2026年7月5日 · 技术专题 · 先进封装

TGV激光玻璃通孔技术：原理、工艺与应用

TGV 激光打孔先进封装玻璃基板

TGV（Through Glass Via，玻璃通孔）是一种在玻璃基板上制造垂直微通孔的先进封装技术，通过在孔内填充导电材料实现芯片间的三维电气互连。与传统硅通孔（TSV）相比，TGV具有更低的信号损耗、更优的高频特性和更低的制造成本，是下一代半导体先进封装的核心工艺之一。

图1：激光束穿透玻璃基板，形成精密微孔阵列

为什么选择激光打孔

TGV通孔的成形工艺主要有三种：机械钻孔、光化学蚀刻、激光加工。其中激光加工因精度高、效率快、无接触损耗，成为目前产业化最主流的方案。

激光打孔的核心优势：

图2：皮秒激光加工头垂直对玻璃基板进行精密打孔

目前工业界广泛采用"激光诱导+湿法蚀刻"两步法：

使用皮秒（10⁻¹²秒）超短脉冲激光在玻璃内部产生密集的改性区域。激光聚焦后在高强度下使玻璃局部结构发生永久性变化，形成直径可控的变性通道，但不直接打穿玻璃。

将激光处理后的玻璃浸入氢氟酸（HF）溶液中蚀刻。激光改性区域的化学反应活性远高于未改性区域，被优先去除，形成高质量通孔。

这种两步法的巧妙之处在于：激光负责"定位"，化学蚀刻负责"成形"，两者配合可以实现极高精度的微孔加工，孔壁光滑无裂纹，一致性好。

图3：玻璃基板截面，金属通孔垂直贯穿，深宽比10:1

图4：多层玻璃中介层3D封装，芯片间通过微通孔实现互连

随着AI大模型训练对算力密度要求急剧攀升，先进封装正从"可选"变为"必选"。玻璃基板因其优异的电学性能和成本优势，被业界视为继硅基板之后的关键材料。台积电、Intel、三星等巨头均已布局玻璃基板封装路线。

激光打孔作为TGV工艺链中最核心的环节，其加工精度和效率直接决定了封装良率和成本，是产业链中技术壁垒最高的环节之一。

图5：精密玻璃基板与现代化产线，TGV技术正在走向大规模量产

TGV（玻璃通孔）和TSV（硅通孔）功能相似，都实现垂直电气互连。但TGV以玻璃为基材，具有更低的介电常数、更低的高频信号损耗、更低的热膨胀系数匹配成本，适合高频射频和先进封装应用。TSV以硅为基材，在高密度逻辑芯片互连中更成熟。

激光诱导蚀刻技术可以在50-500μm厚的玻璃上形成孔径大于20μm的玻璃通孔，深宽比典型值为10:1，特殊条件下可达50:1。成孔速率可达290孔/秒，满足量产需求。

激光诱导蚀刻两步法不产生微裂纹。第一步皮秒激光只产生变性区域，不直接打穿玻璃；第二步化学蚀刻选择性去除改性区域。这种方式成孔质量均匀、无裂纹、一致性好。

TGV技术广泛应用于AI芯片与GPU的2.5D/3D先进封装、5G/6G射频器件、光通讯模块、OLED显示驱动、MEMS传感器晶圆级封装、消费电子摄像头和指纹模组封装等领域。

激光加工精度远超机械钻孔（可达20μm vs 机械钻孔的100μm以上），且非接触加工无机械应力，不产生微裂纹。成孔速率快（290孔/秒），无需掩膜，工艺流程短，更适合TGV量产。