芯耀
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1 、引言
玻璃通孔（TGV）作为先进封装领域实现三维互联的核心结构，其束腰孔径（通孔最小截面直径）直接决定互联可靠性、导电性能及封装密度。TGV制备过程中，通孔易形成中间细、两端粗的“束腰”结构，束腰孔径过小会导致金属填充困难、导通电阻增大，过大则降低结构力学稳定性。传统通孔测量方法难以精准定位束腰位置及量化孔径尺寸，无法满足高密度封装的严苛质量管控需求。3D白光干涉仪凭借非接触测量特性、纳米级分辨率及全域三维形貌重建能力，可快速精准捕捉TGV内壁三维轮廓，实现束腰孔径的精准测量。本文重点探讨3D白光干涉仪在TGV玻璃通孔束腰孔径测量中的应用。
2 、3D白光干涉仪测量原理
3D白光干涉仪以宽光谱白光为光源，经分束器分为参考光与物光两路。参考光射向固定参考镜反射，物光经专用物镜聚焦后照射至TGV玻璃通孔内壁表面，反射光沿原路径返回并与参考光汇交产生干涉条纹。因白光相干长度极短（仅数微米），仅在光程差接近零时形成清晰干涉条纹。通过压电陶瓷驱动装置带动参考镜及物镜进行轴向精密扫描，高灵敏度探测器同步采集不同深度位置的干涉条纹强度变化，形成干涉信号包络曲线，曲线峰值位置精准对应通孔内壁各点的三维坐标。结合像素级坐标校准与内壁轮廓拟合技术，可完整重建TGV通孔全域三维形貌，精准定位束腰位置（孔径最小处），并量化束腰孔径尺寸，其径向分辨率可达纳米级，适配微纳尺度TGV的高精度测量需求。
3 、3D白光干涉仪在TGV束腰孔径测量中的应用
3.1 束腰孔径精准量化
针对微纳尺度TGV（孔径范围5-50 μm）的束腰孔径测量需求，3D白光干涉仪可通过优化测量方案实现精准量化。测量时，选取适配的长焦物镜与视场范围，对TGV通孔进行全深度轴向扫描，通过三维轮廓重建获取通孔内壁完整的高度-径向分布数据。采用圆柱拟合与孔径提取算法，沿通孔深度方向逐点计算截面孔径尺寸，生成孔径-深度分布曲线，曲线最小值对应的位置即为束腰位置，其数值为束腰孔径。实验数据表明，其束腰孔径测量误差≤0.1 μm，束腰位置定位精度≤0.5 μm，可有效捕捉激光钻孔工艺中功率、扫描速度变化导致的束腰孔径波动，为工艺参数优化提供精准量化依据。同时，支持多通孔连续扫描测量，实现TGV阵列的均匀性评估。
3.2 通孔形貌缺陷同步检测
TGV制备过程中易出现的束腰偏移、内壁台阶、毛刺、局部缩颈等缺陷，会直接影响束腰孔径稳定性及后续金属填充质量。3D白光干涉仪在测量束腰孔径的同时，可通过三维轮廓重建同步识别此类缺陷。当检测到束腰孔径偏差超过±0.5 μm、内壁毛刺高度超过1 μm，或存在局部缩颈导致孔径突变超过2 μm时，可判定为不合格产品。通过缺陷的尺寸、位置量化分析，可追溯激光聚焦精度、玻璃材料特性等制备环节的问题。例如，当出现束腰偏移严重时，可反馈调整激光钻孔的定位精度参数，提升TGV成型质量。
4 、测量优势与应用价值
相较于传统显微镜的二维投影测量局限，3D白光干涉仪可提供完整的TGV通孔三维形貌信息，实现束腰孔径的精准量化与位置定位；相较于扫描电子显微镜的破坏性测量及真空环境要求，其非接触测量模式可避免损伤通孔内壁、无需样品预处理，保障样品完整性且适配大气环境下的快速检测。同时，其具备高效扫描能力（单通孔测量时间≤3 s），可满足TGV阵列产业化批量检测需求。通过为束腰孔径测量提供精准、全面的量化数据及缺陷检测结果，3D白光干涉仪可助力构建先进封装TGV的严格质量管控体系，提升封装良率与互联可靠性，为高密度三维封装技术的发展提供关键技术支撑。
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（以上数据为新启航实测结果）
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