随着射频（RF）技术向更高频率发展，业界对紧凑且高效的射频系统的需求愈发迫切。玻璃通孔（TGV）技术是一种三维互连技术，近年来因其在射频集成方面的独特优势而备受关注。相较于低温共烧陶瓷(LTCC)，有机材料以及硅等传统基板，玻璃基板具有诸多优势。玻璃具有高热导率、低介电损耗以及优异的机械性能，是射频集成的理想材料。
TGV 技术的一个重要优势在于能够将无源元件直接集成到基板中，从而减小整个系统的尺寸和重量。这种尺寸和质量的减小对智能手机、平板电脑和可穿戴设备等便携式设备尤为有益。TGV 技术的另一个优势是能够构建复杂的三维结构，通过减少与传统互连相关的寄生效应来提升射频系统的整体性能，实现性能更佳、尺寸更小且质量更轻的高度集成的射频系统。
一、集成无源器件
作为射频系统的核心构成单元，无源模块集成电阻、电容、电感等基础元件，以及谐振器、滤波器、双工器等关键功能组件。此类器件在信号处理和系统优化等环节具有不可替代的作用。
研究数据表明，在典型无线射频架构中，无源器件数量占比高达九成，占据基板面积的 60%~70%，并贡献约七成的总体成本，其性能优劣更直接决定系统整体效能。因此，实现器件微型化、高性能与低成本协同优化已成为当前研究热点。值得注意的是，基于 TGV 技术的新型无源器件凭借三维异质集成能力、紧凑型结构设计及卓越的高频特性，正逐步成为该领域的前沿发展方向。
1. 集总式电感电容
电容和电感是电路中重要的2种无源器件，在射频领域中有着重要的应用，既可以构成基本的LC谐振单元从而实现滤波功能，又可以应用于阻抗匹配网络的搭建，还能作为储能元件降低信号的干扰。
案例：
2024 年，电子科技大学张继华团队 LI 等人提出了一种负载 TGV阵列的紧凑型 3D叉指电容器，紧凑型 TGV 无源器件如图1所示，其充分利用了阵列内 TGV 之间的耦合电场以及相邻分支之间的横向电场，该电容器表现出很高的Q值。
图1 紧凑型 TGV 无源器件
2. 滤波器
滤波器作为无线电系统射频模块的关键部分，其作用是将带外噪声滤除掉，从而提高信噪比以保证信号质量。基于 TGV 技术的射频滤波器可以分为集总元件 LC 滤波器和分布参数电路滤波器2类。
2.1 集总元件 LC 滤波器
集总元件 LC 滤波器拥有完善的理论体系和清晰的结构，相关的理论基础常被用来指导其他类型滤波器的设计。然而，它们也存在明显的缺点，在电路设计中，往往需要较大的电感和电容元件，在高集成度的电路中，单个电容或是电感也需要较大的面积，导致集成度降低，且其频率选择性较差，不适合窄带滤波器的制作。随着频率的增加，高Q值的 LC 滤波器较难实现，呈现出较宽的带宽和较差的带外抑制，通常适用于低于 10 GHz的低频微波系统。
案例：
图2 玻璃堆叠双层结构的带通滤波器
2.2 分布参数电路滤波器
由波导、同轴线、微带线 (MS)、带状线(SL)、共平面线等传输线构成的分布参数电路滤波器是基于与信号波长密切相关的原则设计的。随着传输信号频率的提高，这些滤波器的尺寸相应减小，因此毫米波频段应用的滤波器通常基于分布参数原理设计。
在分布参数电路滤波器中，同轴线滤波器制造难度大，常用的加工方式精度不支持其工作在毫米波频段下。波导滤波器虽然具有损耗小、选频性好且功率容量大等优点，但由于其体积庞大，难以满足毫米波通信系统对体积和质量的严格要求。微带平面滤波器虽然制作简单方便、与系统集成度高，但是其功率容量低，且其半开放式结构会导致能量泄漏，引起系统的电磁兼容和电磁干扰等问题。基片集成波导(SIW)结构有着波导滤波器和微带滤波器的优点，克服了2者的缺点，不仅损耗低、功率容量高，同时还具有很高的系统集成性，因此被认为是低成本、低损耗、紧凑和简单的微波和毫米波系统滤波器实现的合适选择。但该类滤波器设计和建模相对复杂，需要精确的电磁场模拟和结构设计，且制作难度较大，需要高精度的制作工艺。
案例：
2025年，厦门大学YU 等人基于石英玻璃提出了一系列 W 波段的 SIW 带通滤波器，使用基于 TE101 和 TE201 模式的双模SIW 谐振器，实现了具有准椭圆函数响应的4阶 SIW滤波器，基于高次模的玻璃基 SIW 滤波器如图3所示。该工作实现了超高精度的W波段滤波器，且仿真和实测结果吻合性优秀，验证了玻璃基 IPD 在 W波段的应用。
图3 基于高次模的玻璃基 SIW 滤波器
二、封装天线及射频异质集成系统
天线是通信领域的重要器件，将从外界接收到的辐射电磁波转换为电信号或者将天线上的电信号通过电磁波的方式对外辐射出去。天线种类众多，天线形式的选择不仅取决于通信系统的设计技术要求、使用场景限制，还要考虑到成本以及风险等因素。微带天线由于具有质量轻和易集成等特点，且易于实现双频段和双极化而被广泛应用在各个领域。
案例：
2022年，厦门大学 SU 等人基于5 层玻璃、RDL 和 TGV的堆叠，提出了一种用于 77 GHz汽车雷达毫米波频段的高带宽紧凑型线极化天线，封装总尺寸为10mm x 9mm x1mm，中心频率为 79 GHz，分数带宽 15%，E平面最大增益可达 7.4 dBi，5 层玻璃堆叠的 TGV 天线如图4所示。
图4 5层玻璃堆叠 TGV 封装天线
三、总结
随着射频系统向高频化、高集成化方向快速发展，TGV 技术凭借玻璃基板的低介电损耗、高热导率和优异的机械稳定性，逐渐成为突破传统基板限制的关键技术。TGV技术通过三维垂直互连，显著提升了电感、电容等无源器件的性能密度，TGV 技术为滤波器的小型化与低损耗提供了新路径。未来需进一步优化 SIW 结构的小型化与工艺一致性，以满足毫米波系统对紧凑尺寸与高频稳定性的需求。
TGV 技术通过多层玻璃堆叠与高频互连，推动封装天线(AiP)向毫米波频段拓展。然而信号完整性与制造精度仍需优化，以应对高频电磁干扰与复杂结构加工挑战。
TGV 技术的规模化应用需聚焦3大方向：一是高深宽比金属化工艺革新，解决填实效率与界面结合问题；二是高频工艺一致性提升，确保毫米波器件的性能稳定性；三是多物理场协同设计，优化热管理、电磁兼容与机械可靠性。随着 5G/6G通信、太赫兹系统及智能终端的快速发展，TGV技术有望成为射频集成与异质封装的核心方案，为高频高密度电子系统提供高性能、低成本的全新路径。
包括但不仅限于以下议题
序号 | 议题 |
|---|---|
1 | TGV玻璃核心技术的挑战与解决方案 |
2 | 玻璃基板先进封装技术发展与展望 |
3 | 三维封装硅通孔与玻璃通孔技术发展及应用 |
4 | 先进封装对玻璃基板基材的要求 |
5 | 无机玻璃材料的本构模型、破坏机理及其在工程中的应用 |
6 | 玻璃基互连技术助力先进封装产业升级 |
7 | 真空镀膜设备在玻璃基板生产加工中的关键作用 |
8 | 玻璃芯板及玻璃封装基板技术 |
9 | 玻璃通孔结构控制、电磁特性与应用 |
10 | 玻璃基板及先进封装技术研究与应用 |
11 | 如何打造产化的玻璃基板供应链 |
12 | 电镀设备在玻璃基板封装中的关键作用 |
13 | 玻璃基FCBGA封装基板 |
14 | 显微镜在半导体先进封装缺陷检测中的应用 |
15 | 激光系统应用于TGV制程发展 |
16 | Panel level激光诱导蚀刻 & AOI |
17 | 利用激光诱导深度刻蚀技术实现集成多种功能结构玻璃基板加工 |
18 | FLEE-TGV助力先进封装玻璃基板发展 |
19 | 在玻璃基板上开发湿化学铜金属化工艺 |
20 | 异构封装中金属化互联面临的挑战 |
21 | 电化学沉积法制备TGV-3D互连结构 |
22 | 高效RDL制造技术:赋能多种互联结构的面板级封装 |
23 | TGV金属线路制作的工艺难点及技术解决路径 |
24 | 玻璃基光子解键合技术 |
25 | 基板积层胶膜材料 |
26 | 面向先进封装的磨划解决方案 |
27 | 多物理场仿真技术在玻璃基先进封装中的应用 |
28 | 玻璃基片上集成无源 |
29 | 基于TGV的高性能IPD设计开发及应用 |
30 | 下一代ABF载板-玻璃基及其潜在的机遇与挑战 |
31 | 面板级键合技术在FOPLP中的应用 |
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