一种环保强碱药水TGV玻璃通孔湿法蚀刻加工方法与流程

本发明涉及玻璃加工，具体是指一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法。

背景技术：

1、随着电子信息技术发展，三维先进封装、光电共封装等技术对封装载体的集成度、电性能要求不断提升。玻璃材料因低介电常数、优异绝缘性、与硅热膨胀系数匹配度高等优势，成为理想封装载体，而tgv技术作为玻璃基板垂直互连的核心，其加工质量直接决定封装性能。

2、tgv加工主要分为干法和湿法蚀刻，干法蚀刻精度高但设备成本高、效率低，易产生等离子体损伤；湿法蚀刻工艺简单、成本低，是工业量产首选，但存在明显不足：现有湿法蚀刻多采用含氟蚀刻液，毒性大、废液处理难，污染环境；蚀刻选择性差，难以实现小尺寸、高深宽比通孔加工，孔壁缺陷多；硅垢易沉积，影响蚀刻液寿命和产品合格率；激光改性与湿法蚀刻衔接性差，易出现成型不完整或过度蚀刻问题。

技术实现思路

1、本发明为解决上述各种问题，提出了采用无氟环保强碱蚀刻液体系，结合激光改性预处理和分段式蚀刻工艺，解决蚀刻液污染、硅垢沉积、孔壁缺陷问题的一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法。

2、为解决上述的技术问题，本发明提出的技术方案为：一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，包括以下步骤：

3、步骤一、基板预处理：选取适配通孔加工的玻璃基材，依次采用溶剂除油、多级纯水清洗、恒温烘干工艺处理，彻底清除基材表面附着的粉尘、油污与有机杂质，保证基材表面洁净度满足后续激光加工要求；

4、步骤二、激光改性处理：采用超快飞秒激光定向辐照玻璃基材内部，沿基材厚度方向连续刻蚀形成贯通式改性通道，改性区域可大幅提升腐蚀速率，为后续选择性湿法蚀刻提供预设腐蚀路径；

5、步骤三、环保强碱湿法蚀刻：将完成激光改性的玻璃基材浸入无氟环保强碱蚀刻液体系中恒温腐蚀，依靠改性通道与普通玻璃本体的腐蚀速率差定向溶解，最终形成完整贯通的玻璃通孔，蚀刻过程持续对蚀刻液循环过滤净化；

6、步骤四、中和清洗与烘干：蚀刻完成后的基材依次经过酸性中和、多级纯水超声清洗、低速沥干、恒温烘干工序，完全清除基材表面残留碱性药液，避免药液残留腐蚀通孔内壁；

7、步骤五、通孔外观与尺寸检测：采用高精度视觉检测设备对成型通孔进行全幅扫描检测，同步核验通孔孔径、孔壁圆度、孔位坐标精度、漏孔及内壁微裂纹缺陷，分拣筛选合格玻璃基材。

8、进一步地，步骤二中，通过调控激光输出参数实现最小5μm成型孔径，调节激光加工参数将通孔深宽比控制至20:1以上。

9、进一步地，步骤三中蚀刻温度恒定维持在80～120℃，蚀刻过程中持续循环过滤蚀刻液，减少硅垢在通孔内壁与蚀刻槽内沉积。

10、进一步地，所述环保强碱蚀刻液不含氟化物，体系组分包含强碱、络合稳定剂、渗透润湿剂、硅垢抑蚀剂，依靠各组分配比协同作用降低通孔内壁粗糙度、精准控制通孔锥度。

11、进一步地，步骤三采用两段式分步蚀刻工艺，第一段蚀刻去除激光改性核心区域，第二段微调蚀刻修整通孔内壁形貌，两段蚀刻工序之间设置中间水洗除垢工序。

12、进一步地，步骤五采用多模态成像检测模式，同步采集通孔尺寸、轮廓、内壁缺陷多维度数据，实现通孔全尺寸与缺陷一体化检测。

13、进一步地，完成通孔检测后的玻璃基材依次经过等离子活化、金属种子层沉积工序，在通孔内壁形成均匀附着的金属基底。

14、进一步地，金属种子层沉积完成后采用电镀填孔工艺，在通孔内部填充导电金属，提升通孔侧壁金属层覆盖率与界面结合强度。

15、一种加工方法制备得到的tgv玻璃通孔基板，适用于三维先进封装、光电共封装、射频无源器件、微机电传感器基底的集成制程。

16、本发明与现有技术相比优点在于：

17、采用无氟环保强碱蚀刻液体系，不含氟化物，蚀刻过程无有毒氟化氢气体产生，废液处理简单、成本低，符合环保生产要求，有效解决传统含氟蚀刻液污染环境、危害人体健康的问题。

18、通过超快飞秒激光改性形成预设腐蚀路径，结合两段式分步蚀刻工艺，可实现最小5μm成型孔径，深宽比达20:1以上，孔壁粗糙度ra≤0.5μm，能精准控制通孔锥度，减少孔壁微裂纹等缺陷，同时有效减少硅垢沉积，提升产品合格率。

19、加工工艺简单、操作便捷，可实现规模化量产，制备的tgv玻璃通孔基板经金属化处理后，导电性能优异，适用于三维先进封装、光电共封装等高端集成制程，满足电子产业发展需求。

1.一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，其特征在于，步骤二中，通过调控激光输出参数实现最小5μm成型孔径，调节激光加工参数将通孔深宽比控制至20:1以上。

3.根据权利要求1所述的一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，其特征在于，步骤三中蚀刻温度恒定维持在80～120℃，蚀刻过程中持续循环过滤蚀刻液，减少硅垢在通孔内壁与蚀刻槽内沉积。

4.根据权利要求3所述的一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，其特征在于，所述环保强碱蚀刻液不含氟化物，体系组分包含强碱、络合稳定剂、渗透润湿剂、硅垢抑蚀剂，依靠各组分配比协同作用降低通孔内壁粗糙度、精准控制通孔锥度。

5.根据权利要求3所述的一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，其特征在于，步骤三采用两段式分步蚀刻工艺，第一段蚀刻去除激光改性核心区域，第二段微调蚀刻修整通孔内壁形貌，两段蚀刻工序之间设置中间水洗除垢工序。

6.根据权利要求1所述的一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，其特征在于，步骤五采用多模态成像检测模式，同步采集通孔尺寸、轮廓、内壁缺陷多维度数据，实现通孔全尺寸与缺陷一体化检测。

7.根据权利要求1所述的一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，其特征在于，完成通孔检测后的玻璃基材依次经过等离子活化、金属种子层沉积工序，在通孔内壁形成均匀附着的金属基底。

8.根据权利要求7所述的一种环保强碱药水tgv玻璃通孔湿法蚀刻加工方法，其特征在于，金属种子层沉积完成后采用电镀填孔工艺，在通孔内部填充导电金属，提升通孔侧壁金属层覆盖率与界面结合强度。

9.权利要求1至8任意一项所述加工方法制备得到的tgv玻璃通孔基板，其特征在于，所述基板适用于三维先进封装、光电共封装、射频无源器件、微机电传感器基底的集成制程。