新质生产力在社区丨三叠纪：国内玻璃通孔技术的倡导者与引领者

社区有品

在刚刚推出的社区2023年度产品发布会，13家新质生产力企业，正式将一系列极具领先性、原创性、颠覆性的重磅科技产品推上舞台。

现在，就让我们邀请这些创业家和企业家，以技术的高度和市场化的语言，为大家道出这些“高精尖”产品的领先科技与行业未来。

怎样让无机的玻璃传导电流？

怎样让脆硬的玻璃肆意弯折？

玻璃通孔技术正是答案

本期【社区有品·发现新质生产力】专栏

将来到三叠纪（广东）科技有限公司

带您了解玻璃通孔技术的发展、应用与展望

可能会有人问了，为什么你们一家做封装基板的公司要叫“三叠纪”？第一，它可以理解为3D Chip（三维芯片）发音的中文谐音；第二，三叠纪的得名，是因为最早发现的这一年代地层是由三层岩石堆叠而成，这和我们的产品形态类似；第三，三叠纪是第二次生命大爆发的时代，几乎塑造了今天的地球生物格局，我们也希望我们的玻璃通孔填充技术，能够塑造、引领一个集成电路新时代，对未来智能手机、物联网、汽车电子、高性能计算、人工智能等新兴领域，带来颠覆性的创新和重塑。

回到我们的主业，玻璃通孔技术是什么？这是我们的核心技术，行业内叫他TGV——Through Glass Vias，大家可以简单理解为在玻璃上打孔、填充和上下互联。这个孔的直径最小能到7微米，大致相当于头发的十分之一。也就是说，我们能在一块指甲盖那么大的地方打100万个一模一样、规则排列的孔，再用金属铜填充、进行布线和堆叠。这样一加工以后，玻璃还是玻璃，但是它已经变成具有复杂功能的电子材料了。

想要打那么小而圆整，并无崩边、无裂纹、垂直的小孔是非常难的，填孔也没想象当中那么简单。但是我们做到了，2022年中，我们开发出深径比50:1的通孔实心铜填充技术，可以实现每平方厘米约100万孔的超高密度垂直互联，通孔良率超99.9%，并且可实现4层玻璃基板的三维堆叠。

可能不少人在想，虽然我听不懂，但是看上去好像很厉害的样子，它有什么用呢？这就得说一说玻璃通孔填充互连技术的应用了。

我打个比方。比如说我家宅基地就那么大，以前生活设施简单、人也不多，2间小平房也勉强够了。现在家里人口多了，需要的房间多了，还想要淋浴房、健身房，最好还能有大阳台、小花园。怎么办，面积只有这么大？对，那就盖楼房。

三维封装就是充分利用立体的空间，搭起元器件的高楼大厦。

那么，我们现在要建好高楼，玻璃基板就是高楼的楼板。该怎么让水电气上楼呢？就需要垂直互连。以前我们会用硅通孔或者陶瓷通孔，但这两个方法都有各自的缺点。而现在我们采用的玻璃通孔技术，不仅可以有效避免硅通孔技术（TSV）的高频损耗问题，集成度也比陶瓷通孔技术（TCV）高1~2个量级，还因为减少了铜填充前的氧化层和阻挡层制作这两道工序，工艺难度和加工成本大幅降低。高射频性能、高集成度、高效率、低成本，玻璃通孔技术TGV就这样成为了理想的射频微系统三维集成解决方案。

这么好用的玻璃通孔技术为什么还没有普及开来？因为难，对，它很难。

最早我们团队大约从2008年就开始从事玻璃通孔技术的研究，第一代TGV，是用高功率激光在玻璃上熔蚀出100微米级的通孔，它验证了技术上的可行性，但打出来的孔，洞口会出现类似火山口的堆积，与硅通孔或者陶瓷通孔相比优势不明显。后来研制出了TGV2.0，用特殊波长光刻光敏性玻璃，孔径可缩小到35微米，但大批量生产良率低，并且我们希望在普通玻璃上也能实现类似的通孔。经过一段时间的研发，我们提出了TGV3.0，首次突破亚10微米通孔和填充技术，不仅实现了能在玻璃上打孔，还做到了全金属垂直互联。不谦虚地说，我们的玻璃通孔技术目前在国内是数一数二的，通孔尺寸、孔密度和深径比这些指标性能上，说句国际领先也毫不过分。

技术上国际领先了，下一步我们可以做什么？

比如，折叠屏手机大家都不陌生，折叠屏显示模组的背板，以前主要是用钛合金、不锈钢和碳纤维这些材料做成的。如果用玻璃替换，重量大概只有钛合金的1/4，可折叠性能还会更好。通过玻璃通孔等一系列加工改性的工艺，原本不可折叠的玻璃就可以变成可折叠的玻璃，而且可选厚度范围更宽、平整度也更好。我们现在是德国肖特UTG玻璃全球唯一的战略合作伙伴，用玻璃基板做出来的折叠屏显示背板可折叠至少20万次，折叠半径小于1毫米，完全满足了使用需求。

比如微流控芯片，它是在一块几平方厘米的芯片上实现从样品制备到反应、分离和检测等功能，具有集成性、高通量、检测快速、操作便利、所需样本量少、低能耗、低成本等优点。我们这款微流控芯片，可以在一个芯片上实现200万个通孔，而且每个孔径的差距不会大于1微米，没有崩边、没有毛刺，可以实现极小尺度的物理筛选，比如细胞、雾化气流等等，可以说是“指尖上的实验室”。

另外，最让我们三叠纪自豪的是，我们的玻璃通孔技术在原子钟方面也得到了应用。原子钟的特点就是记时非常精准，比如说铯原子钟每2000万年才相差1秒，但是传统的原子钟普遍体积大、功耗高；利用玻璃通孔技术制作的碱金属原子气室，实现原子钟从几立方米到1立方厘米的巨大突破。原本这种原子钟气室只有日本能提供，不仅成本高、周期长，而且断供风险大；现在有了我们TGV3.0，用四块玻璃键合形成的原子钟气室，实现国产替代指日可待。

这些都还只是我们TGV3.0的一部分应用，三叠纪还将会不断挑战新的难度、新的应用领域。小高层已经建好，水电气网已经上楼，作为国内玻璃通孔技术的倡导者与引领者，我们希望能够成为先进封装技术的领头羊，和更多志同道合的朋友一起，让属于中国的技术引领全球。