干法刻蚀:采用等离子体技术对玻璃进行刻蚀。在真空环境下,通过射频电源激发反应气体(如 CF₄、SF₆等)产生等离子体,等离子体中的活性粒子与玻璃表面的原子发生化学反应,生成挥发性产物并被抽离,从而实现玻璃的刻蚀。干法刻蚀具有较高的刻蚀精度和各向异性,能够制作出高深宽比(通孔深度与孔径之比)的通孔,在高端 TGV 玻璃片制造中应用广泛。
材料特性要求:制作 TGV 玻璃片的基板玻璃需要具备一系列特定的性能。首先,玻璃的纯度要高,杂质含量低,以保证良好的电气绝缘性能和化学稳定性。其次,玻璃的热膨胀系数应与金属化填充材料相匹配,避免在温度变化过程中因热应力导致通孔与玻璃基板之间产生裂纹或分离。例如,对于铜金属化填充,通常选择热膨胀系数与铜相近的玻璃材料。此外,玻璃还应具有良好的光学性能和机械加工性能,便于后续的光刻、刻蚀等工艺操作。
常用玻璃材料:目前,常用的 TGV 玻璃基板材料有硼硅酸盐玻璃、石英玻璃等。硼硅酸盐玻璃具有较好的热稳定性、化学稳定性和机械性能,且成本相对较低,在中低端 TGV 玻璃片制造中应用广泛。石英玻璃则具有更高的纯度、更低的热膨胀系数和优异的光学性能,适用于高端、对性能要求极为苛刻的 TGV 玻璃片制造,如在半导体芯片封装和高性能光学传感器中的应用。
光刻工艺
光刻原理与流程:光刻是将设计好的通孔图案转移到玻璃基板表面的关键工艺。首先在玻璃基板表面均匀涂覆一层光刻胶,然后将带有通孔图案的光刻掩模版放置在光刻胶上方,通过紫外线曝光使光刻胶发生光化学反应。曝光后的光刻胶在显影液中溶解,从而在玻璃基板表面形成与光刻掩模版图案一致的光刻胶图形。光刻工艺的精度直接影响 TGV 玻璃片中通孔的尺寸和位置精度,对于制作高精度、高密度的通孔至关重要。
光刻技术发展:随着 TGV 玻璃片应用需求的不断提高,光刻技术也在持续发展。目前,深紫外光刻(DUV)技术在 TGV 玻璃片制造中应用较为广泛,其能够实现亚微米级的光刻精度。而极紫外光刻(EUV)技术作为下一代光刻技术,具有更高的分辨率,可实现更小尺寸通孔的制作,有望在未来高端 TGV 玻璃片制造中发挥重要作用。
刻蚀与金属化工艺集成
刻蚀与金属化顺序:在 TGV 玻璃片制作过程中,刻蚀和金属化工艺的顺序和协同至关重要。一般先进行玻璃通孔的刻蚀,形成所需的孔洞结构,然后再进行金属化填充。在刻蚀过程中,要精确控制刻蚀深度和孔径,确保与后续金属化工艺相匹配。金属化填充后,还需要对金属表面进行平整化处理,如化学机械抛光(CMP),以保证 TGV 玻璃片表面的平整度和电气连接的可靠性。
工艺优化与质量控制:为了提高 TGV 玻璃片的制作质量和生产效率,需要对刻蚀和金属化工艺进行不断优化。通过调整刻蚀气体流量、射频功率、温度等工艺参数,控制刻蚀速率和刻蚀选择性;在金属化过程中,优化沉积参数、镀液成分等,确保金属镀层的质量和填充效果。同时,采用先进的检测技术,如扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)等,对 TGV 玻璃片的微观结构和性能进行检测,及时发现和解决工艺过程中的问题,保证产品质量。
TGV 玻璃片的应用领域 半导体与芯片封装
芯片级封装(CSP):在芯片级封装中,TGV 玻璃片作为中介层,通过其内部的金属化通孔实现芯片与封装基板之间的高效电气连接。TGV 玻璃片能够显著缩短信号传输路径,降低信号延迟和功耗,提高芯片的性能。例如,在智能手机的处理器芯片封装中,采用 TGV 玻璃片技术可以实现更紧凑的封装结构,提高芯片的集成度和运行速度。
射频前端模组:在手机、平板电脑等移动终端的射频前端模组中,TGV 玻璃片可作为天线与芯片之间的连接介质。通过 TGV 玻璃片的高效互连,能够提升射频前端模组的性能,增强移动终端的通信能力,如提高信号接收灵敏度、增加信号发射功率等,为用户提供更好的通信体验。
传感器与微机电系统(MEMS)
传感器封装:在各种传感器(如压力传感器、加速度传感器、陀螺仪等)的封装中,TGV 玻璃片可实现传感器芯片与外部电路之间的电气连接和信号传输。TGV 玻璃片的良好机械性能和化学稳定性,能够保护传感器芯片免受外界环境的影响,提高传感器的可靠性和使用寿命。例如,在汽车的电子稳定控制系统(ESC)中,压力传感器采用 TGV 玻璃片封装,能够准确感知轮胎压力变化,保障行车安全。