在先进封装领域，玻璃芯基板凭借高密度、低翘曲、低成本等优势，成为替代有机基板与硅转接板的潜力选择，有望推动半导体封装产业升级。当前国内基板厂普遍采用“外部采购玻璃面板+自主完成后道加工”的模式，涵盖TGV（玻璃通孔）制造、电镀塞孔、上下增层及机加工等关键工序。然而，玻璃材料自身特性及新型工艺需求，使玻璃芯基板在加工、可靠性与检测等方面面临多重挑战，制约其产业化进程。

TGV：核心部件却问题最多

TGV作为玻璃芯基板的核心结构，其制备与服役过程的可靠性是当前业界研究的重点，也是技术落地的核心薄弱环节。

首先，加工过程中容易损坏，玻璃基板要经过多道工序、在不同设备间转运，做TGV时，很容易产生肉眼难见的微小裂纹。这些裂纹会大大降低玻璃的强度，稍不注意就会碎裂，让整块基板报废。

其次是应力问题，TGV里要镀铜来传导信号，电镀时铜的结晶过程不均匀，会产生“残余应力”，可能让铜层开裂、变形，甚至整片脱落。为了缓解这个问题，行业通常会在电镀后给基板“退火”（加热再冷却），可退火又会带来新的热应力，原因是玻璃和铜的热膨胀率不一样，加热冷却时收缩膨胀幅度不同，反而容易把玻璃撑裂。

热过程对TGV的影响 来源：Okoro.Monitoring of the Effect of Thermal Shock on Crack Growth in Copper Through-Glass Via Substrates

TGV与传统TSV（硅通孔）的结构差异，进一步放大了热应力带来的问题。因制造工艺与应用需求，TGV直径通常为TSV的10倍左右，使其承受更大热应力，面临TSV中少见的基材开裂与界面分层问题。

看不见、测不准，检测成了大难题

玻璃最大的特点是透明，可这个特点在检测时却成了“绊脚石”。传统基于纯视觉的检测手段难以适用，无法探查到界面的情况，比如线路有没有空洞、界面有没有分离，都很难发现。

而且，现在芯片的线路越来越细，玻璃芯基板上的线路已经到了微米级，普通设备根本测不了，必须用半导体制造前道的高精度设备，加上玻璃面板尺寸越来越大，这些检测设备的成本也水涨船高，无形中提高了行业的入门门槛。虽然目前已有针对2微米线宽面板的检测技术，但要实现大规模、低成本检测，还有很长的路要走。

线路粘不牢，表面增层有烦恼

要在玻璃表面加线路层，铜和玻璃粘不牢也是一个绕不开的问题，玻璃表面又光滑又平整，铜线路没法像在有机基板上那样“抓牢”表面，很容易脱落。

为了解决这个问题，基板厂大多在开发玻璃表面“粗化”技术，把光滑的玻璃表面变得粗糙一些，让铜线路能“嵌”进去，现在这项技术的效果已经能赶上传统有机基板，但表面变粗糙会让传输信号的线路变得不平整，增加信号传输的“阻力”，影响芯片性能。

学术界则更喜欢用“粘附层”的方法，在玻璃表面先镀一层薄薄的金属（比如TiW、Cr）或聚合物（比如聚酰亚胺），再在上面镀铜，有实验显示，50纳米厚、表面粗糙度4.4纳米的TiW层，附着力最好；涂聚酰亚胺也能有效提高铜层的附着力，而且经过350℃高温和-55℃到150℃的冷热循环后，粘合力依然稳定。但这些方法的成本和量产兼容性，还需要进一步验证。

总体而言，玻璃芯基板技术挑战集中于TGV可靠性、检测与评价体系完善、表面增层粘附性三大维度。未来需通过多工艺协同控制、检测技术创新、粘附层工艺迭代及可靠性标准建立，突破现有瓶颈，推动玻璃芯基板实现产业化落地，为半导体封装产业升级提供支撑。

参考来源:

陈昶昊.面向芯粒集成的玻璃芯基板应用与关键挑战

Yang.Study of metallization on polyimide-coated quartz glass for spatial application

CHEN L,WANG Q,CAI J,et al.Study of glass metallization and adhesion evaluation for TGV application