在电绝缘或半导电的衬底中生成孔或凹进或井的方法技术

本发明专利技术涉及在电绝缘的或半导电的衬底中生成孔或凹进或井或其阵列的方法。本发明专利技术也涉及由所述方法在衬底中生成的孔或井或凹进的阵列。本发明专利技术同样涉及用于执行根据本发明专利技术的所述方法的装置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术涉及在电绝缘的或半导电的衬底中生成孔或凹进或井或其阵列的方法。本专利技术也涉及由所述方法在衬底中生成的孔或井或凹进的阵列。本专利技术同样涉及用于执行根据本专利技术的所述方法的装置。【专利说明】
本专利技术涉及在电绝缘或半导电的衬底中生成孔或凹进或井或其阵列的方法。本专利技术同样涉及由所述方法在衬底中生成的孔或井或凹进的阵列。本专利技术同样涉及用于执行根据本专利技术的方法的装置。
技术介绍
W02005/097439和W02009/059786公开了ー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。W02011/038788和W02010/063462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〈I毫米)的孔的阵列。由于必须将高电压电容器再充电到开孔所需的能量，因此这些方法在用于生产多个孔的速度方面受到限制。这些专利申请在利用其能够执行的质量和可靠性方面也具有局限性。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參数的可控性。因此，本专利技术的目的是提供用于生产孔的装置和方法，具有孔形状以及在孔及孔周围处的表面质量的较好的可控性。同样，本专利技术的目的是提供一种较快且能量更有效的方法。本专利技术的目的同样是提供这样ー种方法，所述方法易于执行并且能够适合于大規模生产这种穿孔的衬底。
技术实现思路
本专利技术的目的通过在电绝缘或者半导电的衬底中生成孔或凹进或井或其连续的线状结构或阵列的方法得以解决，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两个电极之间；b)通过使用热源加热所述衬底的一定体积的材料而使所述一定体积的材料熔化，所述一定体积的材料从所述衬底的第一表面全部或局部延伸到所述衬底的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相反，c)通过使用两个电极在所述衬底两端施加用户定义了幅度的电压而去除由步骤b)所产生的熔化的一定体积的材料，所述两个电极连接到用户控制的电压源、并且被放置成离所述衬底具有一段距离且位于所述衬底的相反侧面上，从而将限定量的电能施加到所述衬底，并且从所述衬底耗散所述电能，其中，耗散所施加的电能的速率受控于至少ー个电流和/或功率调制元件，所述至少ー个电流和/或功率调制元件为所述电压源和这些电极之间的电连接部的一部分，其中，所述电流和/或功率调制元件为电阻器、电容器或电感器或者前述的任意組合，附带条件是如果仅有ー个电流和/或功率调制元件，则其不是欧姆电阻器。在一个实施例中，使用装置来执行所述方法，所述装置包括:第一电极和第二电极，开关，可选的AC电压源，DC电压源，定时和控制单元，衬底保持部件，以及激光器，所述第一电极为地电极或參比电极，所述第二电极为用于向所述衬底施加电压的电压电扱，这些电极位于所述衬底的相反侧面上，所述第二电极被连接到所述开关，所述开关被连接到所述AC电压源和所述DC电压源；所述AC电压源、所述DC电压源以及所述开关被连接到所述定时和控制单元。在一个实施例中，所述至少一个电流和/或功率调制元件位于所述开关和所述DC电压源之间的电连接部中，或者位于所述第二电极和所述开关之间的电连接部中，或者位于所述第一电极和地之间的电连接部中，或者是所述DC电压源的固有部分，或者是所述开关的一部分，或者如果存在多于ー个的电流和/或功率调制元件，则是前述的任意組合。在一个实施例中，存在多于ー个的电流和/或功率调制元件，各自独立地选自电阻器、电容器和电感器。在一个实施例中，存在两个电流和功率调制元件的组合，并且所述组合为电阻器和电容器的組合，或者为电阻器和电感器的组合，或者为电容器和电感器的组合。在一个实施例中，存在三个或更多个电流和/或功率调制元件的组合，并且所述组合为零、一个或更多个电阻器、零、一个或更多个电容器以及零、一个或更多个电感器的组合。在一个实施例中，所述热源为激光器，优选地，为以上限定的所述装置的所述激光器或者加热元件或加热板，热源被连接到所述定时和控制单元，并且如果所述衬底被所述衬底保持部件保持，则所述热源能够在限定的位置处加热衬底。在一个实施例中，如果所述电流和/或功率调制元件是电阻器，则具有的电阻处于0.01欧姆?IM欧姆的范围内，优选I欧姆?IOOk欧姆，更优选I欧姆?IOk欧姆，而如果是电容器，则具有的电容处于0.1pF?IOOnF的范围内，优选IpF?10nF，更优选IpF?InF，而如果是电感器，则具有的电感处于0.1ii H?IOmH的范围内，优选Iii H?ImH，更优选 I ii H ?500 ii H。在一个实施例中，使用一个或多个所述电流和/或功率调制元件来限定和/或控制孔或凹进或井的形状和/或几何结构。本专利技术的目的也通过用于执行根据本专利技术的方法的装置得以实现，所述装置为如上限定的。图1A示出了用于在衬底中生成结构的基本设置的一个实施例。待处理的衬底被放置在两个电极之间，并且衬底材料的体积被热源熔化，热源典型地为激光器或高频(HF)发生器或所述热源的组合。通过使用两个电极将DC电压脉冲施加到衬底上而去除熔化的材料，两个电极被连接到电压源并且放置成离衬底具有一定距离且位于衬底的相反(或相背)侧面上。术语“AC电压源”指能够生成AC电压优选为高频电压的电压源。如本文所用的，术语“AC电压源”用于和如“高频发生器”、“ HF发生器”以及“ HF HV电源”(HF=高频率；HV=高电压)的表述同义并且可互換。 包括高频发生器(如果有的话)、DC高电压源、开关、电极、电子元件和连接器的电路的特性和设计，对于快速且能量有效的加工过程、其可控性以及所钻的孔的质量是重要的。由于所使用组件的固有电特性(例如，电线的自感、电感器的内部电容、连接器的阻抗等)以及寄生效应，整个电路可能处于并非用户定义的或者例如在其阻抗和共振频率方面根本没有良好地定义的状态。这对于微秒范围的短暂处理时间变得甚至更为如此，或者变得甚至低于这样一种情况，其中短的DC放电类似于高频率AC输入地激励系统，这是因为电气系统的特性和响应是频率相关的。这种没有良好适应的条件的结果是孔的质量不够好并且缺乏重复性。为了确保可靠的处理性能和結果，电路的特性(例如，阻抗、共振频率、电流波形、传递函数)必须适合于所需的孔特性以及所使用的过程參数。这能够通过以最简单的方式例如通过添加或改变电阻和电抗元件来改变电路而实现。在一个实施例中，在DC电路中，在电容器CD。(被充电到高电压U)和衬底S之间串联地添加电阻器R (在图1中，X=R)将(1.)调制通过衬底的电压降Us，Us=Uバ1+R/RS)，其中，Rs为衬底的电阻(时间相关的)，(2.)限制通过衬底的峰电流，I=UバR+Rs)，(3.)当改变DC放电的特征时间常数T E= (R+Rs) Cdc时，调制DC放电的时间行为。导致高电流幅度以及短放电时间的小R典型地致使被排出的材料更多以及较大的孔直径。通常，随着R的増加，放电衰减越来越多，从而当超过R的某个限制(取决于衬底材料和厚度)时，将本文档来自技高网...

【技术保护点】

【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：克里斯蒂安·施密特，莱安德·迪特曼，阿德里安·柴泽，斯文德·霍耶，
申请(专利权)人：旭硝子株式会社，
类型：
国别省市：