[发明专利]玻璃基板通孔的激光加工方法和装置

说明书

本发明属于激光加工的技术领域，特别是涉及一种玻璃基板通孔的激光加工方法和装置。该玻璃基板通孔的激光加工方法包括通过贝塞尔光束发生单元将激光器发射的第一激光束分离为对称且具有贝塞尔分布的第一光束和第二光束；再通过聚焦单元进行聚焦，生成具有预设聚焦光斑和预设焦深的加工激光束；令加工激光束在玻璃基板上以预设加工路径进行扫描；将扫描之后的所述玻璃基板放置在预设的腐蚀性溶液中；在预设时间之后自所述腐蚀性溶液中取出沿所述预设加工路径形成通孔的所述玻璃基板。本发明的玻璃基板通孔的激光加工方法，时间成本低，效率高且通孔质量好。

技术领域

本发明属于激光加工的技术领域，特别是涉及一种玻璃基板通孔的激光加工方法和装置。

背景技术

硅通孔(TSV：through silicon via)技术和玻璃通孔(TGV：through glass via)技术打破了二维芯片的瓶颈，通过在通孔内填充导体材料，实现芯片之间的垂直连接，显著提升芯片的性能，降低芯片的功耗，缩小芯片的封装后尺寸。由于硅基制作成本较高，而玻璃具备与硅的热膨胀系数大小相当，且价格低廉，工艺兼容性高，越来越成为人们的研究热点。

目前玻璃通孔的激光加工方法主要有：激光烧蚀法、准分子激光器打孔法、激光诱导腐蚀法等。激光烧蚀法是通过飞秒、纳秒级的脉冲激光在玻璃材料表面烧蚀成孔的方法，但是激光烧蚀成孔的缺点在于只能打单个孔，时间成本比较高，且在激光打孔过程中的热效应会造成孔壁出现微裂纹等损伤，影响金属填充；准分子激光器打孔法是利用高能量的光子照射到玻璃材料时，直接破坏玻璃材料的分子键而得到通孔的方法，准分子激光器可以在30～700μm的玻璃上加工高密度的通孔，但是通孔呈现锥形，影响后续导体材料填充，并且与激光烧蚀一样，很难同时制作多个通孔，时间成本较高；激光诱导腐蚀法通过激光聚焦在玻璃基板目标位置，使对应位置结构发生改变，刻蚀速率远大于未经改性的区域，再以化学的方式被蚀刻去除，但是现有技术中的激光诱导腐蚀法中需要考虑激光辐射期间在玻璃基板厚度范围内相应的移动聚焦平面，导致加工效率下降。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有技术中玻璃通孔的加工方法加工的制作难度大、时间成本高且加工效率低等问题，提供了一种玻璃基板通孔的激光加工方法和装置。

鉴于以上问题，本发明实施例提供的一种玻璃基板通孔的激光加工方法，其特征在于，包括：

通过贝塞尔光束发生单元将激光器发射的第一激光束分离为对称且具有贝塞尔分布的第一光束和第二光束；

通过聚焦单元对所述第一光束和所述第二光束进行聚焦，生成具有预设聚焦光斑和预设焦深的加工激光束；

令所述加工激光束在玻璃基板上以预设加工路径进行扫描，以使得所述玻璃基板上沿所述预设加工路径形成具有预设间距的多个点；

将扫描之后的所述玻璃基板放置在预设的腐蚀性溶液中，以令所述玻璃基板上的所述点所在的位置，以大于所述玻璃基板上未被所述加工激光束扫描的其他位置的腐蚀速度被所述腐蚀性溶液腐蚀；

在预设时间之后自所述腐蚀性溶液中取出沿所述预设加工路径形成通孔的所述玻璃基板。

优选地，所述通过贝塞尔光束发生单元将激光器发射的第一激光束分离为对称且具有贝塞尔分布的第一光束和第二光束，包括：

通过激光器产生的具有高斯分布的第一激光束；

通过凹面镜对所述第一激光束进行扩散，并将扩散后的所述第一激光束通过凸面镜集中为平行且发散的第二激光束；所述凹面镜和所述凸面镜平行设置；

将平行且发散的所述第二激光束垂直射入所述贝塞尔光束发生单元，以通过所述贝塞尔光束发生单元将所述第二激光束分离为对称且具有贝塞尔分布的第一光束和第二光束。

优选地，所述将平行且发散的所述第二激光束垂直射入所述贝塞尔光束发生单元，包括：