CN101952196A - 制造具有嵌入金属化的多层衬底的方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

制造具有嵌入金属化的多层衬底的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2008年2月20日提交、序号为61/064,179的美国临时申请的优先权。

技术领域

本发明通常涉及衬底制造，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。

背景技术

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匀性，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。

发明内容

本发明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。

本发明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。

本发明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。

本发明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，本发明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。本发明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，本发明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。

本发明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

将参考附图对本发明的实施方式进行更加详细地描述，其中：

图1是根据本发明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是根据本发明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是根据本发明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是根据本发明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分别是根据本发明第五实施方式中的电互连的剖视图和俯视图；

图10是根据本发明第六实施方式的电互连件的俯视图；

图11是根据本发明第七实施方式的电互连的俯视图；

图12是根据本发明第八实施方式的微流体设备的俯视图；

图13是根据本发明第九实施方式的微流体设备的俯视图；

图14是根据本发明第十实施方式的微流体设备的俯视图；

图15A-15D是根据本发明的用于使非固化材料流入到绝缘层以随后在该绝缘层中提供嵌入金属化的技术透视图。

具体实施方式

下面将描述本发明的优选实施方式。然而，对本领域技术人员明显的是，即使没有这些细节描述，本发明也可以实施。有些细节没有详细描述或者省略以便不影响理解本发明。这些细节对本领域技术人员是公知的。

图1是根据本发明第一实施方式的电互连100的剖视图。电互连100包括绝缘层102和电气轨迹104。绝缘层102是介电层，且电气轨迹104是路由路径。绝缘层102包括上表面106和下表面108。电气轨迹104包括上表面106上的终端110和112。因此，电气轨迹104延伸进入但不穿过绝缘层102。电气轨迹104电连接随后安装到上表面106上并电连接到终端110和112的芯片。

图2A-2D是电互连100的制造方法的剖视图。

在图2A中，设置了上绝缘层114和下绝缘层116。上绝缘层114包括入口120和出口122。入口120和出口122延伸通过上绝缘层114且彼此间隔并流体隔离。下绝缘层116包括通道124。上绝缘层114和下绝缘层116是例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯的塑料。

在图2B中，上绝缘层114和下绝缘层116利用热扩散彼此结合。而且，入口120和出口122与通道124的相对的端部对齐。因此，入口120和出口122与通道124彼此流体相通。此外，绝缘层114和116形成绝缘层102。因此，上绝缘层114提供了上表面106，且下绝缘层116提供了下表面108。

在图2C中，在入口120和出口122和通道124中设置导电环氧浆料126。导电环氧浆料126包括银颗粒而且在对出口122进行真空抽吸时被分配至入口120。结果是，导电环氧浆料126顺序流经入口120、通道124和出口122。换句话说，导电环氧浆料126通过入口120进入绝缘层102且通过出口122流出绝缘层102，从而填充了入口120、出口122和通道124。

在图2D中，导电环氧浆料126通过加热固化，从而在入口120、出口122和通道124内形成电气轨迹104。

图3是根据本发明第二实施方式的电互连200的剖视图。电互连200包括绝缘层202和电气轨迹204。绝缘层202是介电层，且电气轨迹204是路由路径。绝缘层202包括上表面206和下表面208。电气轨迹204包括上表面206上的终端210和212。因此，电气轨迹204延伸进入但不穿过绝缘层202。电气轨迹204电连接随后安装到上表面206上并电连接到终端210和212的芯片。

图4A-4D是电互连200的制造方法的剖视图。

在图4A中，设置了上绝缘层214，中绝缘层216和下绝缘层218。上绝缘层214包括入口220和出口222。入口220和出口222延伸通过上绝缘层214且彼此间隔并流体隔离。中绝缘层216包括入口通道224、入口通孔226、出口通道230和出口通孔232。入口通孔226和出口通孔232延伸通过中绝缘层216而且分别与入口通道224和出口通道230相邻并流体相通。此外，入口通道224和入口通孔226与出口通道230和出口通孔232彼此间隔并流体隔离。下绝缘层218包括通道234。绝缘层214、216和218是例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯的塑料。

在图4B中，上绝缘层214、中绝缘层216和下绝缘层218利用热扩散彼此结合。绝缘层214和216可以在第一热扩散步骤中结合在一起，然后绝缘层216和218可以在第二热扩散步骤中结合在一起。或者，绝缘层216和218可以在第一热扩散步骤中结合在一起，然后绝缘层214和216可以在第二热扩散步骤中结合在一起。作为另一种选择，绝缘层214和216以及绝缘层216和218可以在单一的热扩散步骤中同时结合。在每种情况下，中绝缘层216与上绝缘层214和下绝缘层218接触并夹在上绝缘层214和下绝缘层218之间。

而且，入口220和出口222分别与入口通道224和出口通道230对齐，而且入口通孔226和出口通孔232与通道234的相对的端部对齐。因此，入口220和出口222、入口通道224和出口通道230、入口通孔226和出口通孔232和通道234彼此流体相通。而且，绝缘层214、216和218形成绝缘层202。因此，上绝缘层214提供了上表面206，且下绝缘层218提供了下表面208。

在图4C中，在入口220和出口222、入口通道224和出口通道230、入口通孔226和出口通孔232和通道234中提供导电环氧浆料236。导电环氧浆料236包括银颗粒而且在对出口222进行真空抽吸时被分配至入口220。结果是，导电环氧浆料236顺序流经入口220、入口通道224、入口通孔226、通道234、出口通孔232、出口通道230和出口222。换句话说，导电环氧浆料236通过入口220进入绝缘层202并通过出口222流出绝缘层202，从而填充了入口220和出口222、入口通道224和出口通道230、入口通孔226和出口通孔232和通道234。

在图4D中，导电环氧浆料236通过加热固化，从而在入口220和出口222、入口通道224和出口通道230、入口通孔226和出口通孔232和通道234中形成电气轨迹204。

图5是根据本发明第三实施方式的微流体设备300的剖视图。微流体设备300包括绝缘层302和电极304。绝缘层302是介电层，而且电极304是电场板。绝缘层302包括上表面306和下表面308。电极304包括上表面306上的终端310和下表面308上的终端312。因此，电极304延伸通过绝缘层302。电极304提供了用于毛细管中的流体试样在电泳期间的电容测量的电场(未示出)。

图6A-6D是微流体设备300的制造方法的剖视图。

在图6A中，设置了上绝缘层314、中绝缘层316和下绝缘层318。上绝缘层314包括延伸通过上绝缘层314的入口320。中绝缘层316包括通道322和通孔324。通孔324延伸通过中绝缘层316而且与通道322相邻并流体相通。下绝缘层318包括通道326和出口328。出口328延伸通过下绝缘层318而且与通道326相邻并流体相通。绝缘层314、316和318是例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯的塑料。

在图6B中，上绝缘层314、中绝缘层316和下绝缘层318利用热扩散彼此结合。绝缘层314和316可以在第一热扩散步骤中结合在一起，然后绝缘层316和318可以在第二热扩散步骤中结合在一起。或者，绝缘层316和318可以在第一热扩散步骤中结合在一起，然后绝缘层314和316可以在第二热扩散步骤中结合在一起。作为另一种选择，绝缘层314和316以及绝缘层316和318可以在单一的热扩散步骤种同时结合。在每种情况下，中绝缘层316与上绝缘层314和下绝缘层318接触并夹在上绝缘层314和下绝缘层318之间。

而且，入口320与通道322对齐，而且出口328与通道326对齐。因此，入口320和出口328、通道322和326和通孔324彼此流体相通。而且，绝缘层314、316和318形成绝缘层302。因此，上绝缘层314提供了上表面306，而且下绝缘层318提供了下表面308。

在图6C中，在入口320和出口328、通道322和326和通孔324内提供导电油墨330。导电油墨330是包括银颗粒的水基液体，并当对出口328进行真空抽吸时被分配至入口320。结果是，导电油墨330顺序流经入口320、通道322、通孔324、通道326和出口328。换句话说，导电油墨330通过入口320进入绝缘层302并通过出口328流出绝缘层302，从而填充了入口320和出口328、通道322、326和通孔324。

在图6D中，导电油墨330通过加热由液体转化为固体，从而在入口320和出口328、通道322、326和通孔324中形成电极304。

图7是根据本发明第四实施方式的微流体设备400的剖视图。微流体设备400包括绝缘层402和电极404。绝缘层402是介电层，而且电极404是电场板。绝缘层402包括上表面406和下表面408。电极404包括上表面406上的终端410。因此电极404延伸进入到绝缘层402中但并不从绝缘层402出来，而且电极404是终端电极。电极404提供了用于毛细管中的流体试样在电泳期间的电容测量的电场(未示出)。

图8A-8D微流体设备400的制造方法的剖视图。

在图8A中，提供了上绝缘层414，中绝缘层416和下绝缘层418。上绝缘层414包括延伸通过上绝缘层414的入口420。中绝缘层416包括通道422和通孔424。通孔424延伸通过中绝缘层416而且与通道422相邻并流体相通。绝缘层414、416和418是例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)或聚碳酸酯的塑料。

在图8B中，上绝缘层414、中绝缘层416和下绝缘层418利用热扩散彼此结合。绝缘层414和416可以在第一热扩散步骤中结合在一起，然后绝缘层416和418可以在第二热扩散步骤中结合在一起。或者，绝缘层416和418可以在第一热扩散步骤中结合在一起，然后绝缘层414和416可以在第二热扩散步骤中结合在一起。作为另一种选择，绝缘层414和416以及绝缘层416和418可以在单一的热扩散步骤中同时结合。在每种情况下，中绝缘层416与上绝缘层414和下绝缘层418接触并夹在上绝缘层414和下绝缘层418之间。

而且，入口420与通道422对齐。因此，入口420、通道422和通孔424彼此流体相通。然而，通孔424由下绝缘层418密封。此外，绝缘层414、416和418形成绝缘层402。因此，上绝缘层414提供了上表面406，而且下绝缘层418提供了下表面408。

在图8C中，在入口420、通道422和通孔424内设置导电油墨426。导电油墨426是包括银颗粒的水基液体，而且当绝缘层402置于真空腔室中、真空腔室中的压力由真空增加至大气压力时被分配到入口420。结果是，导电油墨426顺序流经入口420、通道422和通孔424。换句话说，导电油墨426通过入口420进入到绝缘层402，但并不从绝缘层402出来，从而填充了入口420、通道422和通孔424。

在图8D中，导电油墨426通过加热从液体转化为固体，从而在入口420、通道422和通孔424中形成电极404。

图9A和9B分别是根据本发明第五实施方式的电互连500的剖视图和俯视图。电互连500包括绝缘层502和电气轨迹504。绝缘层502是介电层，且电气轨迹504是路由路径。绝缘层502包括上表面506和下表面508。电气轨迹504包括上表面506上的终端510和512。因此，电气轨迹504延伸进入但不穿过绝缘层502。终端510和512之间的电气轨迹504埋置于上表面506下的绝缘层502中且因此在图9B中不可见，但是为了阐述方便在图9B中示出。电互连500可以类似于电互连200的方式制造。

图10是根据本发明第六实施方式的电互连600的俯视图。电互连600包括绝缘层602和电气轨迹604和606。绝缘层602是介电层，且电气轨迹604和606是路由路径。绝缘层602包括上表面608和下表面(未示出)。电气轨迹604包括上表面608上的终端610和612，而且电气轨迹604包括上表面608上的终端614和616。电气轨迹604和606延伸进入但不穿过绝缘层602。终端610和612之间的电气轨迹604埋置于上表面608下的绝缘层602中因此不可见，但是为了阐述方便在图中示出。同样，终端614和616之间的电气轨迹606埋置于上表面608下的绝缘层602中因此不可见，但是为了阐述方便在图中示出。电互连600可以类似于电互连200的方式制造。

图11是根据本发明第七实施方式的电互连700的俯视图。电互连700包括绝缘层702和电气轨迹704。绝缘层702是介电层，且电气轨迹704是路由路径。绝缘层702包括上表面706和下表面(未示出)。电气轨迹704包括上表面706上的终端710、712、714、716和718。电气轨迹704延伸进入但不穿过绝缘层702。终端710、712、714、716和718之间的电气轨迹704埋置于上表面706下的绝缘层702中因此不可见，但是为了阐述方便在图中示出。电互连700可以类似于电互连200的方式制造。

图12是根据本发明第八实施方式的微流体设备800的俯视图。微流体设备800包括绝缘层802、电极804和806和毛细管808。绝缘层802是介电层，而且电极804和806是电场板。绝缘层802包括上表面810和下表面(未示出)。电极804和806分别包括上表面810上的终端812和814。电极804和806延伸进入但未穿过绝缘层802，而且是每个电极各包含一个外露终端的终端电极。电极804和806分别电连接至随后结合到上表面810的终端812和814的电路。毛细管808包括彼此流体相通的入口816和818，出口820和822和通道824。试样进入入口816和818并流入通道824，流经通道824流至出口820和822，然后由出口820和822流出。电极806和808提供了用于通道824中流向出口822的流体试样电容测量。电极806从终端812到其接近通道824的T形端埋置于上表面810下的绝缘层802中因此不可见，但是为了阐述方便在图中示出。类似地，电极808从终端814到其接近通道824的T形端埋置于上表面810下的绝缘层802中因此不可见，但是为了阐述方便在图中示出。类似地，开口816、818、820和822之间的毛细管808埋置于上表面810下的绝缘层802中因此不可见，但是为了阐述方便在图中示出。微流体设备800可以类似于微流体设备400的方式制造。

图13是根据本发明第九实施方式的微流体设备900的俯视图。微流体设备900包括绝缘层902和电极904。绝缘层902是介电层，而且电极904是电场板。绝缘层902包括上表面906和下表面(未示出)。电极904包括上表面906上的终端910和912。电极904延伸至但不穿过绝缘层902。终端910和912之间的电极904埋置于上表面906下的绝缘层902中因此不可见，但是为了阐述方便在图中示出。微流体设备900可以类似于微流体设备300的方式制造。

图14是根据本发明第十实施方式的微流体设备1000的俯视图。微流体设备1000包括绝缘层1002和电极1004。绝缘层1002是介电层，而且电极1004是电场板。绝缘层1002包括上表面1006和下表面(未示出)。电极1004包括上表面1006上的终端1008。电极1004延伸进入但不穿过绝缘层1002，而且是包含一个外露终端的终端电极。电极1004从终端1008埋置于上表面1006下的绝缘层1002中因此不可见，但是为了阐述方便在图中示出。微流体设备1000可以类似于微流体设备400的方式制造。

图15A-15D是根据本发明的用于使非固化材料流入到绝缘层以随后在该绝缘层中提供嵌入金属化的技术透视图。

在图15A中，非固化材料1100在入口1104通过分配喷嘴1106分配进入绝缘层1102，流经通道1108并通过出口1110流出绝缘层1102进入到真空抽吸设备1112。因此，非固化材料1100响应于真空抽吸流入及流出绝缘层1102。分配喷嘴1106与绝缘层1102具有间隔并与入口1104对齐，而且真空抽吸设备1112接触绝缘层1102而且覆盖并对出口1110施加真空抽吸。

在图15B中，非固化材料1200在入口1204通过注射喷嘴1206分配进入绝缘层1202，流经通道1208并在出口1210流出绝缘层1202。因此，非固化材料1200响应于加压注入流入或流出绝缘层1202。注射喷嘴1206接触绝缘层1202，而且覆盖并在入口1204处施加加压注入。

在图15C中，非固化材料1300在入口1304通过分配喷嘴1306分配进入绝缘层1302，流入通道1308并最终填充入口1304和通道1308。因此，非固化材料1300流入但并不流出绝缘层1302。而且，当非固化材料1300流入到绝缘层1302时绝缘层1302置于真空腔室中。首先，对真空腔室抽真空，从而在入口1304和通道1308内制造真空。然后，当真空腔室压力由真空提高至大气压力时，非固化材料1300持续分配到入口1304。结果是，当非固化材料1300流向并最终接触到终端时，非固化材料1300的前沿和通道1308的终端之间几乎没有或者没有压力波前(pressure front)。而且，入口1304的压力增加保证了非固化材料1300流入到并填充入口1304和通道1308。这项技术尤其适合于填充具有随后转化为终端电极的非固化材料的终端通道和通孔。

在图15D中，非固化材料1400在入口1404通过注射喷嘴1406分配进入绝缘层1402，流经通道1408并最终填充入口1404和通道1408。因此，非固化材料1400流入但并不流出绝缘层1402。而且，当非固化材料1400流入到绝缘层1402时，绝缘层1402置于真空腔室内。首先，对真空腔室抽真空，从而在入口1404和通道1408内制造真空。之后，注射喷嘴1406接触绝缘层1402并覆盖入口1404。下一步，当真空腔室保持真空状态时，非固化材料1400持续地加压注入到入口1404。或者，当真空腔室压力由真空提升至大气压力时，非固化材料1400连续加压注入到入口1404。而且，在真空腔室内安装包含注射喷嘴1406和活塞(未示出)的注射器，并且活塞处(而不是通道1408内)的压力提高有助于使非固化材料1400通过入口1404流入到通道1408。无论在哪一种情况下，由于当非固化材料1400流入到通道1408时通道1408含有真空，所以当非固化材料1400流向并最终接触到该终端时，非固化材料1400的前沿和通道1408的终端之间几乎没有或者没有压力波前。这项技术尤其适合于填充具有随后转化为终端电极的非固化材料的终端通道和通孔。

本发明适合于制造具有嵌入金属化的多层衬底，例如用于微流体设备、电互连、显示屏、EMI屏蔽、天线及其他包含三维嵌入金属化的电子设备的电气轨迹和电极。

该绝缘层可以是上绝缘层和下绝缘层，或者包括上绝缘层和下绝缘层和位于上、下绝缘层之间的一个或多个中绝缘层。该上绝缘层、下绝缘层和中绝缘层(如果有的话)可以各自包括彼此流体相通的各种通道和/或通孔。此外，该上绝缘层、下绝缘层和中绝缘层(如果有的话)可以是多种电绝缘材料，例如塑料、陶瓷和复合材料，而且可以以包括热扩散和薄介入型粘结层的多种方式结合在一起。同样，通道和通孔可以具有多种形状和尺寸。例如，用于终端电极的终端通孔可以通过延伸经过中绝缘层的通孔形成，而且由下绝缘层密封，或者由延伸进入但不穿过下绝缘层的盲孔形成。

以上描述和实例阐述了本发明的实施方式，而且可以理解，在不背离本发明范围的前提下可以作出各种变形和改进。

Claims (50)

1.一种制造衬底的方法，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。

2.如权利要求1所述的方法，包括设置夹于所述上绝缘层和下绝缘层之间的中绝缘层，其中所述中绝缘层包括位于所述入口和所述通道之间并与所述入口和所述通道流体相通的通孔。

3.如权利要求2所述的方法，包括利用热扩散将所述上绝缘层结合到所述中绝缘层，以及利用热扩散将所述中绝缘层结合到所述下绝缘层。

4.如权利要求2所述的方法，包括利用上粘结层将所述上绝缘层结合到所述中绝缘层，以及利用下粘结层将所述中绝缘层结合到所述下绝缘层，所述上粘结层与所述上绝缘层和所述中绝缘层接触并夹在二者之间，所述下粘结层与所述中绝缘层和所述下绝缘层接触并夹在二者之间。

5.如权利要求1所述的方法，包括利用压力注射使所述非固化材料流动。

6.如权利要求1所述的方法，包括利用真空抽吸使所述非固化材料流动。

7.如权利要求1所述的方法，包括使所述非固化材料经过所述通道流入所述上绝缘层的出口。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述上绝缘层和所述下绝缘层是塑料。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述上绝缘层和所述下绝缘层是陶瓷。

10.如权利要求1所述的方法，其中所述非固化材料是浆料。

11.如权利要求10所述的方法，其中所述浆料是导电环氧浆料。

12.如权利要求10所述的方法，其中所述导电环氧浆料包括银颗粒、金颗粒、铜颗粒、镀银铜颗粒、石墨颗粒，或其组合。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述非固化材料是导电油墨。

14.如权利要求13所述的方法，其中所述导电油墨是水基的。

15.如权利要求13所述的方法，其中所述导电油墨包括银颗粒、金颗粒、铜颗粒、镀银铜颗粒，或其组合。

16.如权利要求1所述的方法，其中所述嵌入金属化填充所述通道。

17.如权利要求1所述的方法，其中所述嵌入金属化在所述通道中形成管状体。

18.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底是微流体设备。

19.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底是电互连。

20.如权利要求1所述的方法，其中所述衬底是EMI屏蔽。

21.一种制造衬底的方法，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，而且所述入口和所述通道彼此流体相通，但不与出口流体相通；

将所述绝缘层置于真空腔室中；

将所述真空腔室抽真空，从而在所述入口和所述腔室内制造真空；然后

使非固化材料在所述真空腔室包含真空时流入所述入口，然后在所述绝缘层保持在所述真空腔室时流经所述入口进入到所述通道，从而使所述非固化材料流入但并不流出所述绝缘层；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终端电极。

22.如权利要求21所述的方法，包括当所述真空腔室内的压力保持为所述真空时，使所述非固化材料流经所述入口进入到所述通道。

23.如权利要求21所述的方法，包括当所述真空腔室内的压力由所述真空增加至预定压力时，使所述非固化材料流经所述入口进入到所述通道。

24.如权利要求21所述的方法，其中所述绝缘层为所述上绝缘层和所述下绝缘层。

25.如权利要求21所述的方法，其中所述绝缘层包括所述上绝缘层、所述下绝缘层以及夹于所述上绝缘层和所述下绝缘层之间的中绝缘层，而且所述中绝缘层包括位于所述入口和所述通道之间并与所述入口和所述通道流体相通的通孔。

26.如权利要求21所述的方法，其中所述非固化材料是导电环氧浆料。

27.如权利要求21所述的方法，其中所述非固化材料是导电油墨。

28.如权利要求21所述的方法，其中所述终端电极填充所述通道。

29.如权利要求21所述的方法，其中所述终端电极填充所述入口和所述通道。

30.如权利要求21所述的方法，其中所述衬底是微流体设备。

31.一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，其中所述上绝缘层包括入口，所述中绝缘层包括通孔，所述下绝缘层包括通道，而且所述入口、所述通孔和所述通道彼此流体相通；然后

使非固化材料顺序流经所述入口、所述通孔和所述通道；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，从而在所述入口、所述通孔和所述通道中形成提供电极的嵌入金属化。

32.如权利要求31所述的方法，包括

设置具有所述入口、所述通孔和所述通道的所述上绝缘层、所述中绝缘层和所述下绝缘层；然后

将所述上绝缘层结合到所述中绝缘层；以及

将所述中绝缘层结合到所述下绝缘层。

33.如权利要求31所述的方法，包括在所述入口利用压力注射使所述非固化材料流动。

34.如权利要求31所述的方法，包括在所述绝缘层的出口利用真空抽吸使所述非固化材料流动。

35.如权利要求31所述的方法，包括利用加热固化所述非固化材料。

36.如权利要求31所述的方法，包括利用紫外线照射固化所述非固化材料。

37.如权利要求31所述的方法，其中所述非固化材料是导电环氧浆料。

38.如权利要求31所述的方法，其中所述非固化材料是导电油墨。

39.如权利要求31所述的方法，其中所述电极填充所述通道。

40.如权利要求31所述的方法，其中所述电极填充所述入口、所述通孔和所述通道。

41.一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，其中所述上绝缘层包括入口和出口，所述中绝缘层包括入口通孔和出口通孔，所述下绝缘层包括通道，而且所述入口和出口、所述入口通孔和出口通孔以及所述通道彼此流体相通；然后

使非固化材料顺序流经所述入口、所述入口通孔、所述通道、所述出口通孔和所述出口；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，从而在所述入口和出口、所述入口通孔和出口通孔以及所述通道中形成提供电气轨迹的嵌入金属化。

42.如权利要求41所述的方法，包括：

设置具有所述入口和出口、所述入口通孔和出口通孔以及所述通道的所述上绝缘层、所述中绝缘层以及所述下绝缘层；然后

将所述上绝缘层结合到与所述中绝缘层；以及

将所述中绝缘层结合到所述下绝缘层。

43.如权利要求41所述的方法，包括在所述入口利用压力注射使所述非固化材料流动。

44.如权利要求41所述的方法，包括在所述出口利用真空抽吸使所述非固化材料流动。

45.如权利要求41所述的方法，包括利用加热固化所述非固化材料。

46.如权利要求41所述的方法，包括利用紫外线照射固化所述非固化材料。

47.如权利要求41所述的方法，其中所述非固化材料是导电环氧浆料。

48.如权利要求41所述的方法，其中所述非固化材料是导电油墨。

49.如权利要求41所述的方法，其中所述电气轨迹填充所述通道。

50.如权利要求41所述的方法，其中所述电气轨迹填充所述入口和出口、所述入口通孔和出口通孔以及所述通道。

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