[发明专利]在衬底中生成高质量的孔或凹进或井的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在电绝缘或半导电的衬底中生成孔或井的方法，并且涉及通过所述方法在衬底中生成的孔或井。本发明同样涉及通过所述方法在衬底中生成的孔或井的阵列。

背景技术

WO2005/097439和WO2009/059786公开了一种采用将电压施加到衬底而在衬底中生成各种结构的方法。这些早期应用中的孔，当以阵列形式存在时，典型地需要在相邻孔之间具有大距离（典型地，距离>1毫米），以避免在生产无绝缘层的阵列期间出现闪络。WO2011/038788和WO2010/063462公开了采用将电压施加到衬底而在衬底中生成各种结构的方法，所述方法允许制造具有小间距（典型地，间距<1毫米）的孔的阵列。这些方法有时受牵制于由于定位加工位置所需的激光斑点造成的衬底表面的破坏，或者受牵制于由于材料排出不完全或者再沉积到所生成的孔周围的表面上而造成的表面污染。

因此，现有技术中需要提供改进的方法，以允许在衬底中生成高质量的孔及其致密阵列，并且显著地改善表面质量以及孔参数的可控性。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于生成孔的方法，所述方法对于孔的形状以及在孔处和孔周围的表面质量具有较好的可控性。本发明的目的同样是提供这样一种方法，所述方法易于执行并且能够适合大规模生产这种穿孔的衬底。

本发明的目的通过在衬底中生成孔或凹进或井的方法得以实现，所述方法包括如下步骤：

a)提供室温下为电绝缘或半导电的衬底，并将所述衬底放置在被连接到用户控制的电压源的至少两个电极之间，

b)在所述衬底的区域中使衬底材料熔化，在所述区域将要通过使用激光束、优选为聚焦的激光束、以及可选地经由所述电极向所述衬底施加的AC电压来加热所述区域而生成所述孔或凹进或井，

c)借助所述用户控制的电压源和所述电极在所述衬底的所述区域的两端施加用户限定了幅度的电压（典型地为DC电压），所述电压足以引起通过所述衬底或所述区域的电流增加，从而将限定量的电能施加到所述衬底，并从所述衬底耗散电能，

其中，所述衬底夹在第一和第二调整层之间，所述第一和第二调整层位于所述衬底的相反侧面上，所述第一调整层位于在步骤b）中暴露在所述激光束下、优选为所述聚焦的激光束下的所述衬底的一个侧面上，所述第一调整层允许限定将要生成所述孔或凹进或井的所述区域的尺寸、优选为横截面，允许避免表面污染和/或熔化的衬底材料的再沉积，并允许使衬底表面屏蔽热，并且所述第二调整层位于与所述第一调整层位于其上的所述侧面相反的侧面上，所述第二调整层允许避免表面污染和/或熔化的衬底材料的再沉积，并允许使衬底表面屏蔽热。

在一个实施例中，所述第一调整层使所述衬底表面屏蔽热，所述热是由于激光和/或若施加AC电压时生成的交流电弧、和/或通过施加DC电压生成的直流电弧（在步骤c中）。在一个实施例中，所述第二调整层使所述衬底表面屏蔽热，所述热是由于若施加AC电压时生成的交流电弧、和/或通过在步骤c）中施加的DC电压的施加而生成的DC电弧。

在一些实施例中，在所述衬底的两个侧面上使用聚焦的激光束。在这种情况下，第二调整层同样使衬底表面屏蔽热，所述热是由于照射到衬底的该侧面上的激光束引起的。

在一个实施例中，所述第一和第二调整层由具有在固态和液态之间或固态和气态之间转变的材料制成，所述转变发生在从室温到衬底的熔化温度的温度范围内，或者所述转变在步骤b）中所使用的所述聚焦的激光束施加的能量达到限定量时发生。

在一个实施例中，所述激光束、优选为所述聚焦的激光束照射到第一调整层所位于的侧面上。在另一个实施例中，两个激光束、优选为聚焦的激光束照射到衬底的任一侧面上。

在一个实施例中，所述第一和第二调整层由相同的材料或不同的材料制成。

在一个实施例中，所述第一和第二调整层各自独立地由选自以下组的材料制成，所述材料包括聚合物，特别是聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚酰亚胺（PI）、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）、乙烯丙烯橡胶、无机硅橡胶、带有合成丙烯酸类胶粘剂的PVC。

在一个实施例中，所述第一和第二调整层各自独立地具有厚度处于1微米～1毫米的范围内，优选10微米～500微米，更优选15微米～300微米，更优选20微米～200微米，甚至更优选20微米～100微米。