中国粉体网讯在高频通信与三维集成技术飞速发展的背景下，封装天线对基板材料的性能要求愈发严苛。玻璃基板凭借独特优势，成为兼顾陶瓷基板高频微波性能与硅基板高集成度的理想选择，而玻璃通孔（TGV）技术作为核心支撑，更逐步替代硅通孔（TSV）、陶瓷通孔（TCV）等传统方案，为毫米波封装天线的低成本、高密度三维集成提供了全新路径，成为5G?G及汽车雷达等领域的关键技术突破口、/p>
2012年，佐治亚理工学院Sukumaran等首次提出了玻璃作为有机和硅基板的优越替代品，可用于未来三维集成毫米波天线的封装，尤其是在低成本实现高性能微波信号传输的情况下。研究展示了一种新型的薄型大面板（700mm及以上的面板尺寸）玻璃转接板，与?00mm?00mm晶圆上制造的硅基板相比，有显著的成本降低潜力。该工作详细讨论了在玻璃转接板中形成小孔径TGV的电气建模和设计，并展示了在180μm薄玻璃基板上实现直径35μm、间?0μm TGV的可行性。并指出玻璃基板表面优异的平整度和低热膨胀系数（CTE）有助于提高I/O密度和单位面积的功能，从而实现系统小型化。随着5G通信技术的规模化应用，玻璃基封装天线逐步迈向实用化、/p>
2020年，佐治亚理工学院Watanabe等学者针对第五代移动通信需求，提出了基于低CTE玻璃基板的毫米波封装天线技术，进一步推动了该领域的技术成熟。该方案采用100μm厚低CTE玻璃基板，兼具尺寸稳定性佳、表面粗糙度低于10nm、与硅芯片CTE匹配性好及大面积低成本面板级加工等多重优势。团队围?8GHz频段设计高带宽集成天线封装（AiP）模块，通过阻抗匹配优化、天线辐射单元设计、TGV三维集成及倒装芯片组装等关键技术，实现了高性能封装方案。其中，?00μm玻璃基板上制备的直径80μm TGV，配?0μm焊球倒装芯片技术，构建了多层薄玻璃基AiP结构。测试结果显示，该AiP模块通道损耗小?dB，回波损耗低?0dB，单个TGV插入损耗仅0.03dB，工作带宽达28.2%，全面覆盖n257、n258、n261?G核心频段，展现出优异的高频传输性能、/p>
玻璃基多层天线方案图和实物图 来源：Watanabe.Ultrathin antenna-integrated glass-based millimeter-wave package with through-glass vias
在汽车电子领域，玻璃基封装天线也实现了重要突破?022年，厦门大学Su等学者针?7GHz汽车雷达毫米波应用场景，提出了高带宽紧凑型AiP方案，通过多层玻璃堆叠与TGV技术的深度融合，满足了汽车雷达对小型化、高性能的需求。该方案采用五层玻璃基板堆叠结构，结合金属层制备与TGV技术，选用230μm?00μm厚的6英寸玻璃晶圆实现高精度制造与高密度互连，通过直径60μm的TGV与重布线层（RDL）构建多层间电气连接。天线辐射部分由四个微带贴片组成，整体封装尺寸仅?0×9×1mm?，在77GHz频段下峰值增益超?dBi，兼顾了紧凑结构与优良辐射性能，为汽车雷达的集成化发展提供了有效解决方案、/p>
基于TGV技术的77 GHz汽车雷达天线方案图和实物 来源 Su.Development of compact millimeter-wave antenna by stacking of five glass wafers with through glass vias
面向6G通信的更高频段需求，玻璃基封装天线的技术研发持续向高频段延伸?023年，佐治亚理工学院Huang等学者聚?G无线通信D频段?40GHz），提出了适用于该频段的AiP方案，推动技术向超高频领域拓展。该方案采用单层与双层微带贴片天线阵列结构，辐射单元与馈电网络均基于微带结构设计，通过200μm厚玻璃基板上的RDL工艺实现多层铜金属布线，最小线?线间距达15μm，TGV直径?2.5μm。测试结果显示，单层天线阵列工作带宽?%，峰值增益达10dBi?×4二维阵列工作带宽?%，峰值增益提升至14dBi，展现出较强的信号辐射能力。尽管样机存在约2%的频偏，且实测峰值增益比仿真值低2dB，为后续优化留下了空间，但该研究?G超高频段封装天线的设计提供了宝贵经验、/p>
玻璃基高性能天线阵列方案图和实物 来源：Huang.Antenna array on glass interposer for 6G wireless communications
?012年的技术初探到如今面向6G的高频突破，玻璃基封装天线在TGV技术的驱动下，实现了从理论验证到多场景适配的跨越式发展。其在成本控制、高频性能、集成密度等方面的综合优势，使其成为下一代通信、汽车电子等领域的核心技术方向。未来，随着TGV工艺精度提升、频偏问题解决及散热性能优化，玻璃基封装天线将进一步突破技术瓶颈，为高频通信与智能传感系统的升级迭代提供更加强劲的支撑、/p>
参考来溏
方针.玻璃基毫米波封装天线三维集成技术研穵/p>
Huang.Antenna array on glass interposer for 6G wireless communications
Su.Development of compact millimeter-wave antenna by stacking of five glass wafers with through glass vias
Watanabe.Ultrathin antenna-integrated glass-based millimeter-wave package with through-glass vias
(中国粉体网编辑整?月明)
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