料本身具有脆性，这在加工过程中容易导致破裂，影响生产良率。

‌加工技术：在玻璃上形成精细的通孔结构需要采用高精度的‌激光钻孔或化学蚀刻技术，这对设备的精度和工艺控制提出了极高的要求。

‌填充技术：由于玻璃的非导电特性，需要在通孔内填充导电材料如铜，这要求填充材料的均匀性和良好的孔壁接触，避免出现空洞或裂纹。

‌热膨胀系数匹配：玻璃与‌硅芯片、‌基板等材料的热膨胀系数差异大，导致温度变化时产生应力，可能引发结构破坏。

可靠性和长期稳定性：TGV结构需要承受多种外界环境的考验，如温度循环和机械振动，这要求封装结构具有高机械强度和稳定的电性能。

成本控制：由于加工工艺复杂且涉及高精度设备和特殊材料，导致初期投入和生产成本较高，限制了TGV技术的广泛应用。

玻璃通孔的制造

在玻璃芯基板中制造的过孔可以是盲孔或通孔。通孔可以制造成不同的直径和形状。其他重要参数还包括通孔的纵横比和锥角。纵横比是通孔直径与通孔深度的关系，锥角则定义了通孔开口的角度。

图：玻璃通孔的制造（图片来源：RENA Technologies）

TGV 基板是结合激光和蚀刻技术制造的。激光可对玻璃进行改良，从而弱化预定义区域的结构。它可以提高这些改良区域相比周围材料的蚀刻率。这个过程被称为激光诱导蚀刻。该过程不会在玻璃上产生任何裂缝，并可在材料中产生盲孔和通孔。先进的激光加工和蚀刻技术能够建立非常高的纵横比。典型的过孔直径为20至100微米，典型的纵横比为1:4至1:10。

高性能计算、5G通信和物联网应用对带宽日益增加的需求推动了向2.5D和3D中介层的迁移，这需要更低的高频损耗和更高的孔深/尺寸比来实现垂直互连，进而需要高纵横比的TGV。此外还需要大量紧密定位的通孔（高密度通孔）。为了在同一区域获得高密度通孔，要求每个通孔占用极小的空间。这种要求又会导致需要较小的锥角。

图：玻璃通孔的锥角（图片来源：RENA Technologies）

为了获得高纵横比的孔，就需要高选择性的蚀刻工艺。在某些情况下（具体取决于玻璃的选择），用酸蚀刻就已足够。但在其他情况下，酸蚀刻的结果并不符合要求，因为蚀刻速度快会导致工艺选择性低，无法实现高纵横比，并造成更大锥角。

RENA公司提供了一种基于碱性介质的优化型高选择性蚀刻工艺。这种蚀刻工艺可以保持非常高的选择性，同时保持较短的工艺时间。高选择性 RENA 蚀刻工艺可实现低至1度的超低锥角、非常短的工艺时间和高纵横比通孔。该公司提供面向晶圆和面板幅面的蚀刻解决方案。TGV 可以以 6 到 12 英寸的晶圆以及 510 x 515 mm、457 x 610 mm、600 x 600 mm 的面板幅面制造。