玻璃覆銅基板在微機電系統（MEMS）中的作用及光學加工要求
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合而成的功能化基底材料，在微機電系統（MEMS）中扮演著“多功能集成平臺”的角色。它通過結合玻璃的絕緣性、光學透明性與銅的導電性，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、光學傳感、慣性導航等領域微型化、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
機械結構基礎：玻璃基板的高硬度（莫氏硬度6-7）和低熱膨脹系數（CTE≈3.3×10??/℃）為MEMS器件提供穩定的機械支撐，避免溫度波動導致的形變失效。
電路互聯通道：表面銅層（厚度5-35μm）通過微細加工形成電路，實現器件間的電信號傳輸，同時玻璃介質層（介電常數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%）允許直接集成光學元件（如波導、反射鏡），簡化光機電一體化設計。
（激埃特原創圖）
2. 典型應用場景
| 應用領域 | 功能實現 |
| 射頻MEMS | 銅微帶線與玻璃介質構成毫米波傳輸線，插入損耗<0.2dB@60GHz |
| 光學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）實現三維堆疊，器件體積縮小40%，信噪比提升15dB |
光學加工關鍵要求
1. 表面精度標準
平整度：≤1μm/25mm（滿足SEMI微電子基板標準）
粗糙度：光學功能面Ra<0.5nm（原子力顯微鏡檢測）
微結構精度：激光加工孔徑誤差≤±1.5μm，側壁垂直度>88°
2. 光學性能參數
| 參數 | 要求 | 檢測標準 |
| 透射波前畸變 | ≤λ/10@633nm | ISO 10110-5 |
| 應力雙折射 | ≤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
超精密激光加工：采用紫外激光（波長355nm）實現微孔加工，控制熱影響區<2μm
化學機械拋光（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：百級潔凈環境下完成封裝，確保表面顆粒≤50個/dm2（粒徑>0.5μm）
（圖源網絡，侵刪）
技術挑戰與發展方向
1. 當前技術瓶頸
異質界面控制：銅/玻璃界面結合強度需突破15MPa（ASTM標準）
大尺寸加工：300mm晶圓級加工良率<85%
成本控制：高精度加工設備投入占總成本60%以上
（圖源傳感器專家網，侵刪）
2. 未來趨勢
智能加工系統：結合機器學習實時優化激光參數，加工效率提升3倍
綠色制造：開發無氰化物蝕刻液，降低廢水COD值90%
跨尺度集成：實現納米級光學結構與毫米級機械結構的協同加工
玻璃覆銅基板通過材料創新與精密加工技術的結合，正在推動MEMS器件向更高集成度、更低功耗方向發展。隨著6G通信、量子傳感等新興領域對器件性能要求的提升，其光學加工精度需求已進入亞納米時代，未來需在異質材料界面優化、智能化加工裝備等領域持續突破。