TGV填孔电镀的难点在哪里？

发布时间：2026-08-14来源：艾邦半导体网

随着人工智能、高性能计算等领域的快速发展，芯片之间需要更高密度、更高速率的互连方式，玻璃通孔（TGV）作为新一代先进封装的重要技术，正成为行业关注的热点。然而，随着通孔越来越深、越来越细，铜电镀过程中极易出现孔口提前封闭、内部形成空洞等问题，成为制约产业发展的关键瓶颈。

一旦电流密度过大或者搭桥时间过长,会出现孔口提前封口的现象

TGV填孔电镀是玻璃基板封装的关键环节，其核心难点源于极高的深宽比与玻璃材料的绝缘特性。由于玻璃不导电，需要先通过物理气相沉积或化学镀形成均匀种子层，这犹如在深邃的“瓶颈”内壁精准地刷漆，极易出现覆盖不均。电镀过程中离子扩散受限，常导致孔口过快封闭并产生空洞，必须精准调控抑制剂与加速剂的浓度，实现自下而上的无缝生长梯度。此外，铜与玻璃之间存在显著的热膨胀系数差异，因此镀层必须具备极佳的结合力与低应力特性，才能确保在后续热循环中不发生开裂或剥离，这对药水配方与电流波形的控制提出了严苛挑战。

目前，TGV无空隙填充主要有3种方法。一是保形生长，借助TGV自身几何形貌实现束腰处搭桥。2020年，康宁公司基于蒂勒模量分析，在深宽比为6∶1的X型TGV上实现了无添加剂条件下的无缺陷填充，但该方法严重依赖特定的X型几何孔且填充效率较低。二是开发新型添加剂并配合电流密度调整实现中心搭桥。2017年，OGUTU等使用单一抑制剂在3h内实现了深宽比6∶1的TGV无空洞填充；此后FEY等进一步采用四唑添加剂结合预填充孔策略，将填充深宽比5∶1和10∶1的50μm直径孔的时间分别从约3h和12h大幅缩短至约1h和4h。三是通过脉冲反向电镀与添加剂配比调控，在孔中央区域搭桥形成2个盲孔后再进行自下而上填充。2025年，德国安美特FIEDLER等采用该技术在IMAPS研讨会上报道了深度400μm、孔径70μm的玻璃通孔无缺陷填充，验证了其可靠性。然而，该技术在高深宽比TGV填充的工艺窗口以及国产添加剂体系中的适配性研究尚不充分。

综合来看，尽管已有研究取得了显著进展，但如何针对更高深宽比、不同几何形貌（垂直孔与X型孔）的TGV开发一种兼具高效率、高可靠性且与国产化材料体系兼容的填充策略，仍是一个严峻挑战。特别是在脉冲反向电镀框架下如何协同调控电参数与添加剂浓度，以在抑制孔口沉积的同时促进中心搭桥，其内在机理与工艺规律尚不明确。当通孔深宽比较高时，即使采用蝶形填充策略，也极易因孔口过早封闭而形成空洞，严重影响互连可靠性。

针对这一难题，东南大学联合上海天承化学有限公司、江苏芯德半导体科技股份有限公司，在《基于脉冲反向电镀与添加剂协同调控的高深宽比玻璃通孔填孔工艺研究》一文中提出了一种脉冲反向电镀与添加剂协同调控的新型填充工艺。研究团队充分利用脉冲反向电流周期性的“沉积—溶解”自平整作用，并结合加速剂、抑制剂和整平剂在不同区域的选择性吸附特性，实现了铜在通孔中心优先生长、孔口受控抑制，最终形成“蝶形搭桥+自下而上填充”的高质量填充模式。

研究建立了适用于不同孔型和深宽比的工艺设计方法。对于深宽比为4:1的X型玻璃通孔，可利用几何结构优势实现保形生长，并在添加剂体系下仅需30 min即可完成快速搭桥；对于更具挑战性的10:1和15:1高深宽比通孔，则通过优化脉冲参数、多阶段电流控制以及国产添加剂配方，实现了高质量、无空隙铜填充，为更高深宽比TGV制造提供了可靠的工艺方案。

该成果不仅验证了国产电镀药水在先进封装领域的应用潜力，也建立了脉冲参数、添加剂配比与填充形貌之间的协同调控规律，为国产TGV制造工艺提供了重要技术支撑。未来，该技术有望进一步应用于2.5D/3D先进封装、高带宽存储（HBM）、人工智能芯片及高性能计算等领域，为我国先进封装关键工艺自主可控提供新的解决方案。

来源：谷玉坤，柳运游，施齐利，等. 基于脉冲反向电镀与添加剂协同调控的高深宽比玻璃通孔填孔工艺研究[J]. 电子与封装, 2026, 26(7): 070005 .

电子与封装、Tom聊芯片制造

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序号 No.	演讲议题 Thematic Report	演讲嘉宾 Guest speaker
1	铜浆增材制造玻璃TGV电路板技术 Copper Paste Additive Manufacturing Technology for Glass TGV Circuit Boards	华中科技大学温州先进制造技术研究院/温州卓联电子材料有限公司研究员/CEO 李运钧 Li Yunjun,CEO,SUPER ELECTRONIC CONNECTION/Researcher,WZ AMI OF HUST
2	专门针对TGV金属化的全流程技术 End-to-end technology specifically designed for TGV metallization	深圳市赛姆烯金科技有限公司总经理陈伟元 Chen Weiyuan,President,Thumb Graphene Metallization
3	核心终端产品芯片方阵以及AI核心芯片高端封装解决方案 Core Terminal Product Chip Matrix & High-End Packaging Solutions for AI Core Chips	江苏芯德半导体科技股份有限公司张中副总经理 Zhang Zhong, Deputy GM,Jiangsu Silicon Integrity Semiconductor Technology
4	先进板级扇出封装创新与应用 Innovation and Application of Advanced Panel-Level Fan-Out Packaging	深圳中科四合科技有限公司赵铁良市场总监 Zhao Tieliang,Marketing Director,SiPTORY
5	面向光互连应用的离子交换玻璃基光波导技术 Ion-Exchange Glass-Based Optical Waveguide Technology for Optical Interconnect Applications	浙江大学副教授郝寅雷 Hao Yinlei, Associate Professor, Zhejiang University
6	先进封装C2W混合键合工艺的清洗技术的发展和在玻璃基板上的应用 Development of Cleaning Technology for Advanced Packaging C2W Hybrid Bonding Processes and Its Application on Glass Substrates	杭州沐芯联科技有限公司创始人严宏教授 Professor Yan Hong,Founder Muxinlian Technology
7	TGV激光诱导孔、刻蚀孔与金属化之非破坏性检测 Non-destructive Testing of Laser-induced Holes, Etched Holes, and Metallization for TGV	蔚华电子科技(上海)有限公司执行长杨燿州 Yang Yaozhou,CEO,Spirox Corporation
8	TGV 通孔内壁磁控溅射金属种子层的高能脉冲电源选择 Selection of High-Power Pulsed Power Supply for Magnetron Sputtering of Metal Seed Layers on TGV Via Sidewalls	新铂科技（东莞）有限公司/哈尔滨工业大学田修波 CTO、教授 Tian Xiubo,Professor of Harbin Institute of Technology，CTO of Xinbo Technology (Dongguan) Co., Ltd.
9	议题待定 TBC	天津巽霖科技有限公司 Xunlin-Tech
10	SCHMID Solution for Glass Substrate manufacturing	SCHMID迅得科技（广东）有限公司 Vice President \| BU Electronics SCHMID Group Laurent Nicolet
11	先进封装TGV和RDL一站式量检测方案 One-stop quantitative inspection solution for advanced packaging TGV and RDL	中电科风华信息装备股份有限公司市场部产品专家刘明辉 Liu Minghui，Market Department Product Expert，CECFL Information Technology Co., Ltd.
12	蓝星有机硅为IGBT模组提供全方位解决方案	蓝星有机硅市场经理王佳宾
13	玻璃通孔（TGV）技术发展现状与产业化进程回顾	嘉宾待定
14	激光诱导刻蚀（LIDE）在TGV通孔加工中的最新突破	嘉宾待定
15	高深宽比TGV通孔金属化填充工艺挑战与解决方案	嘉宾待定

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