TGV 玻璃基板 與 錫球孔洞 怎麼檢測？ 解析孔洞面積、體積與孔隙率

當玻璃基板的通孔完成填銅、封裝錫球形成接合後，內部是否仍有孔洞，是研發與製程團隊需要釐清的問題。外觀完整的 TGV 或錫球，不一定能反映內部填充狀況；即使已在 X-ray 影像中看見孔洞，仍需要進一步回答：孔洞占多少？集中在哪個位置？不同通孔或錫球之間，是否存在明顯差異？

針對 TGV玻璃基板與錫球的孔洞分析，2D X-ray 可從投影影像辨識孔洞並計算面積比例；3D X-ray 則透過立體重建，量化孔洞體積與孔隙率，補充深度與空間分布資訊。閎康科技結合兩種分析方式，協助工程師從陣列檢查走向逐孔、逐顆量測，為填充完整性評估與後續缺陷驗證提供依據。

TGV分析服務型錄

本文先看三個結論

1. 2D X-ray計算孔洞投影面積比例：可辨識 TGV 與錫球投影影像中的孔洞輪廓，計算面積比例，並回查個別結構或陣列中的位置。這項結果描述投影面積占比，無法直接換算成孔洞體積。
2. 3D X-ray量化孔洞體積與孔隙率：透過完整結構與孔洞的影像分割，可計算各分析區域的體積比例，並觀察內部孔洞的深度、形貌與分布。
3. 評估重點在於數據與位置一起看：平均值可概括一組結果，逐孔或逐顆數據則能找出個別差異。品質判定仍須結合一致的計算定義、分析條件及產品規格。

從TGV填銅到錫球接合，為什麼孔洞需要量化？

TGV（Through Glass Via，玻璃通孔）是在玻璃基板中形成的通孔，針對填銅型 TGV，分析重點是銅填充區域內是否存在空隙，以及空隙在通孔中如何延伸；錫球的分析則關注焊料內部孔洞的大小與分布。兩者的結構與製程不同，卻有相同的量測需求，將影像中的孔洞轉換為可追溯的數據，才能比較個別位置與樣品差異。

孔洞量化的價值，在於讓工程師有依據地選擇需進一步確認的區域，例如：當陣列中只有少數位置出現較高孔洞比例，逐孔或逐顆分析能指出這些位置，作為後續複查或截面分析的選點依據，孔洞是否已造成電性異常或可靠度問題，仍需與相關量測及失效證據交叉判讀。

2D X-ray 與 3D X-ray 孔洞分析有何差異？

2D X-ray 記錄的是穿透路徑上各結構疊合的投影，適合觀察陣列排列、辨識可見孔洞及計算投影面積比例。當需要知道孔洞位於哪個深度、是否沿通孔延伸，或需要取得時，可再使用 3D X-ray 的多角度重建與虛擬切片，觀察內部結構。

方法選擇應配合實際規格，若驗收項目是孔洞面積比例，應使用相符的 2D 指標；若目標是體積比例或內部位置，則需規劃 3D 分析，缺陷尺寸、樣品厚度、結構重疊及影像品質，也會影響可辨識範圍。

TGV的2D X-ray篩檢，辨識孔洞與計算投影面積

對填銅型 TGV玻璃基板，先觀察通孔陣列的投影，可建立孔洞辨識與位置對應。如圖 1 所示，黃色輪廓選定通孔，紅色區域標示影像中辨識出的孔洞；軟體再依設定的分析範圍，計算孔洞占該通孔投影的比例。

TGV 的 2D X-ray 孔洞辨識，選定通孔標示 1.5%

左圖中選定通孔的 孔隙率 為 1.5%，這項結果可用來描述該區域在此分析設定下的投影孔洞比例，並回查辨識輪廓是否貼合原影像。

 

但它尚未提供孔洞深度與完整體積，若需要釐清三維分布，就必須進入立體重建與分割流程。

TGV 孔洞體積與孔隙率分析 3D X-ray 五個步驟

完成 3D X-ray 掃描與立體重建後，可依下列五個步驟建立完整通孔、分離孔洞，並取得逐孔孔隙率，這五個步驟屬於三維影像的分割與量化流程；前一節的 2D 投影篩檢是獨立分析方法。

圖 1｜對重建切片進行影像填補，建立完整通孔 Whole 區域。

第一步：建立包含銅與孔洞的完整通孔區域

 

3D 孔隙率計算需要兩項資料：孔洞體積、以及包含材料與孔洞的完整分析區域體積，若只把實際銅材料當作分母，計算定義便與完整通孔的體積比例不同，因此建立一致的分析範圍是量測的起點。

 

圖 1 的黃色遮罩圈定完整通孔範圍，Fill-up 是對影像分割遮罩進行填補，將內部孔洞納入 Whole 區域，為後續計算建立完整體積。

圖 2｜以 Whole 減去 Copper，取得孔洞 Pore 區域。

第二步：以完整通孔減去銅區域分離孔洞

 

取得完整通孔區域後，再辨識其中的銅材料，便可利用區域差集取得孔洞：Pore＝Whole－Copper，這個流程將影像中較低衰減的區域，轉換為可進一步計算的孔洞體積資料。

 

圖 2 以橘色標示分割出的孔洞，不同方向的切片可用來確認孔洞截面與延伸位置，材料邊界是否清楚、分割門檻是否適當，都會影響計算結果，因此孔洞遮罩應與重建切片一起核對。

圖 3｜建立多個分析區域 Multi-ROI，計算各通孔的完整體積。

第三步：建立各通孔ROI並取得完整體積

 

圖 3 透過 Multi-ROI，為每個通孔建立獨立的分析區域。ROI（Region of Interest）讓通孔位置與完整體積一一對應，使後續孔隙率計算能回到個別通孔，圖中不同顏色用於區分區域，不代表品質等級。

圖 4｜以通孔 ROI 與孔洞區域的交集，分別計算孔洞體積。

第四步：計算各通孔ROI內的孔洞體積

 

圖 4 將孔洞區域與各通孔 ROI 取交集，取得每個通孔內的孔洞體積，此步驟讓孔洞歸屬於對應通孔，並與第三步取得的完整通孔體積保留相同分析範圍，作為下一步計算孔隙率的基礎。

圖 5｜各通孔孔洞比例的色階結果，搭配位置資訊檢視差異。

第五步：計算逐孔孔隙率並以色階呈現結果

 

以第四步的孔洞體積為分子，除以第三步中同一通孔的完整體積，再乘以 100%，即可取得該通孔的孔隙率。

 

3D 孔隙率（%）＝孔洞體積 ÷ 完整分析區域體積 × 100%

 

TGV 孔隙率是填銅區域內的孔洞體積比例，分母包含銅與內部孔洞；它不等於玻璃基板本體的孔隙率。圖 5 將逐孔結果轉換為色階，讓通孔間的差異更容易辨識，工程師可依色階範圍與數據回查特定位置，再用切片確認孔洞形貌；是否超出允收範圍，仍以產品規格為準。

TGV玻璃基板案例，平均1.88%之外還能看見什麼

比較不同樣品時，需要確認平均方式，各通孔百分比的算術平均，與全部孔洞體積除以全部完整通孔體積所得的整體比例，可能因通孔大小不同而出現差異。

圖 10｜ 86 顆錫球數據表，欄位為 Max void area %。

圖 10 保留每顆錫球的 Max void area %，例如編號 39 為 18.35%、編號 55 為 19.73%，可透過圖 8 回查相對位置；編號 30 為 0，則表示原分析設定下的此項指標為零，仍不足以證明三維結構完全沒有孔洞。

當錫球孔洞需要以體積評估，或需要確認其深度與分布時，可透過 3D X-ray 重建完整錫球，再分割內部孔洞，錫球的體積比例同樣以完整結構為分母，包含焊料與內部孔洞。

TGV 與錫球的孔洞分析，可依問題逐步展開。先確定需要面積、體積還是位置資訊，再規劃分析範圍及統計方式，能讓量測結果直接對應工程問題。送樣時，建議提供樣品尺寸與材料、TGV 或錫球位置、預期孔洞尺度、欲確認的面積或體積指標，以及產品規格，若需要跨批次比較，應盡量統一 ROI、分割條件及統計方法；可辨識的最小孔洞則需依樣品與掃描條件評估。

從 TGV玻璃基板的填銅結構到錫球接合，孔洞分析的核心是建立位置、形貌與數據的對應，2D X-ray 由投影篩檢與面積計算切入，3D X-ray 則補充孔洞體積、孔隙率及內部分布，兩者依檢查目的搭配使用，可為填充完整性評估、樣品比較與後續驗證提供更明確的方向。

閎康科技提供 2D X-ray 與 3D X-ray 分析服務，協助客戶依樣品結構與工程問題規劃分析方案，若您有 TGV分析、錫球孔洞計算、孔洞體積量測或玻璃基板內部結構評估需求，歡迎提供樣品資訊與希望釐清的問題，與閎康科技討論合適的檢查方式。

相關服務與延伸閱讀
2D X-ray分析：https://www.matek.com/services-detail/199/
3D X-ray分析：https://www.matek.com/services-detail/200/
TGV玻璃基板與四種分析工具：https://www.matek.com/techarticle-detail/90/
分析服務洽詢：https://www.matek.com/contact/