[发明专利]微孔的产生

说明书

技术领域

本发明涉及在电介质材料或半导体的薄片材状工件中产生多个孔的方法，并且进一步涉及一种用于执行该方法的设备以及通过这种方法产生的产品。

背景技术

通过电产生的火花对塑料膜进行穿孔从US4,777,338已知。提供多个电极-对电极对，其间引入塑料膜并跨塑料膜释放高电压能量。通过水浴移除该膜，并且利用水浴温度来控制穿孔的尺寸。

用于在塑料膜中产生孔的另一方法从US6,348,675B1已知。在塑料膜插入电极之间的情况下，在电极对之间产生脉冲序列，第一脉冲用于在穿孔点处加热塑料膜，并且进一步的脉冲用于形成穿孔并对其构形。

从US4,390,774，从切割工件或焊接工件的意义，已知通过电方式处理非导电工件。将激光束引导在曝光期间移动的工件上，并且利用两个电极形成处理工件的电弧而将高电压施加至受热区域。在工件切割期间，其以可控的方式燃烧，或其电导率随温度增大，类似于对玻璃的切割。当要焊接工件时，另外地将反应性或惰性气体引导至受热区域，从而与工件或电极或焊剂反应。以此方式，可以切割玻璃、纸张、布料、纸板、皮革、塑料、陶瓷以及半导体，或者可以焊接玻璃和塑料，可以硫化橡胶以及可以热固化合成树脂。但是，设备本身太过于笨重，因此不能在工件中形成微孔。

从WO2005/097439A2已知一种在电绝缘基板的区域中形成结构、优选地形成孔或腔或沟道的方法，其中优选以热的形式或通过激光束将能量提供至该基板或区域，且将电压施加至该区域以在该区域处产生介电击穿。利用反馈机构控制该过程。能够相继产生独立的微孔，但是不能同时采用多个电极对。这是因为并联的高电压电极彼此相互影响且单独击穿吸引全部电流。

从WO2009/059786A1已知一种在电绝缘基板的区域中形成结构、特别是形成孔或腔或沟道或凹陷的方法，其中将存储的电能跨该区域释放，并且将优选为热的另外的能量提供至基板或该区域以提高基板或该区域的电导率，并且因此引发电流，其能量耗散在基板中，即转换成热，其中通过电流和功率调制元件控制电能的耗散速度。并未公开用于同时产生多个孔的设备。

WO2009/074338A1公开了一种在电绝缘或半导电基板的第一区域中引入介电和/或光学性质改变的方法，基板任选地具有导电或半导电或绝缘层，该基板的光学或介电性质由于基板温度的临时提高而不可逆转地改变，其中电能从电压源提供至第一区域以在不导致第一区域的材料喷出的情况下显著加热或熔化部分或全部第一区域，并且其中进一步任选地，提供另外的能量以产生局部加热并限定第一区域的位置。电能的耗散本身体现为基板中流动的电流的形式。通过电流和功率调制元件控制电能的耗散。通过该方法产生的基板表面的改变还包括在已经提供有石蜡的绝缘层或热熔粘合剂的硼硅酸玻璃或硅基板中产生孔。而且，在硅、氧化锆、蓝宝石、磷化铟或砷化镓中产生孔。部分地，通过在10.6μm波长处的激光束（CO₂激光）辐射开始放电过程。还公开了一种孔的网格，但是其具有相对大的孔间距。没有公开同时产生多个孔的设备。

DE2830326A1公开了一种利用高电压脉冲用于膜状片材的超细穿孔的布置。针对用作电极和对电极，它们被布置在交错的行中并被依次成组地控制，同时片材通过传输辊穿过多行针阵列之间。为针阵列中各个相对的针对提供激励电路。

因此，从现有技术已经清楚怎样利用适当频率或脉冲形状的高电压电场对电介质材料箔和薄片材穿孔。材料的局部加热在要被穿孔的点处降低了电介质强度，因此所施加的场强足以使电流跨材料流动。如果如在玻璃、玻璃陶瓷以及半导体（以及许多塑料）的情况下，材料显示出随温度升高而显著增大的电导率，结果是材料中的穿孔沟道的“电热自聚焦”。穿孔材料越来越热，电流密度会增大直至材料被蒸发并且穿孔被“炸开”。但是，因为穿孔基于介电击穿，因此难以准确匹配击穿的所需位置。如公知的，闪蒸（flash）按照非常不规则的过程。

CPU芯片在其底面上的小区域上分布了几百个接触点。为了产生到接触点的供电线，采用薄片材（<1mm），即被称为“中介片（interposer）”的涂覆有环氧材料的纤维玻璃垫，供电线穿过其延伸。为此，在中介片中设置几百个孔并填充导电材料。典型孔尺寸范围是每个孔250至450μm。在CPU芯片和中介片之间在长度上不应有任何改变。因此，中介片应展现出类似于芯片的半导体材料的热膨胀形式，但是现有采用的中介片不是这种情况。