制造具有嵌入金属化的多层衬底的方法技术

一种制造衬底的方法，包括：设置上绝缘层和下绝缘层，其中所述上绝缘层包括入口，所述下绝缘层包括通道，而且所述入口与所述通道流体相通，使非固化材料流经所述入口进入所述通道，以及然后通过对所述非固化材料施加能量固化所述非固化材料，从而在所述通道中形成嵌入金属化。所述衬底可以是微流体通道、电互连或者其他电子设备。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术通常涉及衬底制造，而且更具体地，涉及一种制造具有嵌入金属化的多层 衬底的方法。
技术介绍
具有嵌入金属化的多层衬底应用于例如微流体设备(microfluidic device)和电 互连(electrical interconnects)的广泛的应用场合。微流体设备是进行例如毛细管电泳的化学和物理操作的小型紧凑设备，具有微尺 度试样体积、反应迅速、检测快、易于自动化、并且反应容器间转换简便。微流体设备也称作 “片上实验室”。生物分子的电泳分离在现代生物学和例如DNA测序、蛋白分子量确定、遗传图谱 等的生物工程技术中是极其重要的。电泳通过施加电场将溶液中的分子组份分离。带电分 子迁移通过电场中的溶液并由于其通过溶液的不同移动速率分割为不同的条带。速率受到 溶液的PH值、分子的质量和电荷、以及电场的强度和持续时间的影响。电互连在彼此必须经济可靠连接的半导体芯片之间提供了高密度的电气连接。例 如，铜/聚酰亚胺衬底包含暗线模式以在芯片间传导电信号。这种互连通常包含多层由交 替的绝缘介电层隔开的互连金属化以提供金属化之间的电绝缘。电互连也称作互连衬底， 印刷电路板和多芯片组件。半导体芯片以惊人的速度持续地发展。结果是，电互连经常不仅提供信号路由，而 且提供电路信号匹配，热量管理，机械支持和电气功能。传统的多层衬底制造通常为在下绝缘层上提供金属化，然后将上绝缘层层压在下 绝缘层和金属化上。之后，在上绝缘层上以及绝缘层之间的通孔中提供另外的金属化以连 接多层金属化。例如，导电轨迹(conductive traces)通过溅射、丝网印刷、微喷射、烫印或电镀沉 积于聚合物层上。经常用光刻法图案化轨迹。此后，对另一层重复该过程，其余类推。镀通 孔随后通过钻通衬底并在孔中电镀金属而形成以连接多层轨迹。作为另一个例子，薄金属 箔附着于聚合物层的反面，利用光刻法图案化金属箔，这样就形成镀通孔。传统的衬底制造有大量缺陷。随着层数增加，金属化和层压步骤数量也增加。金 属化很难形成为具有大的长宽比和不同厚度，在嵌入式腔中尤其难以形成。由于金属化的 表面状态难以进行层压。小直径的镀通孔极其昂贵。镀通孔也影响工艺路线，而且当层数 增加时情况更糟。盲孔或埋孔解决了通孔的局限性，但是需要更多的工艺步骤。光刻导致 了电解沉积金属的不均勻性，高宽比高时的光阻剂可靠性问题，蚀刻底切，不一致的蚀刻速率，和去除抗蚀剂所需大量的工艺步骤。因此，需要一种制造具有嵌入式金属化的多层衬底的便捷、低成本和通用的方法。
技术实现思路
本专利技术提供了一种制制造衬底的方法，包括设置上绝缘层和下绝缘层，其中该上 绝缘层包括入口，该下绝缘层包括通道，而且该入口与该通道流体相通，非固化材料通过该 入口流入该通道，然后通过对该非固化材料施加能量固化该非固化材料，从而在该通道中 形成嵌入式金属化。 本专利技术还提供了一种制造衬底的方法，包括设置包括上绝缘层和下绝缘层的绝 缘层，其中该上绝缘层包括入口，该下绝缘层包括通道，该入口与该通道流体相通，但是不 与出口流体相通，将该绝缘层置于真空腔室中，对该真空腔室抽真空，从而在该入口和通道 中制造真空，然后使非固化材料在该真空腔室具有真空时流入该入口，而且然后在该绝缘 层保持在该真空腔室中时通过该入口进入到该通道，从而将非固化材料流入但并不流出该 绝缘层，然后通过对该非固化材料施加能量固化该非固化材料，从而在该通道中形成终端 (dead-end)电极。本专利技术还提供了一种制造微流体设备的方法，包括设置上绝缘层、中绝缘层和下 绝缘层，其中该上绝缘层包括入口，中绝缘层包括通孔，下绝缘层包括通道，该入口、通孔和 通道彼此流体相通，然后使非固化材料顺序流过该入口、通孔和通道，然后通过对该非固化 材料施加能量固化该非固化材料，从而在该入口、通孔和通道中形成了提供电极的嵌入式金属化。本专利技术还提供了一种制造电互连的方法，包括设置上绝缘层、中绝缘层和下绝缘 层，其中该上绝缘层包括入口和出口，该中绝缘层包括入口通孔和出口通孔，该下绝缘层包 括通道，而且该入口和出口、入口通孔和出口通孔和通道为流体相通，然后使非固化材料顺 序流过入口、入口通孔、通道、出口通孔和出口，然后通过对该非固化材料施加能量固化该 非固化材料，从而在入口和出口、入口通孔和出口通孔和通道中形成提供电气轨迹的嵌入 金属化。该方法可以包括将该上绝缘层结合到该中绝缘层，以及将该中绝缘层结合到该下 绝缘层。例如，该方法可以包括利用热扩散将该上绝缘层结合到该中绝缘层，以及利用热扩 散将该中绝缘层结合到该下绝缘层。在这个例子中，中绝缘层与上、下绝缘层接触并夹在二 者之间。或者，该方法可以包括利用上粘结层将该上绝缘层结合到该中绝缘层，以及利用下 粘结层将该中绝缘层结合到该下绝缘层。在这个例子中，上粘结层与上绝缘层和中绝缘层 接触并夹在二者之间，中绝缘层与上粘结层和下粘结层接触并夹在二者之间，下粘结层与 中绝缘层和下绝缘层接触并夹在二者之间。该方法可以包括利用压力注射、真空抽吸、毛细移动或其结合使非固化材料流动。 例如，该方法可以包括在入口利用压力注射和/或在出口利用真空抽吸使非固化材料流 动。该方法也可以包括当该绝缘层置于真空腔室中时使非固化材料流动。例如，该方法可 以包括当真空腔室中的压力保持为真空、或当该压力由真空增加至如大气压力的预定压力 时，使非固化材料流动。该方法也可以包括利用加热或紫外线照射固化该非固化材料。该上、中、下绝缘层可以是塑料、陶瓷或复合材料。该非固化材料可以是液体或例如导电环氧浆料或导电油墨的半固态材料。该导电 环氧浆料可以包括银颗粒、金颗粒、铜颗粒、镀银铜颗粒、石墨颗粒，或其组合。该导电油墨 可以是水基或油基，并包括银颗粒、金颗粒、铜颗粒、镀银铜颗粒，或其组合。该嵌入金属化可以是电气轨迹或电极。此外，该嵌入金属化可以填充该通道或在 通道中形成管状体(tube)。 有利地，本专利技术可以形成具有嵌入金属化的多层衬底，其在绝缘层的通道、凹槽、 通孔和开口中具有细小的宽度、高长宽比、变化的厚度和变化的横截面形状。本专利技术可以通 过单一金属化步骤实现，无论其绝缘层和金属化层的数量。此外，本专利技术适合于利如微流体 设备、电互连、显示板、电磁干扰(EMI)屏蔽、天线和其他包含三维嵌入金属化的电子设备。本专利技术的这些和其他特征和优势结合下述详细描述会变得更加明显。附图说明将参考附图对本专利技术的实施方式进行更加详细地描述，其中图1是根据本专利技术第一实施方式的电互连的剖视图；图2A-2D是第一实施方式中的电互连的制造方法的剖视图；图3是根据本专利技术第二实施方式的电互连的剖视图；图4A-4D是第一实施方式中的电互连的制造方法的剖视图；图5是根据本专利技术第三实施方式的微流体设备的剖视图；图6A-6D是第三实施方式中的微流体设备的制造方法的剖视图；图7是根据本专利技术第四实施方式的微流体设备的剖视图；图8A-8D是第四实施方式中的微流体设备的制造方法的剖视图；图9A和图9B分别是根据本专利技术第五实施方式中的电互连的剖视图和俯视图；图10是根据本专利技术第六实施方式的电互连件的俯视图；图11是根据本专利技术第七实施方式的电互连的俯视图；图12是根据本专利技术第八实施方式的微流体设备的俯视图；图13是根据本专利技术第九实施方式的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造衬底的方法，包括：　　设置上绝缘层和下绝缘层，其中所述上绝缘层包括入口，所述下绝缘层包括通道，而且所述入口与所述通道流体相通；　　使非固化材料流经所述入口进入所述通道；以及然后　　通过对所述非固化材料施加能量固化所述非固化材料，从而在所述通道中形成嵌入金属化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴森焕，王振峰，
申请(专利权)人：新加坡科技研究局，
类型：发明
国别省市：SG[新加坡]