作者：安徽华创鸿度光电科技有限公司

随着AI、5G/6G对于芯片算力需求的爆发式增长，先进封装的底层基础正经历关键变革：传统有机材料基板与硅基板的性能瓶颈日益凸显，而玻璃基板凭借其低介电损耗、高平整度等卓越特性，正成为下一代封装的重要方向。

玻璃基板封装的核心技术为TGV（Through Glass Via），即穿过玻璃基板的垂直电气互连。它能显著提升高频信号传输效率，减少封装过程中的热应力问题，在射频芯片、高端MEMS传感器、高密度系统集成等领域展现出巨大潜力，引发了全球产业界的研发与布局热潮。

材料革新：玻璃基板生态群雄逐鹿

在这场材料变革浪潮中，全球产业链迅速响应。国外以康宁、旭硝子、肖特等为代表的巨头，凭借超薄玻璃、低熔点玻璃等王牌产品的领先优势主导着高端市场；国内以彩虹、凯盛等为代表的企业也在加速技术研发与市场布局。据Global Growth Insights预测分析：2024年TGV基板市场规模约为1.29亿美元，2033年有望增长至18.3亿美元，2025-2033年复合年均增长率预计达34.2%。

表1：知名玻璃基板供应商

图1：Global Growth Insights预测分析数据。

产业爆发式增长与材料体系的多元化发展相互推动，同时倒逼TGV通孔加工工艺向更高的一致性标准演进。在此背景下，先进的加工能力正成为产业链竞争力的核心要素。

工艺核心：高精度成孔是决胜关键

TGV以高品质硼硅玻璃或石英玻璃为基材，通过种子层溅射、电镀填充、平坦化及RDL再布线等工艺实现三维互联。其微通孔直径通常为10~100 μm，单片晶圆需集成数百万乃至千万个金属化通孔，以满足电气连接需求。

在这一复杂工艺体系中，TGV面临三大核心挑战：高精度成孔、高质量金属填充与高密度布线。其中，高精度成孔是后续工艺成败的基础，其质量直接决定封装结构的性能与可靠性。

综合比较各种成孔技术，激光诱导刻蚀法具有加工精度、深径比控制、孔壁质量和加工灵活性方面的综合优势，被业界视为最具产业化潜力的方向。该方法具体分为两个步骤：①激光改性：使用超快脉冲激光对玻璃进行选择性改性，形成易刻蚀区域；②刻蚀通孔：利用化学刻蚀液对改性区域快速刻蚀，形成通孔。

表2：几种TGV成孔技术的对比

图2：激光诱导刻蚀法制作TGV通孔。

激光诱导刻蚀法融合了激光与化学刻蚀的双重优势：既避免激光烧蚀可能导致的微裂纹与效率低下问题，又解决纯化学刻蚀难以定向加工的局限。通过调控激光参数与刻蚀条件，可实现对通孔形貌的高精度控制，为后续高质量金属填充与高密度布线奠定坚实基础，有力支撑TGV在高频信号传输与高可靠性封装场景中的规模化应用。

破局之道：自主可控的TGV解决方案

面对TGV技术产业化挑战，华创鸿度推出基于“专用定制激光光源+自主可控刻蚀工艺”的完整解决方案，助力行业突破先进封装工艺瓶颈。

在激光光源方面，华创鸿度定制开发的TGV专用超快激光器，具备飞秒级短脉宽、优越光束质量（M²＜1.2）与高脉冲稳定性（＜2%），从源头保障加工精度，最大限度降低热影响。在刻蚀工艺方面，华创鸿度掌握全流程自主可控技术，可根据玻璃成分灵活调配专用刻蚀药液。通过精准调控浓度、温度与处理时间等参数，实现高深径比（＞20:1）、低粗糙度（可控至1nm以下）的高质量孔道制备。

图3：华创鸿度TGV专用光源示意图。

图4：刻蚀后孔内壁扫描电镜图。

该方案具备成孔速度快、无漏孔、孔径一致性强、侧壁粗糙度小，无崩边、无微裂纹等优势，支持通孔或盲孔的灵活加工，孔形与锥度可控，满足工业级大规模制造需求。高深径比结构有助于在有限空间内实现更多互连通道，提升芯片集成密度与性能。

目前，该方案已成功制备出多项关键指标优异的TGV样品，展现出将玻璃基板理论优势转化为产品实效的强大量产能力，为先进封装迈向更高性能与高可靠性提供了切实路径。

TGV技术作为先进封装的关键路径，其产业化进程高度依赖于成孔工艺的成熟度。华创鸿度所专注的激光诱导刻蚀工艺，正是推动玻璃基板从“材料创新”走向“规模化应用”的核心环节。

案例分享：肖特BF33玻璃的TGV加工

肖特BF33是一种采用微浮法工艺制成的高硼硅玻璃，具有质地均匀、表面平整和光学性能优异等特点，是TGV应用的理想基板材料之一。微浮法工艺确保其内部成分与应力分布高度均匀，为激光加工提供了稳定基础；优异的化学稳定性保障刻蚀过程的可控性与侧壁质量，而与硅相匹配的热膨胀系数则有助于降低热应力，提升器件整体可靠性。

图5：肖特BF33玻璃。（图片来源：肖特官网）

这些特性使BF33成为TGV技术的优质基材，但其最终应用效果仍高度依赖于成孔工艺的技术精度。

（1）在BF33上稳定实现近垂直通孔

华创鸿度TGV成孔技术以“稳定可控”为核心目标，通过“专用定制激光光源+自主可控刻蚀工艺”匹配BF33的材料特性，实现高一致性、高垂直度的通孔加工效果。

图6：在肖特BF33玻璃上进行激光诱导TGV加工的玻璃正面（上）和玻璃背面（下）。

该技术通过优化光束质量、脉宽、扫描路径等激光参数，能够形成均匀精确的改性轨迹；结合自主刻蚀配方与动态控制技术，显著提升纵向刻蚀选择比，进而在实现快速通孔的同时有效抑制横向刻蚀，稳定制备出锥度仅为0°~2°的近垂直通孔。

图7：肖特BF33玻璃蚀端面。

基于这种高度垂直的孔型结构，配合光滑侧壁形貌与无微裂纹的优良特性，华创鸿度TGV技术不仅在深径比与形貌完整性上表现优异，也显著提升了产品在微电子封装与集成应用中的一致性与良率，完全满足5G、晶圆级封装等高端领域对玻璃通孔批量化制造的严苛要求。

（2）关键加工成果与实测技术指标

基于上述技术路径，华创鸿度在肖特BF33基材上展现出卓越的TGV加工能力，具体技术指标如下：

● 孔直径≥10 μm；

● 可加工孔玻璃厚度100~1500 μm；

● 深径比＞20∶1；

● 锥度0°（垂直通孔）；

● 精度±3 μm；

● 良率≤5 ppm；

● 支持多尺度密集孔一次成型；

● 支持不同型号玻璃。

图8：肖特BF33玻璃的刻蚀端面。

相较于传统钻孔工艺，基于BF33的激光诱导刻蚀通孔，有效规避了微裂纹、碎裂及热应力问题，展现出卓越的结构完整性和工艺一致性。

图9：在肖特BF33玻璃上实现的TGV效果展示。

肖特BF33玻璃的优异特性与华创鸿度的精密加工技术相得益彰，将材料潜力转化为稳定可靠的加工成果，为高密度三维集成与先进封装提供了理想的玻璃基互连解决方案。