www.188betkr.com 讯在先进封装领域，玻璃芯基板凭借高密度、低翘曲、低成本等优势，成为替代有机基板与硅转接板的潜力选择，有望推动半导体封装产业升级。当前国内基板厂普遍采用“外部采购玻璃面板+自主完成后道加工”的模式，涵盖TGV（玻璃通孔）制造、电镀塞孔、上下增层及机加工等关键工序。然而，玻璃材料自身特性及新型工艺需求，使玻璃芯基板在加工、可靠性与检测等方面面临多重挑战，制约其产业化进程。
TGV：核心部件却问题最多
TGV作为玻璃芯基板的核心结构，其制备与服役过程的可靠性是当前业界研究的重点，也是技术落地的核心薄弱环节。
首先，加工过程中容易损坏，玻璃基板要经过多道工序、在不同设备间转运，做TGV时，很容易产生肉眼难见的微小裂纹。这些裂纹会大大降低玻璃的强度，稍不注意就会碎裂，让整块基板报废。
其次是应力问题，TGV里要镀铜来传导信号，电镀时铜的结晶过程不均匀，会产生“残余应力”，可能让铜层开裂、变形，甚至整片脱落。为了缓解这个问题，行业通常会在电镀后给基板“退火”（加热再冷却），可退火又会带来新的热应力，原因是玻璃和铜的热膨胀率不一样，加热冷却时收缩膨胀幅度不同，反而容易把玻璃撑裂。
热过程对TGV的影响 来源：Okoro.Monitoring of the Effect of Thermal Shock on Crack Growth in Copper Through-Glass Via Substrates
TGV与传统TSV（硅通孔）的结构差异，进一步放大了热应力带来的问题。因制造工艺与应用需求，TGV直径通常为TSV的10倍左右，使其承受更大热应力，面临TSV中少见的基材开裂与界面分层问题。
看不见、测不准，检测成了大难题
玻璃最大的特点是透明，可这个特点在检测时却成了“绊脚石”。传统基于纯视觉的检测手段难以适用，无法探查到界面的情况，比如线路有没有空洞、界面有没有分离，都很难发现。
而且，现在芯片的线路越来越细，玻璃芯基板上的线路已经到了微米级，普通设备根本测不了，必须用半导体制造前道的高精度设备，加上玻璃面板尺寸越来越大，这些检测设备的成本也水涨船高，无形中提高了行业的入门门槛。虽然目前已有针对2微米线宽面板的检测技术，但要实现大规模、低成本检测，还有很长的路要走。
线路粘不牢，表面增层有烦恼
要在玻璃表面加线路层，铜和玻璃粘不牢也是一个绕不开的问题，玻璃表面又光滑又平整，铜线路没法像在有机基板上那样“抓牢”表面，很容易脱落。
为了解决这个问题，基板厂大多在开发玻璃表面“粗化”技术，把光滑的玻璃表面变得粗糙一些，让铜线路能“嵌”进去，现在这项技术的效果已经能赶上传统有机基板，但表面变粗糙会让传输信号的线路变得不平整，增加信号传输的“阻力”，影响芯片性能。
学术界则更喜欢用“粘附层”的方法，在玻璃表面先镀一层薄薄的金属（比如TiW、Cr）或聚合物（比如聚酰亚胺），再在上面镀铜，有实验显示，50纳米厚、表面粗糙度4.4纳米的TiW层，附着力最好；涂聚酰亚胺也能有效提高铜层的附着力，而且经过350℃高温和-55℃到150℃的冷热循环后，粘合力依然稳定。但这些方法的成本和量产兼容性，还需要进一步验证。
总体而言，玻璃芯基板技术挑战集中于TGV可靠性、检测与评价体系完善、表面增层粘附性三大维度。未来需通过多工艺协同控制、检测技术创新、粘附层工艺迭代及可靠性标准建立，突破现有瓶颈，推动玻璃芯基板实现产业化落地，为半导体封装产业升级提供支撑。
参考来源:
陈昶昊.面向芯粒集成的玻璃芯基板应用与关键挑战
Yang.Study of metallization on polyimide-coated quartz glass for spatial application
CHEN L,WANG Q,CAI J,et al.Study of glass metallization and adhesion evaluation for TGV application
Okoro.Monitoring of the Effect of Thermal Shock on Crack Growth in Copper Through-Glass Via Substrates
(www.188betkr.com 编辑整理/月明)
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