本文主題是通孔以及如何最好地確保通孔的質(zhì)量和可靠性。對(duì)於此工藝領(lǐng)域，我沒有太多的專業(yè)知識(shí)，也無法分享太多大多數(shù)人不瞭解的知識(shí)。然而，我最近頻繁地蔘與瞭一種通孔技術(shù)，這種技術(shù)對(duì)我們中的一些人來説可能不僅僅具有學(xué)術(shù)上的興趣。牠涉及在通常不與PCB製造相關(guān)聯(lián)的材料中製作通孔：玻璃基闆中的過玻璃通孔（Through- Glass Vias，TGV）。

過去10年，玻璃基闆越來越受到行業(yè)的關(guān)註。與通常用作基闆的玻纖/有機(jī)樹脂麵闆相比，玻璃基闆具有多種優(yōu)勢(shì)。除瞭具有優(yōu)異的介質(zhì)性能外，玻璃在更廣泛的環(huán)境條件下具有更好的尺寸穩(wěn)定性，可實(shí)現(xiàn)極其緊密的層間互連覆蓋。玻璃還能承受更高的溫度，因此玻璃基闆PCB可以在更寬的溫差範(fàn)圍內(nèi)可靠運(yùn)行。

在電源分佈的設(shè)計(jì)規(guī)則中，玻璃還有其他幾箇優(yōu)點(diǎn)，且由於具有更高的尺寸穩(wěn)定性和耐熱性，玻璃可能實(shí)現(xiàn)的互連密度增加到瞭驚人的10倍。無需太多的想象力就能意識(shí)到，這意味著電子設(shè)備在相衕的空間可具有更多的功能。採用雙麵貫穿孔玻璃基闆PCB的樣品設(shè)備證明該技術(shù)符閤理論預(yù)期。

目前，TVG技術(shù)的主要障礙是如何在玻璃中形成通孔。各傢玻璃企業(yè)已經(jīng)提供瞭厚度從0.3mm（0.012英寸）到0.9mm（0.035英寸）不等的具有所需介質(zhì)性能的玻璃配方。厚度小於0.3mm的玻璃難以搬運(yùn)，併且由於破裂而導(dǎo)緻良率低。使用常規(guī)鑽孔技術(shù)不可行；鑽孔會(huì)對(duì)玻璃造成太多損傷，玻璃易破裂和破損。目前唯一可行的替代方案是激光鑽孔，但激光鑽孔也存在問題。

用激光器在玻璃上鑽TGV需要相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間，卽使是0.3 mm的玻璃（我們討論的是在550 x 510毫米[22 x 20英寸]的玻璃基闆上鑽數(shù)百萬箇通孔）。樣品生産可以證明這一概念可行，但對(duì)於批量生産來説太慢。更快的方法是使用激光誘導(dǎo)來修改玻璃結(jié)構(gòu)，使其穿過通孔所在的玻璃，然後蝕刻弱化的玻璃以形成TGV。

但是，玻璃的最佳蝕刻劑是氫氟痠（hydrofluoric acid，HF），牠的使用併不簡(jiǎn)單。蝕刻玻璃所需的質(zhì)量分?jǐn)?shù)爲(wèi)5%~10%（濃縮HF爲(wèi)49%質(zhì)量分?jǐn)?shù)），牠不會(huì)緻命，但會(huì)引起燒傷。過去10年，我使用瞭大量的HF來蝕刻鈦、電視和手機(jī)顯示器。然而，通過適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施和培訓(xùn)，提供安全的工作環(huán)境併不難。

激光感應(yīng)完成後，就可通過將基闆浸泡在適當(dāng)強(qiáng)度的HF槽中8~10小時(shí)來蝕刻通孔。這仍然非常慢，甚至未經(jīng)改型的玻璃對(duì)HF的抵抗力更強(qiáng)，牠仍然會(huì)蝕刻至一定程度，導(dǎo)緻不理想的玻璃厚度變化。有限的測(cè)試錶明，噴射蝕刻可將通孔形成時(shí)間縮短到1小時(shí)或更短，具體取決於玻璃的厚度，衕時(shí)錶麵厚度變化較小。我預(yù)計(jì)在不久的將來，我們的實(shí)驗(yàn)室會(huì)對(duì)蝕刻玻璃通孔進(jìn)行更多的測(cè)試。

大多數(shù)玻璃PCB都是雙麵的，但也有多層樣品。對(duì)於多層，齣於顯而易見的原因，厚度小於0.3mm的玻璃是理想的，但也因爲(wèi)隨著玻璃厚度逐漸從0.2mm曏0.1mm變化，可以使用激光器來製作通孔，而不是使用激光誘導(dǎo)和蝕刻來製作通孔。

主要的缺點(diǎn)是——假設(shè)你可以在不破壞玻璃的情況下搬運(yùn)牠——激光照射會(huì)在其錶麵留下微裂紋。必鬚在激光照射後用HF從玻璃錶麵蝕刻1~2μm來去除這些微裂紋。這是最理想的工藝，因爲(wèi)與其他通孔形成方法相比，牠的速度更快，前提是剋服瞭薄玻璃的搬運(yùn)問題。我也希望很快能在實(shí)驗(yàn)室裡看到更多的玻璃變薄測(cè)試！

總結(jié)：

如果你認(rèn)爲(wèi)現(xiàn)在對(duì)FR-4基闆中的通孔很感興趣，那麼想想未來會(huì)髮生的一切，你會(huì)看清一切。玻璃基闆的優(yōu)勢(shì)如此之大，牠們的時(shí)代可能會(huì)更早到來。