[发明专利]一种基于超声-压力复合工艺将液态金属快速填充至TSV的方法

权利要求书

1.一种基于超声-压力复合工艺将液态金属快速填充至 TSV 的方法，其特征在于该方法按以下步骤实现：

一、将带有 TSV 的硅片（15）固定在密封室内的样品夹具（8）中，超声装置的钛工具头（6）下端与带有 TSV 的硅片（15）的距离为 1cm； 所述的带有 TSV 的硅片（15）微盲孔的孔径范围为 80-300μm， 孔深为 200-500μm；

二、在密封室的坩埚（11）中放入金属，然后对密封室进行抽真空处理，真空度为小于 5×10^-3Pa，利用钼加热带（10）对坩埚（11）进行加热，加热至 360℃，待金属熔化成液态金属（12）后，将带有 TSV 的硅片下降到液态金属（12）液面上方 1-2cm进行烘烤1-2min；

三、将烘烤结束的带有 TSV 的硅片（15）下移至液态金属（12）中，超声装置的钛工具头（6）同时下降并浸入液态金属（12）中，然后开启超声波发生装置并向密封室内通入 Ar 气至密封室内气体压力为 0.8atm，液态金属（12）在气压及超声的复合作用下填充至 TSV中，填充过程完毕将带有 TSV 的硅片（15）移出液态金属（12），待冷却后即完成；

其中所述液态金属为Pb90Sn10合金；

其中密封室分为升降室（1）和填充室（2），升降室（1）位于填充室（2）上方，并与 填充室（2）连通；升降室（1）内竖直设置滚珠丝杠（3），滚珠丝杠（3）上设有滑块（4），升降室（1）内壁上沿竖直方向开设有导轨，滑块（4）与导轨滑动连接；密封室内还设有 超声装置，超声装置由超声波变幅杆（5）和钛工具头（6）组成，超声波变幅杆（5）顶端与滑块（4）固定连接，底端固定连接钛工具头（6）；超声波变幅杆（5）上固定设置样品固定杆（7），样品固定杆（7）底端设有样品夹具（8）；

金属加热装置固定在填充室（2）底部，金属加热装置和超声装置为相对设置；金属加热装置由钼隔热屏（9）、钼加热带（10）和坩埚（11）组成，钼加热带（10）缠绕在坩埚（11）外壁，钼隔热屏（9）包覆钼加热带（10）和坩埚（11）；

填充室（2）上还设有观察窗（13）和照明灯（14）。

2.根据权利要求 1 所述的一种基于超声-压力复合工艺将液态金属快速填充至 TSV的方法，其特征在于步骤三中施加的超声频率为 20KHz，超声功率为 100-2000W。