一種降低激光熱效應(yīng)的玻璃通孔制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及玻璃加工技術(shù)領(lǐng)域，更具體地涉及一種降低激光熱效應(yīng)的玻璃通孔制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著芯片封裝集成度的增加，封裝體趨于短、小、輕、薄，玻璃基轉(zhuǎn)接板因其優(yōu)良的成本優(yōu)勢及極低的損耗特性，關(guān)注度極高。玻璃材料中含有多種金屬氧化物，并且S1-O (8eV)鍵能遠大于S1-Si鍵能(3.4eV)，Bosch刻蝕工藝不適合用于玻璃襯底，因此，在玻璃轉(zhuǎn)接板制作工藝過程中，玻璃通孔制作及金屬化是個極大的挑戰(zhàn)。已報道有多種方法制作玻璃通孔，如激光燒蝕、濕法刻蝕、干法刻蝕、高溫玻璃回流和電火花穿孔等，但都有各自的局限性。目前主流的玻璃通孔制作是采用激光打孔的方法，該方法可在較厚的玻璃襯底上制作通孔，單孔制作速率快。但激光打孔的問題在于，該工藝屬于串行工藝，只能單個孔制作，很難多孔同時制作；且由于激光，特別是CO2激光器的熱效應(yīng)，孔周圍會再沉積玻璃熔渣，孔周圍容易出現(xiàn)崩邊現(xiàn)象，孔內(nèi)壁會出現(xiàn)微裂紋，這些問題嚴(yán)重影響后續(xù)的通孔填充工藝及整體的可靠性。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中提出了多種方法來提高打孔質(zhì)量，例如文章“Advances in CO2-LaserDrilling of Glass Substrates”，提出了三種減緩激光打孔的熱效應(yīng):第一種，在激光打孔過程中加熱整個襯底至100-400°C，該方法大大降低激光燒蝕產(chǎn)生的裂紋和損傷，缺點是需要在激光打孔設(shè)備上配置加熱裝置，代加工的玻璃襯底尺寸有限，高溫工藝影響加工精度；第二種，在激光打孔之前，用非聚焦的激光進行局部預(yù)熱，然后再聚焦激光進行打孔，該方法避免了整片襯底加熱的情況，提高了加工精度，缺點是單孔加工時間增加，對于孔密度較大的襯底不適用；第三種，在打孔完成后，對襯底進行退火處理，釋放應(yīng)力，該方法可降低甚至避免微裂紋及其他損傷的出現(xiàn)，缺點是退火時間較長，不適應(yīng)大規(guī)模量產(chǎn)。
[0004]文章“Laser Drilling of High-Density Through Glass Vias (TGVs) for 2.5Dand 3D Packaging”涉及了采用準(zhǔn)分子激光器的加工方法，準(zhǔn)分子激光屬于冷激光，具有很小的熱效應(yīng)，可實現(xiàn)幾乎零微裂紋等損傷的玻璃通孔，缺點是準(zhǔn)分子激光設(shè)備價格昂貴，相對于0)2激光器，打孔速率慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于上述技術(shù)問題，本發(fā)明的主要目的之一在于提供一種降低激光熱效應(yīng)的玻璃通孔制作方法，以便利用廉價的激光器快速有效地制作玻璃通孔，減少產(chǎn)生的玻璃熔渣、裂紋、崩邊等問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種降低激光熱效應(yīng)的玻璃通孔制作方法，包括以下步驟:
[0007]在玻璃襯底待形成通孔位置處制作金屬墊；
[0008]通過激光將所述待形成通孔位置處的金屬墊和玻璃襯底均燒蝕去除；以及
[0009]形成所述玻璃通孔后，將所述金屬墊清洗去除。
[0010]其中，所述金屬墊的直徑大于所述通孔直徑。
[0011]其中，所述金屬墊為銅墊或鋁墊。
[0012]其中，所述金屬墊的厚度為幾十納米至十幾微米。
[0013]其中，清洗去除金屬墊時，同時也去除掉玻璃熔渣。
[0014]其中，所述激光器為二氧化碳激光器。
[0015]基于上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的技術(shù)方案具有如下有益效果:可采用價格較低的CO2激光器，大大降低設(shè)備成本；金屬墊制作工藝成熟，易于實現(xiàn)；通孔完成后，玻璃熔渣落在金屬墊上，去除金屬的同時玻璃熔渣也同時被去除，避免了玻璃熔渣對金屬化的影響；由于孔周圍制作有金屬墊，在激光打孔時減小甚至避免了玻璃崩邊的現(xiàn)象；激光打孔時，金屬墊吸收熱量，被加熱至很高的溫度；同時，金屬墊將熱量傳遞給其下方的玻璃襯底，對其下方的玻璃襯底進行加熱，減小了孔壁周圍的溫度梯度，減緩了應(yīng)力，大大減小甚至避免了微裂紋等損傷的出現(xiàn)。
【附圖說明】
[0016]圖1是制作完金屬墊后玻璃基板的俯視圖及正視圖；
[0017]圖2是激光燒蝕金屬墊后玻璃基板的俯視圖及正視圖；
[0018]圖3是打孔完成后玻璃基板的俯視圖及正視圖。
[0019]附圖標(biāo)記說明:
[0020]101-金屬墊；102_玻璃襯底；103_玻璃通孔。
【具體實施方式】
[0021]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
[0022]本發(fā)明公開了一種減小激光熱效應(yīng)的玻璃通孔制作方法，通過在孔位置處制作一定厚度的金屬墊(pad)，激光打孔時，金屬墊吸收熱量，并將熱量向其下方傳遞，對玻璃襯底進行局部加熱。該方法可減小甚至避免孔內(nèi)微裂紋及損傷的出現(xiàn)，便于后續(xù)金屬填充工藝。
[0023]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的闡述和說明。
[0024]如圖1所示，在激光燒蝕之前，利用成熟的制造工藝在干凈的玻璃襯底上制作一定厚度和大小的金屬墊，如金屬銅、金屬鋁等，優(yōu)選為采用半加成電鍍工藝制作厚度為幾十納米至幾十微米的銅墊。金屬墊直徑大于待形成通孔的直徑。
[0025]所使用的激光器可以為0)2激光器。調(diào)節(jié)激光加工工藝參數(shù)，使激光光束對準(zhǔn)金屬墊，持續(xù)燒蝕金屬。激光燒蝕玻璃之前，先將孔位置處的金屬墊燒蝕去除，去除面積與需要制作的孔的面積同樣大小。之后激光繼續(xù)燒蝕玻璃，制作玻璃通孔。激光加工工藝參數(shù)，在燒蝕的不同階段可以根據(jù)要求進行調(diào)節(jié)。
[0026]通孔制作完成后，將金屬清洗去除，優(yōu)選采用濕法工藝去除金屬墊，在去除金屬墊的同時，也可以同時去除玻璃上的熔渣。這樣保證了孔周圍表面的平坦化特性，保證了后續(xù)孔金屬化及布線的可靠性。
[0027]由于金屬墊具有良好的熱導(dǎo)率，在激光打孔時，可將預(yù)留的圓環(huán)金屬墊加熱至很高的溫度，加熱的圓環(huán)金屬墊將熱量傳遞給其下方的玻璃，使孔位置處的玻璃溫度升高，縮小孔側(cè)壁附近的溫度梯度，減小甚至避免孔側(cè)壁微裂紋的出現(xiàn)，避免了玻璃熔渣直接沉積在玻璃表面，避免了玻璃孔崩邊現(xiàn)象。
[0028]經(jīng)過大量地實驗測試，本發(fā)明的玻璃通孔制作方法通過廉價的激光器，例如0)2激光器即可以實現(xiàn)快速有效制作玻璃通孔，而不會產(chǎn)生玻璃熔渣、裂紋、崩邊等問題。
[0029]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種降低激光熱效應(yīng)的玻璃通孔制作方法，包括以下步驟: 在玻璃襯底待形成通孔位置處制作金屬墊； 通過激光將所述待形成通孔位置處的金屬墊和玻璃襯底均燒蝕去除；以及 形成所述玻璃通孔后，將所述金屬墊清洗去除。2.如權(quán)利要求1所述的玻璃通孔制作方法，所述金屬墊的直徑大于所述通孔直徑。3.如權(quán)利要求1所述的玻璃通孔制作方法，其中所述金屬墊為銅墊或鋁墊。4.如權(quán)利要求1所述的玻璃通孔制作方法，其中所述金屬墊的厚度為幾十納米至十幾微米。5.如權(quán)利要求1所述的玻璃通孔制作方法，其中清洗去除金屬墊時，同時也去除掉玻璃熔渣。6.如權(quán)利要求1所述的玻璃通孔制作方法，其中所述激光器為二氧化碳激光器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種降低激光熱效應(yīng)的玻璃通孔制作方法，包括以下步驟：在玻璃襯底待形成通孔位置處制作一定厚度的金屬墊(pad)；通過激光將所述待形成通孔位置處的金屬墊(pad)和玻璃襯底均燒蝕去除；以及形成所述玻璃通孔后，將所述金屬墊清洗去除。本發(fā)明的玻璃通孔制作方法通過廉價的激光器，例如C02激光器即可以實現(xiàn)快速有效制作玻璃通孔，減少產(chǎn)生的玻璃熔渣、裂紋、崩邊等問題。
【IPC分類】B23K26/14, B23K26/70, B23K26/402, B23K26/382
【公開號】CN104923925
【申請?zhí)枴緾N201510237903
【發(fā)明人】劉豐滿, 林來存, 邱德龍, 褚衍彪
【申請人】中國科學(xué)院微電子研究所, 華進半導(dǎo)體封裝先導(dǎo)技術(shù)研發(fā)中心有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請日】2015年5月12日