安徽
近日，日本理化學研究所杉岡幸次團隊與埼玉縣恩普樂斯研究所聯合宣布，成功開發出全球速度最快的玻璃基板微米級深孔激光加工技術。
該技術可在1.1毫米厚的玻璃基板上實現每秒3000個貫穿孔的加工效率，單孔激光照射時間不足1納秒，孔洞縱橫比達到1000:1，各項核心指標均刷新行業紀錄。
在玻璃基板加速成為下一代先進封裝核心材料的產業節點上，這項突破直接打通了玻璃通孔量產的核心效率瓶頸。
（本文圖片均源自網絡，僅供參考）
01、世界最快玻璃激光加工技術
日本的這項技術的核心創新在于超短脈沖串與貝塞爾光束的組合方案。
不同于傳統激光依靠長脈沖熱蝕除材料的加工邏輯，日本的研究團隊采用吉赫茲頻率的脈沖串模式，單組激光在1納秒的時間窗口內集成5個超短脈沖，同時通過圓錐形透鏡將光束整形為細長的貝塞爾光束。
這種特殊光束具備超長焦深與非衍射自修復特性，能夠在玻璃內部全深度維持均勻的能量密度，單次照射即可完成1.1毫米厚玻璃的全程穿孔，無需逐層掃描。
最終成型的孔徑僅1.1微米，孔壁錐度極低，無裂紋、無崩邊缺陷，完全滿足半導體封裝的高可靠性要求。
02、是如何實現高速加工的？
答案是：極致的時間控制。
由于單孔照射時間被壓縮到1納秒以內，即使激光與基板的相對掃描速度達到每秒1米，照射過程中的相對位移也不足1納米，幾乎可以忽略不計，完全不會造成孔位傾斜、孔形變形。
這意味著加工過程中玻璃基板可保持連續高速移動，無需逐孔停駐對位，直接實現了每秒3000孔的穩定產能。
研究團隊表示，若配套工業級高速運動臺，加工效率有望進一步提升至每秒1萬孔，相比傳統激光刻蝕工藝效率提升超過兩萬倍。
03、攻克三大行業難題？
從技術維度看，日本這項技術成果攻克了玻璃微加工長期存在的三大行業難題。
1、硬脆材料的低損傷加工矛盾。
玻璃脆性高、抗熱沖擊能力差，傳統長脈沖激光加工會形成大范圍熱影響區，引發孔周內應力集中，極易出現微裂紋與崩邊，直接拉低封裝良率；
而普通超短脈沖激光的高斯光束焦深淺，很難在毫米級厚度上維持能量均勻，高縱橫比通孔的成型質量難以保障。
此次方案用貝塞爾光束解決了深焦問題，同時以納秒級脈沖串快速累積能量擊穿玻璃，既控制了熱擴散范圍，又實現了高深徑比的無裂紋加工。
2、量產效率與加工精度的平衡困境。
過去為保證孔形垂直度與內壁光滑度，行業多采用分步掃描、濕法輔助刻蝕的工藝路線，單孔加工耗時長達數毫秒，一片基板數百萬個通孔的加工周期動輒數小時，制造成本居高不下。
此次技術通過單次照射直接成型，將單孔加工時間壓縮到納秒級，同時靠超短照射時間抵消了高速運動帶來的位置偏差，首次在量產級速度上實現了亞微米級的孔形精度。
3、高縱橫比的孔形均勻性難題。
1000:1的縱橫比相當于在1米深的井中打出直徑1毫米的圓孔，傳統工藝極易出現上寬下窄的嚴重錐度，甚至中途斷孔。貝塞爾光束的非衍射特性讓激光能量在整個深度范圍內保持一致，從玻璃表面到背面的孔徑偏差被控制在極小范圍，為后續通孔銅填充工藝掃清了障礙。
英特爾已出貨首款搭載玻璃芯基板的至強6處理器，臺積電、三星也相繼啟動玻璃中介層的試產線布局。
玻璃基板憑借熱膨脹系數匹配硅、高頻損耗低、大尺寸無翹曲等優勢，正在成為AI時代3D異構封裝的核心材料，而通孔加工效率正是制約其大規模量產的核心環節。
目前理研團隊已明確將該技術向半導體中介層場景推廣，隨著后續裝備化驗證推進，有望大幅降低玻璃基板加工成本，推動先進封裝加速向玻璃基時代過渡。
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