社區(qū)有品

在剛剛推出的社區(qū)2023年度產(chǎn)品發(fā)布會(huì)，13家新質(zhì)生產(chǎn)力企業(yè)，正式將一系列極具領(lǐng)先性、原創(chuàng)性、顛覆性的重磅科技產(chǎn)品推上舞臺(tái)。

現(xiàn)在，就讓我們邀請(qǐng)這些創(chuàng)業(yè)家和企業(yè)家，以技術(shù)的高度和市場(chǎng)化的語(yǔ)言，為大家道出這些“高精尖”產(chǎn)品的領(lǐng)先科技與行業(yè)未來(lái)。

怎樣讓無(wú)機(jī)的玻璃傳導(dǎo)電流？

怎樣讓脆硬的玻璃肆意彎折？

玻璃通孔技術(shù)正是答案

本期【社區(qū)有品·發(fā)現(xiàn)新質(zhì)生產(chǎn)力】專欄

將來(lái)到三疊紀(jì)（廣東）科技有限公司

帶您了解玻璃通孔技術(shù)的發(fā)展、應(yīng)用與展望

可能會(huì)有人問(wèn)了，為什么你們一家做封裝基板的公司要叫“三疊紀(jì)”？第一，它可以理解為3D Chip（三維芯片）發(fā)音的中文諧音；第二，三疊紀(jì)的得名，是因?yàn)樽钤绨l(fā)現(xiàn)的這一年代地層是由三層巖石堆疊而成，這和我們的產(chǎn)品形態(tài)類似；第三，三疊紀(jì)是第二次生命大爆發(fā)的時(shí)代，幾乎塑造了今天的地球生物格局，我們也希望我們的玻璃通孔填充技術(shù)，能夠塑造、引領(lǐng)一個(gè)集成電路新時(shí)代，對(duì)未來(lái)智能手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)、汽車電子、高性能計(jì)算、人工智能等新興領(lǐng)域，帶來(lái)顛覆性的創(chuàng)新和重塑。

回到我們的主業(yè)，玻璃通孔技術(shù)是什么？這是我們的核心技術(shù)，行業(yè)內(nèi)叫他TGV——Through Glass Vias，大家可以簡(jiǎn)單理解為在玻璃上打孔、填充和上下互聯(lián)。這個(gè)孔的直徑最小能到7微米，大致相當(dāng)于頭發(fā)的十分之一。也就是說(shuō)，我們能在一塊指甲蓋那么大的地方打100萬(wàn)個(gè)一模一樣、規(guī)則排列的孔，再用金屬銅填充、進(jìn)行布線和堆疊。這樣一加工以后，玻璃還是玻璃，但是它已經(jīng)變成具有復(fù)雜功能的電子材料了。

想要打那么小而圓整，并無(wú)崩邊、無(wú)裂紋、垂直的小孔是非常難的，填孔也沒(méi)想象當(dāng)中那么簡(jiǎn)單。但是我們做到了，2022年中，我們開發(fā)出深徑比50:1的通孔實(shí)心銅填充技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)每平方厘米約100萬(wàn)孔的超高密度垂直互聯(lián)，通孔良率超99.9%，并且可實(shí)現(xiàn)4層玻璃基板的三維堆疊。

可能不少人在想，雖然我聽(tīng)不懂，但是看上去好像很厲害的樣子，它有什么用呢？這就得說(shuō)一說(shuō)玻璃通孔填充互連技術(shù)的應(yīng)用了。

我打個(gè)比方。比如說(shuō)我家宅基地就那么大，以前生活設(shè)施簡(jiǎn)單、人也不多，2間小平房也勉強(qiáng)夠了�，F(xiàn)在家里人口多了，需要的房間多了，還想要淋浴房、健身房，最好還能有大陽(yáng)臺(tái)、小花園。怎么辦，面積只有這么大？對(duì)，那就蓋樓房。

三維封裝就是充分利用立體的空間，搭起元器件的高樓大廈。

那么，我們現(xiàn)在要建好高樓，玻璃基板就是高樓的樓板。該怎么讓水電氣上樓呢？就需要垂直互連。以前我們會(huì)用硅通孔或者陶瓷通孔，但這兩個(gè)方法都有各自的缺點(diǎn)。而現(xiàn)在我們采用的玻璃通孔技術(shù)，不僅可以有效避免硅通孔技術(shù)（TSV）的高頻損耗問(wèn)題，集成度也比陶瓷通孔技術(shù)（TCV）高1~2個(gè)量級(jí)，還因?yàn)闇p少了銅填充前的氧化層和阻擋層制作這兩道工序，工藝難度和加工成本大幅降低。高射頻性能、高集成度、高效率、低成本，玻璃通孔技術(shù)TGV就這樣成為了理想的射頻微系統(tǒng)三維集成解決方案。

這么好用的玻璃通孔技術(shù)為什么還沒(méi)有普及開來(lái)？因?yàn)殡y，對(duì)，它很難。

最早我們團(tuán)隊(duì)大約從2008年就開始從事玻璃通孔技術(shù)的研究，第一代TGV，是用高功率激光在玻璃上熔蝕出100微米級(jí)的通孔，它驗(yàn)證了技術(shù)上的可行性，但打出來(lái)的孔，洞口會(huì)出現(xiàn)類似火山口的堆積，與硅通孔或者陶瓷通孔相比優(yōu)勢(shì)不明顯。后來(lái)研制出了TGV2.0，用特殊波長(zhǎng)光刻光敏性玻璃，孔徑可縮小到35微米，但大批量生產(chǎn)良率低，并且我們希望在普通玻璃上也能實(shí)現(xiàn)類似的通孔。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研發(fā)，我們提出了TGV3.0，首次突破亞10微米通孔和填充技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)了能在玻璃上打孔，還做到了全金屬垂直互聯(lián)。不謙虛地說(shuō)，我們的玻璃通孔技術(shù)目前在國(guó)內(nèi)是數(shù)一數(shù)二的，通孔尺寸、孔密度和深徑比這些指標(biāo)性能上，說(shuō)句國(guó)際領(lǐng)先也毫不過(guò)分。

技術(shù)上國(guó)際領(lǐng)先了，下一步我們可以做什么？

比如，折疊屏手機(jī)大家都不陌生，折疊屏顯示模組的背板，以前主要是用鈦合金、不銹鋼和碳纖維這些材料做成的。如果用玻璃替換，重量大概只有鈦合金的1/4，可折疊性能還會(huì)更好。通過(guò)玻璃通孔等一系列加工改性的工藝，原本不可折疊的玻璃就可以變成可折疊的玻璃，而且可選厚度范圍更寬、平整度也更好。我們現(xiàn)在是德國(guó)肖特UTG玻璃全球唯一的戰(zhàn)略合作伙伴，用玻璃基板做出來(lái)的折疊屏顯示背板可折疊至少20萬(wàn)次，折疊半徑小于1毫米，完全滿足了使用需求。

比如微流控芯片，它是在一塊幾平方厘米的芯片上實(shí)現(xiàn)從樣品制備到反應(yīng)、分離和檢測(cè)等功能，具有集成性、高通量、檢測(cè)快速、操作便利、所需樣本量少、低能耗、低成本等優(yōu)點(diǎn)。我們這款微流控芯片，可以在一個(gè)芯片上實(shí)現(xiàn)200萬(wàn)個(gè)通孔，而且每個(gè)孔徑的差距不會(huì)大于1微米，沒(méi)有崩邊、沒(méi)有毛刺，可以實(shí)現(xiàn)極小尺度的物理篩選，比如細(xì)胞、霧化氣流等等，可以說(shuō)是“指尖上的實(shí)驗(yàn)室”。

另外，最讓我們?nèi)�疊紀(jì)自豪的是，我們的玻璃通孔技術(shù)在原子鐘方面也得到了應(yīng)用。原子鐘的特點(diǎn)就是記時(shí)非常精準(zhǔn)，比如說(shuō)銫原子鐘每2000萬(wàn)年才相差1秒，但是傳統(tǒng)的原子鐘普遍體積大、功耗高；利用玻璃通孔技術(shù)制作的堿金屬原子氣室，實(shí)現(xiàn)原子鐘從幾立方米到1立方厘米的巨大突破。原本這種原子鐘氣室只有日本能提供，不僅成本高、周期長(zhǎng)，而且斷供風(fēng)險(xiǎn)大；現(xiàn)在有了我們TGV3.0，用四塊玻璃鍵合形成的原子鐘氣室，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)替代指日可待。

這些都還只是我們TGV3.0的一部分應(yīng)用，三疊紀(jì)還將會(huì)不斷挑戰(zhàn)新的難度、新的應(yīng)用領(lǐng)域。小高層已經(jīng)建好，水電氣網(wǎng)已經(jīng)上樓，作為國(guó)內(nèi)玻璃通孔技術(shù)的倡導(dǎo)者與引領(lǐng)者，我們希望能夠成為先進(jìn)封裝技術(shù)的領(lǐng)頭羊，和更多志同道合的朋友一起，讓屬于中國(guó)的技術(shù)引領(lǐng)全球。