[发明专利]在基板上引入穿孔的方法和装置以及以这种方式制造的基板

说明书

技术领域

本发明涉及借助激光束在用作内插器(Interposer)或微型元件的基板中引入多个穿孔的方法和装置。本发明还涉及以这种方式制造的具有穿孔的基板。

背景技术

这种类型的基板被用作所谓的用于电连接多个同质或异质的微芯片终端的内插器。所述内插器一般由玻璃或硅构成并且包括例如接触面、再配线(Umverdrahtung)、通路连接(Durchkontaktierung)以及活性或非活性的组件。

微芯片作为处理器核心典型具有在其下侧于相对小的区域中分布的彼此紧密间隔的数百个接触点。由于间隔紧密，不能将这些接触点直接施加至被称为主板的电路板。因此，内插器被用作连接元件，使用它可加宽接触基础。

在实践中，设有多个孔的玻璃纤维增强的环氧树脂板被用作内插器。在玻璃纤维毡的表面上分布了被引入各个孔的导体线路，以填充所述孔，并且在所述玻璃纤维毡的另一侧将其引至处理器核心的接线端(Anschlusskontakt)。然而，在加热的情况下在核心处理器和玻璃纤维毡之间会出现不同的膨胀并由此在所述两个组件之间出现机械应力。

为了减少因不同的温度膨胀系数而出现的应力，于是还使用硅内插器或者叫矽中介层、矽插技术。可以以半导体行业中常规的方式和方法来加工所述硅内插器。然而，制造硅基的内插器的成本极高，从而日益致力于用价格低廉的玻璃材料来代替所述硅基的内插器，因为玻璃就其热膨胀而言可与硅匹配。

将玻璃加工成可用的内插器是具有挑战性的。特别是现有技术尚未解决将用于通路连接的穿孔经济地引入基板。

因此，由EP 2 503 859 A1已知一种提供具有通孔的基板的方法，其中基板由绝缘体，如玻璃(例如硅酸盐玻璃)、蓝宝石、塑料或陶瓷，和半导体(如硅)制成。使用激光，例如飞秒激光来照射所述基板，所述激光聚焦至基板内所需位置处的聚焦点。使用以下方法来制造通孔，将具有经由激光基板改性的区域的基板浸渍在蚀刻液中并由此从基板中烧蚀经改性的区域。蚀刻所利用的效果是，相比于基板的未被改性的区域，经改性的区域能被很快的蚀刻。以这种方式可制造盲孔或通孔。铜溶液适用于通孔的填充。为了实现所需的“深度效应”("Tiefenwirkung")，即实现基板外侧之间的通孔，必须在持续照射期间相应地移动聚焦点，即在Z轴的方向上追踪(校正)(nachführen)聚焦点。

在一般情况下，选择性激光处理与随后的蚀刻处理的组合作为选择性激光诱导蚀刻，亦以名称ISLE(In-volume selective laser-induced etching)而已知。所述方法用于在例如玻璃或蓝宝石的透明材料上制造微部件、槽和成形切口。用于微光学、医疗技术和微系统技术的产品的微型化要求制造储存在微米范围并具有高达100nm的结果精度的组件。所述ISLE方法是用于制造由透明材料构成的结构和透明材料中的结构的合适的制造方法。通过使激光束聚焦在工件内部，所述材料在小的体积内(几立方微米)发生结构上的改变。例如，蓝宝石的晶体结构转变成无定形的玻璃状结构，其能比原材料快10000倍地蚀刻。通过激光聚焦点移动穿过工件产生了连续的改性区域，其随后通过水溶液中的氢氧化钾或氢氟酸以化学的方式被蚀刻并被除去。

由DE 10 2010 025 966 B4已知一种方法，在其第一步骤中激光脉冲被引导聚焦在基底上，所述激光脉冲的照射强度是如此之强，从而在玻璃中沿丝状通道出现了局部的非透热的破坏。在第二方法步骤中，通过向对立电极供给高压电源将所述丝状通道扩展成孔，这导致了沿丝状通道穿过基板的介电穿孔(dielektrische Durchbrüchen)。通过电热式加热和蒸发穿孔材料来扩大所述穿孔直至获得所需的孔径后通过切断电源来停止上述过程。可替代地或额外地，还可通过喷嘴将反应性气体引至穿孔位置处来扩展所述通道。击穿点又可通过所提供的蚀刻气体被拓宽。以下相对复杂的过程被证明是不利的，即首选必须通过非透热的破坏来击穿基板并在接下来的步骤中必须将丝状通道的直径扩宽为孔。

此外，由US 6,400,172 B1已知能借助于激光将穿孔引入半导体材料。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供明显简化用于引入穿孔的方法和装置的可行方案，特别是减少实施所需的时间的可行方案。此外，应能提供根据所述方法制造的基板。