一、從 AI 封裝需求看玻璃基板的崛起
隨著 AI 加速器、高效能運算（HPC）與 Chiplet 架構快速發展，單一封裝內必須整合更多邏輯晶片、HBM、高速 I/O 與電源元件。封裝尺寸愈來愈大、互連線寬與線距持續縮小，也讓傳統有機載板面臨翹曲、尺寸穩定性與細線路製程的壓力；矽中介層雖具備成熟且高密度的布線能力，卻受限於晶圓尺寸與製造成本。
玻璃的高剛性、良好平坦度、低介電損耗與可調整熱膨脹係數（CTE），使它有機會在大面積基板上兼顧細線路、低訊號損耗與尺寸穩定性。當垂直互連透過 TGV 建立後，玻璃不再只是製程中的暫時承載材料，也能成為封裝結構中的永久功能層。
二、玻璃在先進封裝中的三種角色
1. 玻璃承載板（Glass Carrier）
玻璃承載板主要提供暫時性機械支撐，常見於薄晶圓、重組晶圓與面板級封裝。其透明性、平坦度與化學穩定性有利於對位、貼合與剝離，但材料脆性、設備搬運以及自動化感測相容性仍需特別設計。
2. 玻璃中介層（Glass Interposer）
玻璃中介層位於晶片與封裝基板之間，利用 TGV 與重分布層（RDL）建立高密度水平及垂直互連。相較於矽中介層，玻璃可延伸至更大的矩形面板格式，並具較低的高頻介電損耗，適合 2.5D／3D、射頻與光電整合應用。
3. 玻璃核心基板（Glass Core Substrate, GCS）
玻璃核心基板以玻璃取代傳統有機載板的核心層，兩側再堆疊 ABF 等介電材料與 RDL。此架構保留既有載板增層製程的概念，同時改善大尺寸封裝的平坦度與線路微縮能力，是目前 AI／HPC 高階載板的重要研發方向之一。
三、為什麼玻璃適合先進封裝？
低介電損耗：玻璃的 Dk 與 Df 可依配方調整，有助於降低高速與高頻訊號的傳輸損失與延遲。
高剛性與平坦度：相較於有機核心材料，玻璃在大尺寸面板上較能維持形狀，對細線路曝光、對位與組裝較有利。
可調整 CTE：先進封裝用玻璃的 CTE 約可落在 3–9 ppm/°C，設計時可在接近矽晶片與兼顧封裝基板可靠度之間取捨。
大尺寸面板潛力：矩形面板能降低圓形晶圓的邊緣排除損失，特別適合大型封裝或中介層的排版。
光電整合彈性：玻璃可同時作為電性互連平台與光波導載體，對 CPO 與光子積體電路具有吸引力。
然而，玻璃的熱傳導率通常僅約 1–1.5 W/m·K，遠低於矽；它也屬脆性材料，對邊緣缺陷、微裂紋與搬運衝擊相當敏感。因此，玻璃基板的導入必須與熱設計、結構應力、設備搬運及檢測策略同步規劃。
四、TGV 是什麼？玻璃基板如何建立垂直互連
TGV（Through Glass Via，玻璃通孔）是在玻璃基板上形成貫穿孔，再於孔壁或孔內建立金屬導體，使基板正反兩面可以電性連接。典型 TGV 孔徑約 20–100 µm、孔距約 50–250 µm；實際規格會依玻璃厚度、佈線密度、電鍍方式與可靠度要求調整。
TGV 可呈現圓柱形、錐形、沙漏形或 V 字形。孔型會直接影響後續種子層覆蓋、鍍液交換、銅填充均勻性與殘留應力。當深寬比提高時，真正的瓶頸往往不只是『能不能鑽出孔』，而是『能不能在孔內形成連續、無空洞且附著可靠的金屬層』。
五、從鑽孔到封裝：TGV 基板的關鍵製程
TGV 玻璃基板的完整流程通常包含玻璃檢查、通孔形成、金屬化、平坦化、增層與 RDL、切割、邊緣保護及最終測試。不同產品會依玻璃厚度、通孔密度與應用需求調整順序，但主要控制重點如下。
| 製程階段 | 主要工作 | 關鍵控制項目 |
|---|---|---|
| 玻璃進料與檢查 | 確認厚度、平坦度、表面與邊緣品質 | 微裂紋、內部缺陷、翹曲與尺寸公差 |
| TGV 成孔 | 雷射直接鑽孔，或雷射改質後選擇性蝕刻 | 孔徑、孔型、深寬比、孔壁粗糙度與裂紋 |
| 表面活化與附著層 | 清洗、粗化、化學活化或沉積附著促進層 | 玻璃／金屬界面附著力與污染控制 |
| 種子層與金屬化 | PVD、化學鍍與電鍍銅形成導電通路 | 覆蓋連續性、鍍液傳質、空洞、接縫與厚度均勻性 |
| 平坦化與增層 | CMP、ABF 貼合、圖案化、RDL 與多層堆疊 | 平坦度、對位、L/S、CTE 與層間應力 |
| 切割與最終測試 | 分割、邊緣塗佈、電性與可靠度測試 | 崩邊、SeWaRe 裂紋、分層與熱循環可靠度 |
六、量產前必須跨過的五道關卡
1. 高深寬比 TGV 的金屬化
深寬比愈高，種子層在孔壁上的連續覆蓋與鍍液傳質就愈困難，容易形成空洞、接縫或上下厚度不均。雷射改質搭配選擇性蝕刻可獲得較平滑且一致的孔壁，但仍須與 PVD、化學鍍或電鍍方案整合，才能兼顧良率與產能。
2. 玻璃／銅界面的附著力
玻璃表面光滑且化學惰性，銅無法像在粗糙有機材料上以機械咬合方式牢固附著。常見作法包含表面清洗與粗化、Ti／TiW 等金屬黏著層、自組裝分子層、氧化物附著促進層，以及後續退火。方案選擇需同時考慮電阻、製程殘留、薄膜應力與熱循環可靠度。
3. 翹曲與熱機械應力
玻璃核心、銅、ABF、晶種層與焊點的 CTE 不同，經歷烘烤、回焊與熱循環後會累積應力。玻璃核心可降低封裝本體的翹曲，但若其 CTE 過度接近矽，應力可能轉移至與 PCB 連接的 C4／BGA 焊點。實務上須透過材料配方、上下對稱增層、平衡膜與結構模擬共同最佳化。
4. 裂紋、切割與邊緣可靠度
玻璃最敏感的風險來自微裂紋與邊緣缺陷。鑽孔、CMP、切割及水氣都可能成為裂紋起點，並在熱循環或機械應力下擴展。除優化雷射與機械切割參數外，多步驟切割、邊緣塗層、增層膜回縮及進料缺陷檢查，都是降低失效的重要方法。
5. 大尺寸面板的搬運、檢測與生態系
從 300 × 300 mm、510 × 515 mm 到 600 × 600 mm，不同面板規格對設備開口、載具、機器人末端治具與翹曲補償提出不同要求。玻璃透明且高反射，傳統晶圓感測器不一定能穩定辨識；內部微裂紋與 TGV 空洞也需要專用光學、X-ray 或其他非破壞檢測方案。要進入高量產，材料、雷射、濕製程、PVD、電鍍、RDL、自動化與檢測供應商必須共同建立規格與可靠度標準。
七、玻璃基板的主要應用場景
AI／HPC 與 2.5D／3D 異質整合
玻璃中介層與玻璃核心基板可支援更大的封裝尺寸與高密度 RDL，適合整合邏輯晶片、HBM 與多個 Chiplet。其低損耗特性有利於高速訊號，穩定的平坦度則有助於大面積組裝與細間距互連。
面板級封裝（PLP）
矩形面板能提高大型封裝的排版彈性，並降低圓形晶圓的邊緣面積損失。以原簡報中的示意案例計算，600 × 600 mm 面板的面積利用率可接近 81%，高於 300 mm 晶圓約 45%；實際效益仍取決於產品尺寸、面板邊緣排除、良率與設備折舊。
共同封裝光學（CPO）與高頻應用
玻璃除了提供電性互連，也可作為光波導與光電元件整合平台，將電子積體電路（EIC）與光子積體電路（PIC）放在更接近的位置。低介電損耗與高絕緣性也使玻璃適合高頻射頻、天線、感測器及 MEMS 等應用。
八、產業展望：決勝點不只在材料，而在整合能力
玻璃基板正從早期的承載板角色，逐步走向玻璃中介層與玻璃核心基板。未來幾年的技術路線將聚焦於更高增層數、更細 L/S、更高 TGV 深寬比與更大的封裝尺寸；但這些指標必須在良率、可靠度與成本同時成立，才真正具備商業價值。
短期內，玻璃不會全面取代矽中介層或有機載板，而會先在『尺寸大、頻寬高、互連密度高、低損耗需求明確』的產品上建立優勢。能否跨越量產鴻溝，關鍵在於 TGV 成孔與金屬化、玻璃／銅附著、切割裂紋、面板自動化、缺陷檢測，以及跨供應鏈標準化能否同步成熟。
結語
玻璃基板為先進封裝帶來的不只是材料替換，而是一套從封裝架構、垂直互連、RDL、光電整合到面板級量產的系統性變革。對設備與製程開發者而言，真正需要回答的問題也不只是『玻璃能不能加工』，而是如何在大尺寸、高密度與高可靠度條件下，穩定地搬運、成孔、金屬化、檢測並量產。當材料、設備與供應鏈共同完成這些拼圖，玻璃才有機會成為 AI 與 HPC 時代的重要封裝平台。
