以石英玻璃替代硅材料的玻璃通孔 ( Through Glass Via，TGV) 技术可以弥补 TSV 的相关不足，是理想的三维集成 解决方案。近几年，为推动 TGV 技术在芯片和其它领域的应用。德国肖特和美国乐普科（LPKF）公司相继报道了大面 积玻璃微孔阵列的制备技术。如图所示，在厚度为 0.5mm 的石英玻璃上，微孔直径可从 30μm 到几毫米。该技术不仅 可实现圆形直孔的加工，对于圆形漏斗孔和方孔的制备也可以实现。此外，LPKF 对外宣称微孔的加工效率可达到每秒 3000-5000，该效率完全可以满足工业大规模生产的需求。

1）前期研究基础及成果 

在前期研究中采用纳秒和超快激光在各类金属和硬脆性材料上制备出高质量的微米级通孔，且加工效率满足工业需 求。此外，在硬脆性材料制备微孔方面，也申报了发明和新型实用专利并获批（杨焕；秦国双；张杰 . 用于硬脆性材料 钻孔的激光加工系统及方法 [P]. 发明专利 .CN105598593.B，杨焕；秦国双；张杰 . 用于硬脆性材料钻孔的激光加工系 统 [P]. 实用新型 .ZL20162015178.2）。

2）研究计划及预期成果

2022 年 1 月至 2022 年 6 月，建立不同波长和脉宽超快激光在石英中的传输和聚焦数学模型；获得聚焦激光在石 英中的光场强度分布。分析石英玻璃中的动态温度和应力分布，根据数学模拟计算结果，明确多参数协同作用下的超快 激光加工机制，制定超快激光与石英玻璃作用的方案、实验装置和工艺参数。发表高水平论文 1 篇。 

2022 年 7 月至 2022 年 12 月，通过实验研究不同系统下的光束在石英玻璃内部的聚焦特性，以及分光光束的一致 性和稳定性。研究空气和真空条件下，超快激光波长、脉宽、脉冲能量、频率和脉冲串模式等光束特征和加工参数对石 英玻璃上所制备微米级通孔的尺寸、形状、微区成分和加工效率的影响规律，激光与物质相互作用规律。申请专利 1 项， 发表高水平论文 1 篇。 

2023 年 1 月至 2023 年 12 月，研究倒置式加工过程中，辅助液体种类和浓度对激光损伤阈值，材料的去除效率和 质量的影响，探索光、石英玻璃、液体三者共存时碎屑排除机制，以及气泡的演化机制；研究腐蚀溶液成分和浓度，腐 蚀温度，以及超快激光改性石英玻璃的结构和成分特征对腐蚀速度及微孔质量的影响规律，进而实现微米级通孔的高精 度、高质量和高效率的可控制备。在超快激光加工高深径比圆孔的工艺基础上，初步探索超快激光在石英玻璃上加工方孔、 三角孔以及其他异形孔的激光加工工艺，总结编写优化的工艺流程和工业应用技术方案。发表国际高水平论文 1 篇。