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玻璃基板TGV通孔工藝:激光誘導(dǎo)蝕刻技術(shù)解析

  • 2025-04-09 10:40:00
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在現(xiàn)代電子制造中,玻璃基板TGV(Through-Glass Via)通孔工藝因其在高頻信號傳輸和高密度封裝中的優(yōu)勢,成為先進(jìn)封裝技術(shù)的關(guān)鍵。本文將深入探討激光誘導(dǎo)蝕刻技術(shù)在實現(xiàn)直徑30μm、深徑比1:10的玻璃通孔中的應(yīng)用。

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 一、TGV通孔工藝概述

 (一)工藝原理

TGV技術(shù)通過在玻璃基板上制造微小且精確的貫穿通孔,實現(xiàn)電氣互連和信號傳輸。其原理與硅通孔(TSV)類似,但具有更低的信號損耗和更高的成本效益。

 

 (二)應(yīng)用領(lǐng)域

TGV技術(shù)廣泛應(yīng)用于傳感器、中央處理器(CPU)、圖形處理器(GPU)、人工智能(AI)芯片、顯示面板、醫(yī)療器械及半導(dǎo)體先進(jìn)封裝等領(lǐng)域。

 

 二、激光誘導(dǎo)蝕刻技術(shù)

 (一)技術(shù)原理

激光誘導(dǎo)蝕刻技術(shù)通過皮秒脈沖激光在玻璃上產(chǎn)生連續(xù)的變性區(qū),這些變性區(qū)在隨后的化學(xué)蝕刻過程中被優(yōu)先去除,從而形成深孔。

 

 (二)工藝步驟

1. 激光處理:使用皮秒激光在玻璃上產(chǎn)生變性區(qū)域。

2. 化學(xué)蝕刻:將激光處理過的玻璃放入氫氟酸溶液中進(jìn)行刻蝕。

3. 清洗與檢測:清洗殘留在孔洞內(nèi)的蝕刻液和其他雜質(zhì),并使用光學(xué)顯微鏡或掃描電子顯微鏡對通孔的尺寸、形狀和位置進(jìn)行精確測量和檢查。

 

 (三)工藝優(yōu)勢

- 高精度:可以在50-500μm厚的玻璃上形成孔徑大于20μm的玻璃通孔,成孔質(zhì)量均勻,一致性好,無裂紋。

- 高深寬比:典型深寬比在10:1的范圍內(nèi),某些特殊條件下根據(jù)玻璃類型可達(dá)到50:1。

- 快速成孔:成孔速率快,可達(dá)到290TGV/s。

 

 三、實現(xiàn)直徑30μm、深徑比1:10的玻璃通孔

 (一)參數(shù)控制

1. 激光參數(shù):調(diào)整激光脈沖能量和頻率,確保變性區(qū)域的均勻性。

2. 蝕刻液成分:選擇合適的氫氟酸濃度和處理時間,控制孔洞的深度和尺寸。

3. 清洗與檢測:多次清洗和更換蝕刻液,保持孔洞的精度和深度。

 

 (二)工藝優(yōu)化

1. 表面處理:對玻璃表面進(jìn)行清潔和活化處理,提高蝕刻效果。

2. 設(shè)備精度:使用高精度的激光設(shè)備和蝕刻設(shè)備,確保工藝的一致性。

3. 環(huán)境控制:在無塵環(huán)境中進(jìn)行操作,避免雜質(zhì)對孔洞質(zhì)量的影響。

 

 四、總結(jié)

玻璃基板TGV通孔工藝通過激光誘導(dǎo)蝕刻技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)直徑30μm、深徑比1:10的高精度玻璃通孔。這種技術(shù)不僅具有高精度和高深寬比的優(yōu)勢,還具有快速成孔和低成本的特點,為現(xiàn)代電子制造提供了重要的技術(shù)支持。通過優(yōu)化工藝參數(shù)和設(shè)備精度,可以進(jìn)一步提升TGV通孔的質(zhì)量,滿足先進(jìn)封裝的需求。