TGV（Through Glass Via，玻璃通孔）技术是一种在玻璃基板上制作垂直导电通孔的先进封装技术，主要用于高密度集成、高频应用和三维封装等领域。以下是关于TGV技术的详细介绍：
1. TGV技术的基本概念
TGV通过在玻璃基板上形成贯穿的金属化通孔，实现上下层电路的垂直互连。与传统的TSV（Through Silicon Via，硅通孔）技术相比，TGV利用玻璃材料的特性（如高频性能好、绝缘性高、成本低等），在特定应用中更具优势。
2. TGV的技术特点
- 高频性能优异：玻璃的介电损耗低（如硼硅酸盐玻璃的Dk≈5，Df≈0.004），适合毫米波、太赫兹等高频场景（如5G/6G、雷达）。
- 热稳定性高：玻璃的CTE（热膨胀系数）可调整，与芯片材料匹配，减少热应力。
- 工艺兼容性好：可通过半导体工艺（光刻、蚀刻、电镀等）实现高精度加工。
- 低成本潜力：玻璃基板价格低于硅基板，且适合大面积面板级制造（Panel-Level Packaging）。
3. TGV的关键工艺步骤
1. 玻璃基板选择：常用无碱玻璃（如Corning Eagle XG）、硼硅酸盐玻璃等。
2. 通孔形成：
- 激光钻孔：紫外/飞秒激光烧蚀，精度高但成本高。
- 化学蚀刻：通过掩膜和HF酸溶液蚀刻，适合批量生产。
- 干法刻蚀：等离子体刻蚀（如SF6/O2气体），需优化选择比。
3. 金属化：
- 种子层沉积：溅射Ti/Cu或Cr/Cu等粘附层。
- 电镀填充：铜电镀为主，需解决玻璃表面金属附着性问题。
4. 平坦化：CMP（化学机械抛光）去除多余金属。
4. TGV vs. TSV vs. PCB通孔
| 特性 | TGV | TSV | PCB通孔 |
|-|--|--||
| 基板材料 | 玻璃 | 硅 | 环氧树脂/FR4 |
| 介电损耗 | 极低（0.004） | 中（硅的Df≈0.01） | 高（FR4的Df≈0.02） |
| 热稳定性 | 高（CTE可调） | 受硅限制 | 较低 |
| 最小孔径 | 1-10 μm | 1-5 μm | 50-100 μm |
| 成本 | 中（面板级潜力） | 高（硅工艺复杂） | 低 |
5. TGV的应用场景
- 射频/毫米波器件：天线封装（AiP）、滤波器、功放（如28GHz以上5G模块）。
- 三维集成：与TSV结合实现异质集成（如CPU+光器件）。
- MEMS封装：玻璃晶圆级封装（如惯性传感器、微镜阵列）。
- 显示技术：Micro LED巨量转移的互连基板。
- 生物芯片：透明玻璃通孔用于光学检测。
6. 技术挑战
- 通孔金属化可靠性：玻璃与金属的粘附性需优化（如采用TaN/Ti等过渡层）。
- 薄玻璃处理：厚度<100 μm时易碎裂，需载体临时键合。
- 成本控制：激光钻孔效率低，化学蚀刻的均匀性需提升。
7. 研究与发展趋势
- 新型玻璃材料：开发低熔点玻璃（<500°C）以兼容低温工艺。
- 混合集成：TGV与硅中介层（Interposer）结合，提升系统性能。
- 绿色制造：减少HF蚀刻的环保问题（如干法刻蚀替代）。
总结
TGV技术凭借玻璃的独特性能，在高频、高密度封装领域展现出不可替代的优势，未来可能成为6G通信、高性能计算和先进传感器中的关键技术。随着工艺成熟和成本下降，其应用范围将进一步扩大。
