CN110391178A - 一种用射流穿透并填充通孔的方法 - Google Patents
一种用射流穿透并填充通孔的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110391178A CN110391178A CN201910695878.4A CN201910695878A CN110391178A CN 110391178 A CN110391178 A CN 110391178A CN 201910695878 A CN201910695878 A CN 201910695878A CN 110391178 A CN110391178 A CN 110391178A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- jet
- hole
- high temp
- penetrated
- panel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 47
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 238000007711 solidification Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000008023 solidification Effects 0.000 claims abstract description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 24
- 239000002360 explosive Substances 0.000 claims description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 7
- 230000009172 bursting Effects 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 5
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 5
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 3-(oxolan-2-yl)propanoic acid Chemical compound OC(=O)CCC1CCCO1 WUPHOULIZUERAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N Selenium Chemical compound [Se] BUGBHKTXTAQXES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052980 cadmium sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 3
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 3
- 230000008602 contraction Effects 0.000 claims description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 claims description 3
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 claims description 3
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 claims description 3
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims description 3
- 229910052711 selenium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000011669 selenium Substances 0.000 claims description 3
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 3
- XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N telluride(2-) Chemical compound [Te-2] XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 claims description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 2
- 238000009527 percussion Methods 0.000 claims description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 13
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009713 electroplating Methods 0.000 description 3
- 230000037452 priming Effects 0.000 description 3
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 3
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 2
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001128 Sn alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical class [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004033 diameter control Methods 0.000 description 1
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 1
- 239000003721 gunpowder Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000003380 propellant Substances 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76801—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing
- H01L21/76829—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers
- H01L21/76831—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the dielectrics, e.g. smoothing characterised by the formation of thin functional dielectric layers, e.g. dielectric etch-stop, barrier, capping or liner layers in via holes or trenches, e.g. non-conductive sidewall liners
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76877—Filling of holes, grooves or trenches, e.g. vias, with conductive material
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Printing Elements For Providing Electric Connections Between Printed Circuits (AREA)
Abstract
一种用射流穿透并填充通孔的方法,包括生成高温射流、射流穿透面板、射流扩大孔径和射流凝固填充通孔,现有三维集成电路中堆叠芯片实现互联的穿透硅通孔技术中,其关键步骤通孔的形成和导电金属分两步进行,步骤复杂,设备种类多。本发明通过通过生成高温射流后,一次性实现穿透面板、扩大孔径和填充通孔。不但简化了步骤,并且孔壁在射流高温下氧化下能形成需要的绝缘层。步骤简单,设备种类少,是一种新颖、便捷的通孔形成和填充方法,有利于集成电路的小型化和高速化。
Description
技术领域
本发明属于立体封装技术领域,具体涉及一种用射流穿透并填充通孔的方法。
背景技术
穿透硅通孔技术(through silicon via,简称TSV)是三维集成电路中堆叠芯片实现互联的一种技术。通孔的形成和导电金属在上述通孔中的填充均是TSV的关键步骤,现有技术中要分两步进行。中国专利(申请号201810416195.6)公开了一种硅通孔结构及其制备方法,通孔通过刻蚀工艺完成,导电金属的填充通过溅射和电镀工艺完成,步骤复杂,设备种类多。
发明内容
本发明要解决的技术问题是通孔形成和导电金属填充分两步进行时,步骤复杂,设备种类多,为解决上述问题,本发明提供一种用射流穿透并填充通孔的方法。
本发明的目的是以下述方式实现的:
一种用射流穿透并填充通孔的方法,具体步骤如下:
(1)生成高温射流:熔化射流材料,并生成截面形状可控、速度可控的持续高温射流;
(2)穿透面板:高温射流前端穿透第一层面板后,再穿透第二层面板……直至穿透第N层面板;N大于等于2,且N为正整数,面板被穿透后留有通孔;
(3)扩大孔径:高温射流后端紧随高温射流前端穿透面板,扩大面板上的通孔孔径至工艺尺寸;
(4)填充通孔:高温射流前端和高温射流后端穿透至第N层面板后,动能消耗完,留在通孔中,高温射流和孔壁共同凝固、共同收缩,使通孔达到设计尺寸。
所述射流材料为金属单质,合金,导电陶瓷或高分子导电材料。
所述步骤(3)中工艺尺寸为通孔孔壁在射流的冲击和加热下形成的尺寸,步骤(4)中的设计尺寸为通孔孔壁在射流凝固收缩后的尺寸,设计尺寸小于工艺尺寸。
所述面板为元素半导体或化合物半导体,元素半导体为硅、锗、硒、硼或碲,化合物半导体为砷化镓、磷化锢、碲化锢、碳化硅或硫化镉。
所述高温射流与每一层面板正面接触时,因在面板表面驻留凝固后形成竹节,通孔以及通孔之间的高温射流凝固后形成填充柱。
所述高温射流为至少两股,至少两股高温射流并行穿透面板和填充通孔,高温射流截面尺寸前小后大,高温射流温度为900–1300℃,射流初速200–350m/s。
所述通孔的孔壁在高温射流的氧化下形成绝缘层。
所述生成高温射流的方法为加热熔化加压射出法或药型罩射流法。
所述加热熔化加压射出法的具体步骤为:
1)把射流材料块放入熔化炉,选择可变直径的喷嘴型号;
2)接通电源,电流通过加热环感应加热,使射流材料块熔化到材料液相线温度以上150℃-200℃;
3)通过活塞作用于液态的射流材料,通过可变直径的喷嘴射出形状可控、速度可控的持续稳定射流。
所述药型罩射流法的具体步骤为:
1)把射流材料制成药型罩的形状;
2)把药型罩连同壳体、炸药和引爆装置组成战斗部;
3)引爆装置包括撞针、底火、底火帽和炸药,撞针撞击底火,引爆药型罩圆锥后方壳体中的炸药,产生的冲击波冲击药型罩的外表面,射流材料被压缩堆积,圆锥的顶点应力最为集中,射流由顶点开始射出,形成持续的高温射流,由壳体导流射出,其形状、速度由药型罩形状、炸药和壳体共同决定。
相对于现有技术,本发明的有益效果是:射流不但把通孔形成和导电金属填充两步简化成一步,并且孔壁在射流高温下氧化能形成需要的绝缘层。步骤简单,设备种类少。充分利用了表面驻留现象,在面板上一定范围内发生圆形的扩散,扩散的部分在凝固后形成竹节,无需制定溅射或电镀工艺。本发明提供了一种新颖、便捷的通孔形成和填充方法,有利于集成电路的小型化和高速化。
附图说明
图1是本发明的射流穿透并填充通孔方法的流程图。
图2是本发明的射流形态示意图。
图3是前端射流穿透第一层面板示意图。
图4是后端射流扩大第一层面板孔径示意图。
图5是射流凝固填充通孔示意图。
图6是熔化炉的结构示意图。
图7是射流凝固填充通孔示意图。
图中:1、金属射流;2、第一层面板;3、第二层面板;4、通孔;5、绝缘层;6、竹节;7、填充柱;11、加热环;12、熔化炉;13、喷嘴;21、药型罩;22、壳体;23、炸药;24、撞针;25、底火;26、底火帽。
具体实施方式
一种用射流穿透并填充通孔的方法,具体步骤如下:
(1)生成高温射流:熔化射流材料,并生成截面形状可控、速度可控的持续高温射流1,射流材料为金属单质,合金,导电陶瓷或高分子导电材料,生成高温射流1的方法为加热熔化加压射出法或药型罩射流法,高温射流1为至少两股,至少两股高温射流并行穿透面板和填充通孔,如图1中所示,高温射流1截面尺寸前小后大,高温射流1温度为900–1300℃,射流初速200–350m/s;
(2)穿透面板:在射流前端侵彻、动能冲击和高温加热下,面板被穿透,高温射流1前端穿透第一层面板2后,再穿透第二层面板3……直至穿透第N层面板,N大于等于2,且N为正整数,面板被穿透后留有通孔4,通孔4的孔壁在高温射流的氧化下形成绝缘层5;
面板为元素半导体或化合物半导体,元素半导体为硅、锗、硒、硼或碲,化合物半导体为砷化镓、磷化锢、碲化锢、碳化硅或硫化镉,高温射流1与第一层面板2、第二层面板3、……、第N层面板正面接触时,因面板表面驻留现象,高温射流1前端在与面板正面接触之初,不能立即穿透,而是在面板上一定范围内发生圆形的扩散,扩散的部分在凝固后形成竹节6,如图5中所示,竹节的作用是固定填充金属与面板,通孔4以及通孔4之间的高温射流凝固后形成填充柱7,达到连接面板的目的;
(3)扩大孔径:高温射流1后端紧随高温射流前端穿透面板,在后续射流动能冲击和高温加热下,被贯穿部分的径向尺寸继续扩大,扩大面板上的通孔4孔径至工艺尺寸;
(4)填充通孔:高温射流前端和高温射流后端穿透至第N层面板后,动能消耗完,留在通孔中,高温射流和孔壁共同凝固、共同收缩,使通孔达到设计尺寸;
步骤(3)中工艺尺寸为通孔4孔壁在射流的冲击和加热下形成的尺寸,是射流凝固收缩前的尺寸,步骤(4)中的设计尺寸为通孔4孔壁在射流凝固收缩后的尺寸,设计尺寸小于工艺尺寸。
如图6中所示,加热熔化加压射出法为加热熔化用以穿通孔的材料,从固体成为液体,通过加压使液体向面板射出,持续高温射流的截面形状和速度由加压的压力和喷嘴的直径控制,具体步骤为:
1)把射流材料块放入熔化炉12中,选择可变直径的喷嘴13型号;
2)接通电源,电流通过加热环11感应加热,使射流材料块熔化到材料液相线温度以上150℃-200℃;
3)通过活塞作用于液态的射流材料,通过可变直径的喷嘴13射出形状可控、速度可控的持续稳定射流。
如图7中所示,药型罩射流法为通过聚能效应,使用以穿通孔的材料从固体变为流体并向面板射出,通过火药和药型罩的形状控制持续高温射流的截面形状和速度,具体步骤为:
1)把射流材料制成药型罩的形状;
2)把药型罩21连同壳体22、炸药23和引爆装置组成战斗部;
3)引爆装置包括撞针24、底火25、底火帽26和炸药23,撞针24撞击底火25,引爆药型罩圆锥后方壳体22中的炸药,产生的冲击波冲击药型罩的外表面,射流材料被压缩堆积,圆锥的顶点应力最为集中,射流由顶点开始射出,形成持续的高温射流,由壳体导流射出,其形状、速度由药型罩形状、炸药和壳体共同决定。
其中,底火为装在枪弹或炮弹药筒底部,靠输入机械能或电能刺激发火的火工品,用于输出火焰引燃发射药装药或传火药。底火中含起爆药,其敏感度高,在撞针撞击时底火时,起爆药迅速燃烧,能够引爆壳体中的炸药。
实施例1
实现三维集成电路中堆叠芯片互联的技术穿透硅通孔技术的射流材料是单质金属铜,面板材料是12英寸Si晶圆片,生成射流的方法采用加热溶化后加压射出法,具体步骤为,
(1)生成高温射流:熔化射流材料Cu,生成截面形状可控、速度可控的持续高温射流1,高温射流1具有4股,高温射流并行穿透面板和填充通孔,高温射流1截面尺寸前小后大,高温射流1的温度1200℃,射流初速200m/s;
(2)穿透面板:面板层数为2层,高温射流1侵彻贯穿了第一层面板2,被贯穿的部分轴向截面为楔形,从第一层面板背面穿出射流前端,射向第二层面板3并穿透第二层面板3,面板被穿透后留有通孔4,通孔4的孔壁在高温射流的氧化下形成SiO2绝缘层5,壁厚为50nm,无需利用硅烷(SiH4)或硅酸乙酯(TEOS)通过化学气相沉积(CVD)工艺沉积获得SiO2绝缘层;
(3)扩大孔径:高温射流1后端紧随高温射流前端穿透面板,在后续射流动能冲击和高温加热下,被贯穿部分的径向尺寸继续扩大,Si面板的通孔4孔径扩大至⌀20.5μm的工艺尺寸;
(4)填充通孔:高温射流前端和高温射流后端穿透至第2层面板后,动能消耗完,留在通孔中,高温射流和孔壁共同凝固、共同收缩,使通孔达到设计尺寸⌀20μm。射流填充通孔后凝固形成填充柱7,其直径尺寸等于通孔的设计直径20μm,射流在第一层面板2和第二层面板3表面驻留形成的竹节6,直径为24μm,厚度2μm。
实施例2
实现三维集成电路中堆叠芯片互联的技术穿透硅通孔技术的射流材料是铜锡合金,面板材料是8英寸Si晶圆片,生成射流的方法采用加热溶化后加压射出法,具体步骤为,
(1)生成高温射流:熔化射流材料Cu、Sn合金,生成截面形状可控、速度可控的持续高温射流1,高温射流1具有2股,高温射流并行穿透面板和填充通孔,高温射流1截面尺寸前小后大,高温射流1的温度1300℃,射流初速300m/s;
(2)穿透面板:面板层数为4层,高温射流1侵彻贯穿了第一层面板2,被贯穿的部分轴向截面为楔形,从第一层面板背面穿出射流前端,射向第二层面板3并穿透第二层面板3……直至穿透第4层面板,面板被穿透后留有通孔4,通孔4的孔壁在高温射流的氧化下形成SiO2绝缘层5,壁厚为40nm;
(3)扩大孔径:高温射流1后端紧随高温射流前端穿透面板,在后续射流动能冲击和高温加热下,被贯穿部分的径向尺寸继续扩大,Si面板的通孔4孔径扩大至⌀31μm的工艺尺寸;
(4)填充通孔:高温射流前端和高温射流后端穿透至第4层面板后,动能消耗完,留在通孔中,高温射流和孔壁共同凝固、共同收缩,使通孔达到设计尺寸⌀30μm。射流填充通孔后凝固形成填充柱7,其直径尺寸等于通孔的设计直径⌀30μm,射流在每一层面板表面驻留形成的竹节6,直径为⌀25μm,厚度2.5μm。
实施例3
实现三维集成电路中堆叠芯片互联的技术穿透硅通孔技术的射流材料是单质铜,面板材料是6英寸Si晶圆片,生成射流的方法采用加热溶化后加压射出法,具体步骤为,
(1)生成高温射流:熔化射流材料单质铜,生成截面形状可控、速度可控的持续高温射流1,高温射流1具有6股,高温射流并行穿透面板和填充通孔,高温射流1截面尺寸前小后大,高温射流1的温度1100℃,射流初速350m/s;
(2)穿透面板:面板层数为3层,高温射流1侵彻贯穿了第一层面板2,被贯穿的部分轴向截面为楔形,从第一层面板背面穿出射流前端,射向第二层面板3并穿透第二层面板3……直至穿透第3层面板,面板被穿透后留有通孔4,通孔4的孔壁在高温射流的氧化下形成SiO2绝缘层5,壁厚为45nm;
(3)扩大孔径:高温射流1后端紧随高温射流前端穿透面板,在后续射流动能冲击和高温加热下,被贯穿部分的径向尺寸继续扩大,Si面板的通孔4孔径扩大至⌀25.8μm的工艺尺寸;
(4)填充通孔:高温射流前端和高温射流后端穿透至第3层面板后,动能消耗完,留在通孔中,高温射流和孔壁共同凝固、共同收缩,使通孔达到设计尺寸⌀25μm。射流填充通孔后凝固形成填充柱7,其直径尺寸等于通孔的设计直径⌀30μm。射流在每一层面板的表面驻留形成竹节6,竹节直径为⌀25μm,厚度2.3μm。
现有技术中通孔需要刻蚀设备完成,导电金属的填充通过溅射设备和电镀设备完成,步骤复杂,设备种类多,本发明将通孔形成和导电金属填充两步简化成一步,使用一种设备,设备种类减少,简化了步骤。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本领域的技术人员来说,在不脱离本发明整体构思前提下,还可以作出若干改变和改进,这些也应该视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:具体步骤如下:
(1)生成高温射流:熔化射流材料,并生成截面形状可控、速度可控的持续高温射流(1);
(2)穿透面板:高温射流(1)前端穿透第一层面板(2)后,再穿透第二层面板(3)……直至穿透第N层面板;N大于等于2,且N为正整数,面板被穿透后留有通孔(4);
(3)扩大孔径:高温射流(1)后端紧随高温射流前端穿透面板,扩大面板上的通孔(4)孔径至工艺尺寸;
(4)填充通孔:高温射流前端和高温射流后端穿透至第N层面板后,动能消耗完,留在通孔中,高温射流和孔壁共同凝固、共同收缩,使通孔达到设计尺寸。
2.根据权利要求1所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述射流材料为金属单质,合金,导电陶瓷或高分子导电材料。
3.根据权利要求1所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述步骤(3)中工艺尺寸为通孔(4)孔壁在射流的冲击和加热下形成的尺寸,步骤(4)中的设计尺寸为通孔(4)孔壁在射流凝固收缩后的尺寸,设计尺寸小于工艺尺寸。
4.根据权利要求1所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述面板为元素半导体或化合物半导体,元素半导体为硅、锗、硒、硼或碲,化合物半导体为砷化镓、磷化锢、碲化锢、碳化硅或硫化镉。
5.根据权利要求1所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述高温射流(1)与每一层面板正面接触时,因在面板表面驻留凝固后形成竹节(6),通孔(4)以及通孔(4)之间的高温射流凝固后形成填充柱(7)。
6.根据权利要求1所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述高温射流(1)为至少两股,至少两股高温射流并行穿透面板和填充通孔,高温射流(1)截面尺寸前小后大,高温射流(1)温度为900–1300℃,射流初速200–350m/s。
7.根据权利要求1所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述通孔(4)的孔壁在高温射流的氧化下形成绝缘层(5)。
8.根据权利要求1所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述生成高温射流的方法为加热熔化加压射出法或药型罩射流法。
9.根据权利要求8所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述加热熔化加压射出法的具体步骤为:
1)把射流材料块放入熔化炉(12),选择可变直径的喷嘴(13)型号;
2)接通电源,电流通过加热环(11)感应加热,使射流材料块熔化到材料液相线温度以上150℃-200℃;
3)通过活塞作用于液态的射流材料,通过可变直径的喷嘴(13)射出形状可控、速度可控的持续稳定射流。
10.根据权利要求8所述的用射流穿透并填充通孔的方法,其特征在于:所述药型罩射流法的具体步骤为:
1)把射流材料制成药型罩的形状;
2)把药型罩(21)连同壳体(22)、炸药(23)和引爆装置组成战斗部;
3)引爆装置包括撞针(24)、底火(25)、底火帽(26)和炸药(23),撞针(24)撞击底火(25),引爆药型罩圆锥后方壳体(22)中的炸药,产生的冲击波冲击药型罩的外表面,射流材料被压缩堆积,圆锥的顶点应力最为集中,射流由顶点开始射出,形成持续的高温射流,由壳体导流射出,其形状、速度由药型罩形状、炸药和壳体共同决定。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910695878.4A CN110391178B (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种用射流穿透并填充通孔的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201910695878.4A CN110391178B (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种用射流穿透并填充通孔的方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN110391178A true CN110391178A (zh) | 2019-10-29 |
CN110391178B CN110391178B (zh) | 2021-09-24 |
Family
ID=68288067
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201910695878.4A Expired - Fee Related CN110391178B (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种用射流穿透并填充通孔的方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN110391178B (zh) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1684256A (zh) * | 2003-12-05 | 2005-10-19 | 国际商业机器公司 | 具有导电穿透通道的硅芯片载体及其制造方法 |
CN102839992A (zh) * | 2011-06-24 | 2012-12-26 | 通用电气公司 | 带有冷却通道的构件及制造方法 |
CN102859709A (zh) * | 2010-02-26 | 2013-01-02 | 荷兰能源建设基金中心 | 背面接触光伏电池的制造方法以及由该方法制造的背面接触光伏电池 |
CN202701380U (zh) * | 2012-08-31 | 2013-01-30 | 北京科技大学 | 一种高速固相颗粒喷射成形装置 |
CN105609450A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-25 | 大连理工大学 | 一种三维封装垂直通孔的填充方法及装置 |
JP2017149008A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置 |
-
2019
- 2019-07-30 CN CN201910695878.4A patent/CN110391178B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1684256A (zh) * | 2003-12-05 | 2005-10-19 | 国际商业机器公司 | 具有导电穿透通道的硅芯片载体及其制造方法 |
CN102859709A (zh) * | 2010-02-26 | 2013-01-02 | 荷兰能源建设基金中心 | 背面接触光伏电池的制造方法以及由该方法制造的背面接触光伏电池 |
CN102839992A (zh) * | 2011-06-24 | 2012-12-26 | 通用电气公司 | 带有冷却通道的构件及制造方法 |
CN202701380U (zh) * | 2012-08-31 | 2013-01-30 | 北京科技大学 | 一种高速固相颗粒喷射成形装置 |
JP2017149008A (ja) * | 2016-02-24 | 2017-08-31 | セイコーエプソン株式会社 | 液体噴射ヘッド、および、液体噴射装置 |
CN105609450A (zh) * | 2016-03-17 | 2016-05-25 | 大连理工大学 | 一种三维封装垂直通孔的填充方法及装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
孟宪昌等: "《弹箭结构与作用》", 31 October 1989, 兵器工业出版社 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN110391178B (zh) | 2021-09-24 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US2494256A (en) | Apparatus for perforating well casings and well walls | |
EP2547981B1 (en) | Mems detonator | |
CA2048072C (en) | Electric initiator for blasting caps | |
CN105693442B (zh) | 一种网格状含能薄膜点火桥 | |
AU2016281426B2 (en) | Integrated circuit initiator device | |
CN110391178A (zh) | 一种用射流穿透并填充通孔的方法 | |
CN106767185A (zh) | 一种提升孔底爆压的多点起爆装置及其安装和使用方法 | |
CN110388856A (zh) | 一种隧道掘进的光面爆破方法 | |
CN107702602B (zh) | 一种mems火工品换能元点火能力测试装置 | |
CN201852529U (zh) | 电子延期半导体桥雷管 | |
Regan et al. | Cone-guided fast ignition with ponderomotively accelerated carbon ions | |
CN106908482A (zh) | 一种提高火药燃烧产物导电特性装置及其电导率计算方法 | |
CN101672611B (zh) | 等离子体点火电雷管 | |
Kharlamov | Bonding of detonation-sprayed coatings | |
CN202501504U (zh) | 一种无引线封装薄膜桥发火器 | |
CN209261472U (zh) | 一种爆炸冲击波-机械钻井破岩装置 | |
CN1282823C (zh) | 带压力传感器的微型化学推进器 | |
WO2011154984A2 (en) | Process for creating artifical permeable layers in substrate for exploitation of geothermal energy | |
CN107011106A (zh) | 一种超长延期雷管 | |
CN104465504A (zh) | 金属间合物填充材料的转接板的制造工艺 | |
CN105627841A (zh) | 电雷管的发火方法及结构及制备方法 | |
He et al. | High-speed through-silicon via filling method using Cu-cored solder balls | |
CN108313331A (zh) | 安装有一种无工质流失型推进器的运动设备 | |
CN203179864U (zh) | 多膜层复合包裹薄膜 | |
CN204325183U (zh) | 一种复合自加热反射层聚能的半导体点火桥 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210924 |
|
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |