TGV良率上不去?问题可能出在临时键合胶上
▲ TGV玻璃通孔加工流程示意图,展示激光打孔、电镀填铜、CMP平坦化等关键步骤(示意图,非真实产品)
玻璃基板产业化的"胜负手"是什么?不是原片配方,不是电镀铜厚,而是TGV良率——玻璃通孔的良率。[1]
TGV加工要在100μm薄的玻璃上打出深宽比10:1的细密通孔,再用电镀把铜一层层填平,然后CMP平坦化、制作RDL重布线。三星电机的TGV深宽比已做到10:1,铜填充空洞率低于0.5%;帝尔激光的TGV设备已出口海外,2026年签下小批量复购。[1][2]
但在这个流程里,有一个被低估的材料难题:薄玻璃怎么"粘"在载体上完成全流程,又不让胶渗入TGV孔洞?
薄玻璃必须"粘"住,但传统胶会"堵"孔
临时键合胶/解键合材料:一种在超薄晶圆/薄玻璃加工中,将工件临时粘接到刚性载体(硅片或玻璃片)上的特种胶粘剂,加工完成后通过热、光或机械方式可控分离,要求键合强度高、耐工艺环境、解键合后残留物<1%。
TGV加工的完整流程包括:玻璃减薄(到<100μm)→激光打孔→电镀填铜→CMP平坦化→RDL制作。100μm厚的玻璃极脆,没有载体支撑,在减薄和后续工艺中几乎必然碎裂。因此,临时键合是TGV加工不可或缺的环节。
但传统聚合物临时键合胶存在一个问题:键合过程中胶处于液态或半液态,毛细作用会让胶液渗入TGV孔洞。孔洞被胶堵住后,后续电镀填铜无法正常进行,金属化层会被污染,TGV良率直接归零。
Mosaic Microsystems在ECTC 2020的论文中指出:"聚合物临时键合胶在液态时会渗入通孔,这是薄玻璃TGV加工中的一个重大挑战。"[3]
▲ 临时键合工艺对比:左侧为聚合物键合胶渗入TGV孔洞,右侧为无聚合物键合保持孔洞洁净(示意图,非真实产品)
两条可行路径:激光解键合 vs 无聚合物键合
针对TGV加工的特殊需求,目前有两条技术路线值得重点关注:
路线一:激光解键合+玻璃载体
Brewer Science的激光解键合系统(WaferBOND HT-10.11 + BrewerBOND 701)采用玻璃作为透明载体,键合胶层位于玻璃载体和工件之间。解键合时,激光穿透玻璃载体照射到释放层,实现室温无应力分离。该系统支持≤400°C的背面工艺温度,适用于大多数TGV加工场景。[4]
但这条路线的局限在于:键合胶层本身仍是聚合物,虽然在键合后处于固态,但在TGV打孔前的减薄和表面处理阶段,玻璃表面如果已有微孔,仍需评估胶液渗入风险。
路线二:无聚合物临时键合
Mosaic Microsystems开发的无聚合物临时键合技术,完全取消了液态胶层,通过表面活化直接键合。由于没有液态阶段,不存在胶液渗入TGV孔洞的问题。该技术支持>450°C的高温工艺,解键合后无有机残留。[3]
但无聚合物键合对玻璃表面平整度要求极高(Ra<1nm),且键合强度控制比聚合物方案更敏感,目前主要用于研发和小批量验证。
选择依据其实很简单:加工温度+是否需要后续电镀/CMP。 标准TGV流程(激光打孔、电镀、CMP、RDL)温度通常不超过200°C,两种方案都能覆盖;但如果涉及玻璃-硅键合退火等特殊工艺(可能达到400°C),则必须选用耐高温方案。
工艺层面的额外挑战
除了键合胶本身,TGV加工中还有几个工艺细节容易被忽视:
激光解键合的能量控制: 激光能量过低则解键合不完全,强行分离导致玻璃碎裂;能量过高则激光可能损伤玻璃表面,影响后续RDL质量。
解键合后残留物清洗: 玻璃表面不允许有有机残留,否则会影响RDL的附着力。传统的溶剂清洗在玻璃上可能需要更严格的参数控制。
载体选择: 玻璃载体与激光解键合天然适配(透明),硅载体则需要改用热滑动或机械解键合方案。
▲ TGV激光加工设备场景(示意图)
趋势判断与行动建议
TGV良率是玻璃基板产业化的核心瓶颈,而临时键合胶的选型直接影响TGV良率:
TGV加工优先评估激光解键合方案,玻璃载体+激光解键合是目前最成熟的量产路线
无聚合物键合是长期方向,特别适合对孔洞洁净度要求极高的场景
临时键合材料在TGV产线建设中占比不高,但选错会导致整线良率下降
与临时键合材料厂商(Brewer Science等)提前沟通玻璃基板适配方案,获取工艺窗口参数
对于材料工程师,当前最务实的切入点是:在自己的TGV工艺验证中,系统对比聚合物键合胶和无聚合物键合在通孔填充率、金属化质量和解键合残留三个指标上的表现。
TGV良率的胜负手,可能不在打孔机,而在键合台上。
已有量产案例:
Brewer Science WaferBOND HT-10.11 + BrewerBOND 701(激光解键合系统,支持≤400°C背面工艺)—— https://www.brewerscience.com/products/debonding-technologies/
Mosaic Microsystems无聚合物临时键合方案(支持>450°C工艺,不渗入TGV孔洞)—— https://mosaicmicro.netsquares.ca/wp-content/uploads/Mosaic_Microsystems_ECTC-2020_Paper.pdf
常见问题(FAQ):
Q:为什么TGV加工必须用临时键合?
A:薄玻璃(<100μm)极脆,没有刚性载体支撑,在减薄和后续工艺(打孔、电镀、CMP)中几乎必然碎裂。临时键合是保障加工完整性的必需环节。
Q:聚合物键合胶渗入TGV孔洞的后果是什么?
A:孔洞被胶堵住后,后续电镀填铜无法正常进行,铜层与孔壁的附着力下降,导致通孔电阻升高甚至开路,TGV良率直接归零。
Q:什么场景不需要临时键合胶?
A:不需要减薄的厚晶圆(>500μm)、器件耐温<150°C的低温工艺、或高产量低成本的标准封装,均不适合使用临时键合胶。
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参考资料:
[1] 新浪财经,《先进封装向上,玻璃基板的兑现顺序见真章》,https://cj.sina.com.cn/articles/view/1850649324/6e4eaaec02002jlhe
[2] 经济观察网,《火爆的玻璃基板:离真正落地还有多远?》,https://www.eeo.com.cn/2026/0616/916999.shtml
[3] Mosaic Microsystems, A Handling Solution for Easy Processing of Thin Glass with TGV, ECTC 2020, https://mosaicmicro.netsquares.ca/wp-content/uploads/Mosaic_Microsystems_ECTC-2020_Paper.pdf
[4] Brewer Science, Debonding Technologies, https://www.brewerscience.com/products/debonding-technologies/
[5] 常识库条目6.5:临时键合胶/解键合材料