一种单面板上加工不同孔径TGV的方法及其刻蚀装置

一种单面板上加工不同孔径tgv的方法及其刻蚀装置
技术领域
1.本发明涉及加工不同孔径tgv领域，尤其涉及一种单面板上加工不同孔径tgv的方法及其刻蚀装置。


背景技术：

2.转接板(interposer)，也被称为插入层或中间层，是一种新型的电子基板，能够实现顶部管芯级的细间距i/o与底部封装级较大尺寸大间距i/o之间的互连。转接板上设置了许多的玻璃通孔(through-glass-via，tgv)，玻璃通孔(tgv)穿过衬底延伸互连。玻璃通孔(tgv)互连技术具有高频电学特性优异、成本低、工艺流程简单、机械稳定性强等应用优势，在射频器件、微机电系统(mems)封装、光电系统集成等领域具有广泛的应用前景。
3.目前的玻璃微加工主要有湿法刻蚀、喷砂、光敏玻璃、等离子体刻蚀、聚焦放电、激光烧蚀等方法。然而现有的这些方法大多都只能在单面板上加工一种孔径的玻璃通孔(tgv),无法做到在单面板上加工海量不同孔径的玻璃通孔(tgv)。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种单面板上加工不同孔径tgv的方法及其刻蚀装置，解决了现有技术中，无法做到在单面板上加工海量不同孔径的玻璃通孔的问题。
5.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种单面板上加工不同孔径tgv的方法，包括以下步骤：
7.步骤1：将待加工的平板玻璃清洗并干燥：
8.步骤2：利用激光在平板玻璃上预设海量的小孔：
9.步骤3：将步骤2中经过改性后的平板玻璃置于具有多个超声波振子组成的超声波相控阵的刻蚀装置中，并且平板玻璃根据预设的孔径要求划分不同的加工区域，每个区域预设不同的加工参数；
10.步骤4：向刻蚀装置中添加预先配置好的刻蚀液，刻蚀装置根据加工区域的顺序先后向各加工区域发生超声促进刻蚀；
11.步骤5：取出平板玻璃进行清洗并干燥。
12.进一步，步骤3中的加工区域可为一整块平板玻璃、平板玻璃上的一个孔或者平板玻璃上的多个孔。
13.具体地，步骤3中，预设的超声参数为加工区域的超声波频率和超声波频率的持续时间。
14.优选地，超声波频率的持续时间为15分钟。
15.一些实施例中，步骤4中刻蚀时间为30分钟。
16.进一步，在步骤4中，刻蚀液的液面完全没过平板玻璃的上表面，且刻蚀液的液面到平板玻璃的上表面的距离≥20mm。
17.具体地，步骤1和步骤5中均采用去离子水超声清洗平板玻璃，并且均采用高纯度
氮气干燥，步骤2中预设的小孔的规格相同，步骤4中刻蚀液的质量浓度为8％-15％。
18.一种单面板上加工不同孔径tgv的方法的刻蚀装置，包括反应槽、底座、超声波相控阵和超声波控制器；
19.所述底座设有第一安装区和第二安装区，所述第一安装区位于所述第二安装区的上方，所述反应槽安装于所述第一安装区，所述反应槽用于放置平板玻璃和刻蚀液；
20.所述超声波相控阵安装于所述第二安装区，所述超声波相控阵连接于所述超声波控制器，所述超声波相控阵设有若干的超声波振子。
21.与现有技术相比，上述技术方案中的一个技术方案具有以下有益效果：
22.通过在平板玻璃根据预设的孔径要求划分不同的加工区域，每个区域预设不同的加工参数，刻蚀装置根据加工区域的顺序先后向各加工区域发生超声促进刻蚀，从而可以同时加工海量不同孔径的玻璃通孔，避免重复取出平板玻璃加工和重复浸泡刻蚀液，从而影响已经加工的玻璃通孔，达到提高方法加工质量和加工效率的效果。
附图说明
23.图1是本发明其中一个实施例的刻蚀装置的结构示意图；
24.图2是本发明其中一个实施例的超声波相控阵和阵子的结构示意图；
25.图3是本发明其中一个实施例的平板玻璃预设的小孔的结构示意图；
26.图4是本发明其中一个实施例的加工前预设的加工区域的结构示意图；
27.图5是本发明其中一个实施例的加工成型后的加工区域的结构示意图；
28.其中：平板玻璃1、反应槽2、底座3、第一安装区31、第二安装区32、超声波相控阵4、超声波控制器5、计算机6、超声波振子7。
具体实施方式
29.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
30.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”、“内端”、“外端”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征，用于区别描述特征，无顺序之分，无轻重之分。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
31.在本发明的一个实施例，如图1-5所示，一种单面板上加工不同孔径tgv的方法，包括以下步骤：
32.步骤1：将待加工的平板玻璃1清洗并干燥：
33.步骤2：利用激光在平板玻璃1上预设海量的小孔：
34.步骤3：将步骤2中经过改性后的平板玻璃1置于具有多个超声波振子7组成的超声
波相控阵4的刻蚀装置中，并且平板玻璃1根据预设的孔径要求划分不同的加工区域，每个区域预设不同的加工参数；
35.步骤4：向刻蚀装置中添加预先配置好的刻蚀液，刻蚀装置根据加工区域的顺序先后向各加工区域发生超声促进刻蚀；
36.步骤5：取出平板玻璃1进行清洗并干燥。
37.在本实施例中，工作时，将平板玻璃1清洗干净后干燥，然后利用激光在平板玻璃1上预设海量的阵列小孔，具体是激光对平板玻璃1的内部微结构进行改性，以破坏玻璃内部的化学键，使目标区域的玻璃性质发生变化，使其更容易与刻蚀液发生化学反应；接着将改性后的平板玻璃1置于具有多个超声波振子7组成的超声波相控阵4的刻蚀装置中，向刻蚀装置中添加预先配置好的刻蚀液，最后将平板玻璃1进行清洗并干燥，因为平板玻璃1根据预设的孔径要求划分不同的加工区域，每个区域预设不同的加工参数，刻蚀装置根据加工区域的顺序先后向各加工区域发生超声促进刻蚀，从而可以同时加工海量不同孔径的玻璃通孔，避免重复取出平板玻璃1加工和重复浸泡刻蚀液，从而影响已经加工的玻璃通孔，达到提高所述方法加工质量和加工效率的效果。
38.需要说明的是，刻蚀装置按照不同加工区域的加工顺序以及加工参数，利用计算机控制超声波相控阵4先后向各个加工区域发射超声波，在超声的作用下，刻蚀液在加工区域上的对流加速促进玻璃通孔的刻蚀；实际上是所有的孔都在同时加工，只是通过超声波相控阵4控制超声聚焦在某一个区域使得该区域的加工速率远快于非超声聚焦区域(即非加工区域)，而由于超声波相控阵4每次只能使超声聚焦于一个区域故加工有先后顺序。所谓的加工顺序则是指超声波相控阵4的超声聚焦区域的先后顺序，加工区域的先后顺序可按照大孔优先加工来进行排序，也可自行设置加工区域的顺序，由于具有加工先后顺序，在某一加工区域加工完成后仍需浸泡在刻蚀液中继续加工，而此时超声波相控阵4不在有超声聚焦于该区域，故其加工速率远小于具有超声辅助加工时的加工速率，而非优先加工区域上的小孔则会在刻蚀液的作用下缓慢进行加工，由于缺少超声辅助加工，其加工速率远小于超声辅助加工区域的小孔加工速率。
39.步骤3中的加工区域可为一整块平板玻璃1、平板玻璃1上的一个孔或者平板玻璃1上的多个孔。在本实施例中，步骤3中的加工区域可以是一整块平板玻璃1、平板玻璃1上的一个孔或者平板玻璃1上的多个孔，可以根据实际需求而设计，达到提高所述方法通用性的效果。多个超声波振子7按照一定顺序排列并组成超声波相控阵4与计算机相连接并受计算机所控制，加工区域的形状、位置以及加工顺序可通过计算机进行设计。
40.步骤3中，预设的超声参数为加工区域的超声波频率和超声波频率的持续时间。在本实施例中，预设的超声参数为加工区域的超声波频率以及超声波频率的持续时间，加工区域内的多个超声波振子7输出频率相互作用使保证区域内输出的超声波频率相同，相互作用是指所有的超声波振子7共同发射超声波，在计算机的调控下使发射的超声波聚焦在某一个区域，即所有超声波振子7组成的超声波相控阵4对某一个区域持续输出超声波，计算机根据加工区域需要的超声频率进行聚焦计算，然后通过控制每个超声单元(即超声波振子7)发射对应的超声频率实现对该区域的超声波聚焦。经过刻蚀后的平板玻璃1在低频率的超声区域中加工出较小的玻璃通孔，在高频率的超声区域中加工出较大的玻璃通孔，实现在单面板上加工海量不同孔径的玻璃通孔。
41.超声波频率的持续时间为15分钟。在本实施例中，将超声波频率的持续时间设置为15分钟，保证刻蚀液有足够的时间完成腐蚀，保证腐蚀质量。
42.步骤4中刻蚀时间为30分钟。在本实施例中，如图4-5所示，超声波相控阵4稳定地向加工区域a内输出80khz的超声频率，持续15分钟；随后超声波相控阵4稳定地向加工区域c内输出40khz的超声频率，持续15分钟；平板玻璃1上的加工区域b在不加电场的情况发自发的与刻蚀液反应30分钟，将刻蚀时间设置为30分钟，能够保证刻蚀液有足够的时间完成腐蚀，保证腐蚀质量。
43.在步骤4中，刻蚀液的液面完全没过平板玻璃1的上表面，且刻蚀液的液面到平板玻璃1的上表面的距离≥20mm。在本实施例中，将平板玻璃1浸泡在刻蚀液里面时，具体是蚀液的液面到平板玻璃1的上表面的距离≥20mm，这样设置能够让刻蚀液能更充分地扩散到需要刻蚀的小孔内，若液面距离平板玻璃1上表面小于20mm，则在刻蚀过程中不利于刻蚀液的扩散，超声波对溶液的促进对流作用将会下降，不利于刻蚀加工。
44.步骤1和步骤5中均采用去离子水超声清洗平板玻璃1，并且均采用高纯度氮气干燥，步骤2中预设的小孔的规格相同，步骤4中刻蚀液的质量浓度为8％-15％。在本实施例中，所述刻蚀液的质量浓度为8％-15％，在兼顾腐蚀效率的同时确保通孔质量；预设的小孔的规格相同是为了保证腐蚀后的通孔质量相同；而才用去离子超声清洗平板玻璃1，去离子水能够吸收污染物和颗粒，保证加工质量，利用氮气的惰性，保证平板玻璃1不会氧化，而高纯氮气更有利于保证平板玻璃1的完整性。
45.如图1-2所示，一种单面板上加工不同孔径tgv的方法的刻蚀装置，包括反应槽2、底座3、超声波相控阵4和超声波控制器5；所述底座3设有第一安装区31和第二安装区32，所述第一安装区31位于所述第二安装区32的上方，所述反应槽2安装于所述第一安装区31，所述反应槽2用于放置平板玻璃1和刻蚀液；所述超声波相控阵4安装于所述第二安装区32，所述超声波相控阵4连接于所述超声波控制器5，所述超声波相控阵4设有若干的超声波振子7。在本实施例中，所述超声波控制器5连接有计算机6，工作时，将平板玻璃1放置于所述反应槽2，并将刻蚀液倒入所述反应槽2，然后所述计算机6控制所述超声波控制器5，所述超声波振子7正对于其上方的所述平板玻璃1，使所述超声波相控阵4的超声波振子7发出不同的超声波频率，实现同时加工不同孔径的玻璃通孔，达到提高所述刻蚀装置加工效率的效果。
46.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
47.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。