近日，日本理化学研究所（理研）光量子工学研究中心研究团队成功研发出一项可在玻璃上以全球最快速度制备高深宽比、高品质微细通孔的技术。

团队采用全新振荡模式的GHz脉冲串超短脉冲激光整形为贝塞尔光束，得到GHz脉冲串超短贝塞尔脉冲；依托该技术，在厚度1.1毫米的玻璃基板上，打出孔径1.1微米、深宽比高达1000的贯通微孔，加工耗时控制在1纳秒以内，加工速度达到传统工艺的2万倍以上。

采用GHz脉冲串模式超短贝塞尔脉冲实现玻璃通孔制备

近年来，半导体性能提升遭遇制程微缩瓶颈，可将多颗芯片高密度集成的芯粒（Chiplet）技术与三维封装技术迅速成为行业焦点。这类技术的核心优势在于：把功能各异的半导体芯片进行最优搭配，能够同步实现芯片高性能、低功耗，并且提升研发效率。

在这类先进封装工艺里，中介层承担着核心关键作用。中介层是实现多芯片高密度、高速互联的基板，它的信号传输性能、散热性能、尺寸稳定性会极大决定整套系统的整体表现。因此行业急需研发性能更优越的新型材料，用以替代传统硅基、有机材质中介层。

在此背景下，玻璃被视作下一代中介层的主力候选材料。玻璃兼具诸多优势：介电损耗低，高频传输性能优异；表面平整度极高；热膨胀系数低，尺寸稳定，十分适配大尺寸、高密度封装场景。但玻璃中介层想要落地量产，必须攻克一项核心工艺：以高精度、高速度制备细微、高深宽比的玻璃通孔（TGV）。

目前玻璃钻孔主流采用激光加工、机械钻孔等方式，但现有工艺存在诸多短板：钻孔速度仅每秒数百个孔洞；加工易产生裂纹、崩边；成品加工品质参差不齐；同时生产成本居高不下。尤其面向下一代封装所需的超细、超高密度通孔制备需求，传统工艺无法兼顾产能效率与加工品质，行业迫切需要打造全新的加工工艺方案。

下一代半导体封装量产对玻璃通孔（TGV）加工速度要求严苛，产能需要达到每秒数千个孔。高速批量制孔需要激光束与玻璃基板之间实现高速相对扫描移动。常规加工方案存在明显短板：若打单孔激光照射时长为1秒，当基板/激光扫描速度达到1米每秒时，激光照射过程中加工点位会偏移1微米，根本无法加工数微米级超细微孔。而本次研发工艺单次激光照射时长控制在1纳秒以内，即便扫描速度同样达到1米每秒，照射时段内点位偏移距离不足1纳米，完全不会干扰微孔成型精度。依托基板高速位移配合该激光工艺，目前加工速度已实现每秒3000个通孔；若搭载更高精度高速运动平台，产能有望突破每秒10000孔。

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