玻璃通孔（TGV）凭借低介电损耗、高绝缘性、低热膨胀系数的优异特性，已成为先进三维封装与高频高速器件的核心互连结构。电镀金属填充是实现TGV导电连通、保障器件电学性能与机械可靠性的关键核心工艺。

实现TGV内部无空洞、无缝隙的铜填充是工艺难点，尤其是针对深径比极高的盲孔或通孔，电解液在孔内的扩散受限极易导致孔口过早封闭而形成“空洞”。为解决这一问题，目前工业界普遍采用“底向上”的填充模式，即通过调控电镀液中抑制剂、加速剂和整平剂的协同作用，实现金属从孔底向上生长的填充机制。

具体而言，抑制剂（如聚乙二醇PEG）通常因分子量较大优先吸附于孔口，增加局部极化阻力。而加速剂（如有机硫化物SPS）则能扩散至孔底，促进铜离子的快速还原。通过动态调节不同添加剂在孔内外的浓度分布，可使孔底沉积速率高于孔口区域，从而实现由底部向上逐步推进的致密填充。在此基础上，脉冲电镀及周期性换向脉冲电镀（PPR）技术可进一步改善孔内离子传输和电流分布均匀性；同时结合高频振动等辅助方式，还能够增强孔内外电解液交换效率，缓解超高深径比结构中的传质受限问题，从而提升填充完整性和沉积质量。

马等人依托国产电镀药水体系，结合课题组自主设计的电镀槽体，通过精准优化电镀工艺参数，实现了TGV通孔双面电镀铜填充形貌的有效调控，成功制备出X型与“桥型”直通型两种结构的TGV通孔金属化层。其中，基于AF32玻璃衬底制备的X型TGV通孔，孔径为70μm、衬底厚度为220μm，通孔中间交接区域孔径缩减至30μm；基于石英衬底制备的直通型TGV通孔，孔径为40μm、衬底厚度可达490μm。

双面电镀铜填充TGV通孔金属化工艺概念

Hussain等人提出了一种利用按需电液动力（DoD EHD）喷射技术对高深径比玻璃通孔进行金属化的新方法。通过优化关键工艺参数，包括蒸发时间、填充时间、电压幅值和固化温度，成功实现了在TGV内部无空洞的银纳米颗粒沉积。

不同深径比TGV电镀填充截面

相信未来，随着三维封装器件不断朝着微型化、高频化以及高可靠性的方向持续推进，TGV金属化工艺也会进一步朝着参数精细化、设备国产化、填充极致化的方向升级。

7月3日，由中粉会展・先进封装材料主办的第二届玻璃基板与TGV技术大会将在合肥盛大启幕。届时将邀请上海天承科技股份有限公司研发总监郑莉作《玻璃基板电镀填孔的现状、挑战及解决方案》报告，郑老师将重点分享天承科技玻璃通孔填孔电镀的解决方案，通过优化的搭桥和填孔电镀液配方设计，可实现厚径比为6~15的玻璃通孔无孔洞填充。

专家简介

郑莉，博士，在电子电路、半导体及先进封装电化学沉积领域具有丰富的研究和产业化经验。曾获得中国电子学会科技进步二等奖，主导研发的多款电镀系列产品实现国产替代，相关产品获得主流封装载板厂和OEM的认可。

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