来源:粉体网
封装用玻璃基板是以特种玻璃为基材,依靠TGV(玻璃通孔)技术的新一代封装中介层/基板,凭借低损耗、低翘曲、大尺寸、光电兼容等优势,正在快速替代部分硅中介层(TSV)与有机载板(FC-BGA),成为AI/高性能计算、Chiplet、CPO(光电共封装)的重要材料。
玻璃基板产业链上游包括生产原料和设备两部分
玻璃基板制造需高纯石英砂、氧化铝、氧化硼以及碳酸锶等原料。
石英砂:石英砂是以二氧化硅为主的颗粒状矿物,按纯度分为普通/精制/高纯/半导体级,半导体与玻璃基板用的是高纯石英砂(4N8~6N),属于产业链最上游、高壁垒、高价值的核心材料。
氧化硼:又称硼酐,是硼最稳定、最主要的氧化物,常温下多为无色玻璃状固体或白色粉末,难结晶、易吸水。
电子级氧化铝:纯度≥99.99%(4N),是超细高分散的高纯粉体,在半导体玻璃基板(无碱铝硅/硼硅玻璃)配方中占4%~30%,是决定玻璃热稳定、机械强度、高频绝缘的核心原料。
碳酸锶:碳酸锶是高纯白色粉体,在适配TGV工艺的无碱铝硼硅半导体玻璃基板配方中占比2.5%~6.5%,是调控热膨胀、保障高频绝缘、提升加工良率的关键。
TGV的加工工艺难点主要在TGV开孔和高质量填充,核心设备主要包括TGV激光开孔设备和电镀设备。
国内的TGV激光设备厂商包括帝尔激光、大族激光、德龙激光等。
帝尔激光:TGV玻璃通孔设备为帝尔激光半导体主力产品,主要面向先进封装玻璃基板微孔制程,采用激光改质、化学蚀刻搭配AOI在线检测的一体化工艺路线。设备加工最小孔径可达5微米以内,深径比不低于100:1,可兼容650×650mm规格基板,产品落地应用于AI算力芯片、高频射频器件、CPO光电封装等领域,目前已完成晶圆级、面板级设备量产交付。
来源:帝尔激光
大族激光:国内较早实现TGV商用化的设备之一。采用飞秒激光改质+化学蚀刻+AOI检测的FLEE工艺路线。可应用于AI芯片、HBM/Chiplet玻璃中介层、高频通信、CPO光模块等先进封装场景,已批量交付长电科技、通富微电等头部封测厂。
德龙激光:国内精密激光微加工龙头企业,深耕皮秒、飞秒超快激光核心技术研发与产业化,可实现石英玻璃TGV量产的厂商,依托飞秒/皮秒激光、贝塞尔光学搭配激光诱导蚀刻复合工艺,产品可兼容石英、硼硅等全品类特种玻璃的精密加工。
铜电镀是TGV玻璃通孔填孔制程的核心工序,TGV电镀工艺逻辑与TSV硅通孔电镀相近,二者同属半导体前道电镀设备范畴。当前全球前道电镀设备市场高度集中,基本由美国泛林实现垄断。国产设备端,盛美上海是国内前道电镀装备的核心供货厂商。
来源:盛美上海
封装玻璃基板中游是技术壁垒最高、国产替代最集中的环节,核心为玻璃基板精加工、TGV通孔、金属化/电镀填孔、RDL布线四大工艺。
玻璃薄化/精加工:将上游原片减薄,控制翘曲与平整度,适配半导体封装需求。
TGV成孔:主流为激光诱导刻蚀(LIDE),实现高深宽比(最高150:1)、无裂纹微孔(最小孔径3μm),良率超98%。
技术
金属化与电镀填孔:先通过PVD在通孔内壁溅射薄铜种子层,实现绝缘玻璃面导电打底;再采用铜电镀填满微孔,消除空洞保障纵向导通;最后加厚板面铜箔,为后续RDL线路制作提供基底导电层。
RDL布线与测试:RDL布线依托光刻、干法刻蚀工艺,在电镀后的基板表面制备微米级精细线路,搭建芯片互连通道,实现高密度线路排布。布线完成后开展电气性能测试,通过通断、阻抗检测排查断线、短路等缺陷,剔除不良基板,筛选合格成品,保障玻璃载板封装可靠性。
下游以先进封测厂为核心,连接中游载板与终端产品,覆盖AI算力、光模块、射频等场景。
下游应用集中在先进算力、光通信、射频及光电领域。在AI算力领域,玻璃基板凭借低形变、高频低损耗特性,成为GPU、HBM、Chiplet先进封装优选基材,台积电、长电科技等封测企业逐步导入量产,助力高端算力芯片小型化与性能升级。
光通信是落地最快赛道,CPO共封装光模块大规模采用TGV玻璃载板,适配1.6T、3.2T高速模块,有效缩减光路损耗,中际旭创、华工科技等模组厂商加速试样导入,拉动基板需求稳步攀升。
射频与消费电子为新兴增长点,玻璃基板适配6G毫米波、IPD集成无源器件封装,解决高频传输损耗难题;同时应用于MiniLED、AR/VR器件与车载光电模组,依托轻薄化优势持续拓展车载、智能硬件市场,成为产业链长期增量来源。
参考来源:
各企业官网
广发证券《半导体设备系列研究之二十八 玻璃基板从零到一,TGV为关键工艺》
东兴证券《玻璃基板行业五问五答——新技术前瞻专题系列(二)》
刘丹.玻璃通孔成型工艺及应用的研究进展
陈力.玻璃通孔技术研究进展
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