玻璃覆銅基板在微機電系統(tǒng)（MEMS）中的作用及光學(xué)加工要求
玻璃覆銅基板（Glass Clad Copper Substrate, GCCS）是一種由特種玻璃與高純度銅層復(fù)合而成的功能化基底材料，在微機電系統(tǒng)（MEMS）中扮演著“多功能集成平臺”的角色。它通過結(jié)合玻璃的絕緣性、光學(xué)透明性與銅的導(dǎo)電性，為MEMS器件提供了機械支撐、電信號傳輸和光路集成的三維載體，是5G通信、光學(xué)傳感、慣性導(dǎo)航等領(lǐng)域微型化、高性能器件的核心材料。
（激埃特玻璃覆銅基板）
核心作用與工作原理
1. 功能集成載體
機械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)：玻璃基板的高硬度（莫氏硬度6-7）和低熱膨脹系數(shù)（CTE≈3.3×10??/℃）為MEMS器件提供穩(wěn)定的機械支撐，避免溫度波動導(dǎo)致的形變失效。
電路互聯(lián)通道：表面銅層（厚度5-35μm）通過微細加工形成電路，實現(xiàn)器件間的電信號傳輸，同時玻璃介質(zhì)層（介電常數(shù)4.6@1MHz）保障高頻信號完整性。
光路集成平臺：玻璃的透光性（可見光透過率>90%）允許直接集成光學(xué)元件（如波導(dǎo)、反射鏡），簡化光機電一體化設(shè)計。
（激埃特原創(chuàng)圖）
2. 典型應(yīng)用場景
| 應(yīng)用領(lǐng)域 | 功能實現(xiàn) |
| 射頻MEMS | 銅微帶線與玻璃介質(zhì)構(gòu)成毫米波傳輸線，插入損耗<0.2dB@60GHz |
| 光學(xué)MEMS | 玻璃基板直接作為光窗，集成微透鏡陣列，光耦合效率提升至90%以上 |
| 慣性傳感器 | 通過玻璃通孔（TGV）實現(xiàn)三維堆疊，器件體積縮小40%，信噪比提升15dB |
光學(xué)加工關(guān)鍵要求
1. 表面精度標(biāo)準(zhǔn)
平整度：≤1μm/25mm（滿足SEMI微電子基板標(biāo)準(zhǔn)）
粗糙度：光學(xué)功能面Ra<0.5nm（原子力顯微鏡檢測）
微結(jié)構(gòu)精度：激光加工孔徑誤差≤±1.5μm，側(cè)壁垂直度>88°
2. 光學(xué)性能參數(shù)
| 參數(shù) | 要求 | 檢測標(biāo)準(zhǔn) |
| 透射波前畸變 | ≤λ/10@633nm | ISO 10110-5 |
| 應(yīng)力雙折射 | ≤5nm/cm | MIL-G-174B |
| 抗激光損傷閾值 | ≥5J/cm2@1064nm, 10ns脈沖 | ISO 21254-1 |
3. 核心加工技術(shù)
超精密激光加工：采用紫外激光（波長355nm）實現(xiàn)微孔加工，控制熱影響區(qū)<2μm
化學(xué)機械拋光（CMP）：使用納米級二氧化硅拋光液，同步平整銅層與玻璃表面
潔凈封裝：百級潔凈環(huán)境下完成封裝，確保表面顆粒≤50個/dm2（粒徑>0.5μm）
（圖源網(wǎng)絡(luò)，侵刪）
技術(shù)挑戰(zhàn)與發(fā)展方向
1. 當(dāng)前技術(shù)瓶頸
異質(zhì)界面控制：銅/玻璃界面結(jié)合強度需突破15MPa（ASTM標(biāo)準(zhǔn)）
大尺寸加工：300mm晶圓級加工良率<85%
成本控制：高精度加工設(shè)備投入占總成本60%以上
（圖源傳感器專家網(wǎng)，侵刪）
2. 未來趨勢
智能加工系統(tǒng)：結(jié)合機器學(xué)習(xí)實時優(yōu)化激光參數(shù)，加工效率提升3倍
綠色制造：開發(fā)無氰化物蝕刻液，降低廢水COD值90%
跨尺度集成：實現(xiàn)納米級光學(xué)結(jié)構(gòu)與毫米級機械結(jié)構(gòu)的協(xié)同加工
玻璃覆銅基板通過材料創(chuàng)新與精密加工技術(shù)的結(jié)合，正在推動MEMS器件向更高集成度、更低功耗方向發(fā)展。隨著6G通信、量子傳感等新興領(lǐng)域?qū)ζ骷阅芤蟮奶嵘涔鈱W(xué)加工精度需求已進入亞納米時代，未來需在異質(zhì)材料界面優(yōu)化、智能化加工裝備等領(lǐng)域持續(xù)突破。