CN114702246A - 基于磁场协同超声脉冲对玻璃孔的加工方法、系统及应用 - Google Patents

基于磁场协同超声脉冲对玻璃孔的加工方法、系统及应用 Download PDF

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Abstract

基于磁场协同超声脉冲对玻璃孔的加工方法、系统及应用，加工方法包括：在玻璃晶圆上产生预设小孔；开启蚀刻仪器上的超声功能，将配置好的蚀刻液倒入蚀刻仪器的蚀刻槽中预热；蚀刻仪器上的磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向，同时磁场方向与直流电场方向垂直，磁场方向又与超声方向垂直；玻璃晶圆放入装有蚀刻液的蚀刻槽中，使直流电源的平行电极板间产生直流电场，通过调控磁场的大小，利用蚀刻液蚀刻玻璃晶圆的预设小孔，蚀刻预设小孔至需要的直径；对玻璃晶圆进行清洗并干燥。系统，用于实现上述的加工方法；本方案能效地解决了现有技术中使用激光诱导深刻蚀加超声辅助蚀刻玻璃通孔的方法所形成的玻璃通孔的精度不高、粗糙和不一致的问题。

Description

基于磁场协同超声脉冲对玻璃孔的加工方法、系统及应用
技术领域
本发明涉及三维集成封装转接板制造的技术领域，尤其涉及一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃孔的加工方法、系统及应用。
背景技术
转接板(Interposer)是三维集成微系统中高密度互联和集成无源元件的载体，是实现三维集成的核心材料。目前数字电路(如DRAM、逻辑芯片)的三维集成普遍应用的是以硅为转接板的通孔技术(Through Silicon Via，TSV)。然而，对于高频应用，要求转接板材料必须具有低介电损耗和低介电常数，以减少基板的射频功率耗散、增加自谐振频率。但是，由于硅是一种半导体材料，硅通孔周围的载流子在电场或磁场作用下可以自由移动，对邻近的电路或信号产生影响，降低芯片高频性能。此外，也因为硅的半导体特性，硅通孔还需要在通孔内制作电隔离层、扩散阻挡层、种子层以及无空隙的铜填充，不仅工艺复杂，而且寄生电容明显，往往难以满足三维集成射频微系统的性能要求。玻璃材料没有自由移动的电荷，介电性能优良，以玻璃替代硅材料的玻璃通孔技术(Through Glass Via，TGV)可以避免硅通孔的高频损耗问题。此外，玻璃通孔技术可以省去铜填充前的前阻挡层和氧化覆膜层制作；同时显著减小镀铜层与基板之间的过孔电容，降低过孔有源和无源电路之间的电磁干扰。这样不仅大幅提高射频微系统的性能、减小体积，而且可大幅降低工艺复杂度和加工成本。因此，对射频微系统而言，玻璃是最合适的转接板材料，而玻璃通孔则是理想的射频微系统三维集成解决方案。
玻璃微加工TGV成孔的制作的方法有以下几种1)超声波钻孔；2)喷砂法；3)湿法刻蚀；4)干法刻蚀；5)激光刻蚀；6)机械钻孔。然而，这些方法都存在精度低、成本高、过孔结构差、刻蚀速率低等问题。为了改善玻璃通孔的质量及精度，目前已发展出了利用超声辅助，结合一种激光诱导深刻蚀加工玻璃通孔的工艺。国内也发展出了针对玻璃通孔蚀刻处理的改进方法，超声是由高频振动的振源激发，并引起振源周围介质振动而形成的。振源的振动能量经介质传递到玻璃通孔进而对表面蚀刻反应过程产生影响。引入超声进行辅助蚀刻的方法，能够增强化学蚀刻反应的活性，促进反应产物的扩散，有效避免反应产物再次沉积于表面。但当前利用激光诱导深刻蚀加超声辅助蚀刻玻璃通孔的方法使玻璃通孔的精度不是很高，且玻璃通孔表面不是很光滑和玻璃通孔存在大小不一致等问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种基于磁场辅助协同超声脉冲电化学加工玻璃通孔的方法，其通过激光诱导作用，预设小孔，产生纳米空隙，使蚀刻液更易进入预设小孔内部发生反应。
本发明还提出一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的装置，其用于执行上述的磁场辅助协同超声脉冲电化学加工玻璃通孔的方法。
本发明还提出一种装置在制备三维集成封装转接板中的应用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，包括：以下步骤：
S1：采用激光诱导对玻璃晶圆的目标区域进行处理，使在玻璃晶圆上产生预设小孔；
S2：开启蚀刻仪器上的超声功能，将配置好的蚀刻液倒入蚀刻仪器的蚀刻槽中预热；
S3：开启蚀刻仪器上的磁场，使磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向，同时磁场方向与直流电场方向垂直，磁场方向又与超声方向垂直；
S4：待蚀刻仪器加热至所需温度时，将玻璃晶圆放入装有蚀刻液的蚀刻槽中，开启直流电源开关，使直流电源的平行电极板间产生直流电场，通过调控磁场的大小，利用蚀刻液蚀刻玻璃晶圆的预设小孔，蚀刻预设小孔至需要的直径；
S5：对蚀刻液蚀刻后的玻璃晶圆进行清洗并干燥。
S6：通过光学显微镜观察玻璃通孔的孔径及通孔内壁的光滑性。
优选地，所述步骤S2中，蚀刻液包括：HF溶液；
蚀刻液的温度为20-80℃，蚀刻液的浓度为5-25％。
优选地，所述步骤S3中，磁场强度为10-200mT。
更优地，直流电压为0.5-2V，电流频率为10-100Hz。
优选地，步骤S2中，超声设备发出的超声波频率为40-80KHz。
更优地，步骤S4中，腐蚀时间为60-400min。
优选地，步骤S4中，电场垂直于玻璃表面，与预设小孔的方向平行，且与超声方向垂直，与磁场方向垂直。
一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的装置，包括：激光诱导模块、蚀刻仪器和清洗模块；
所述激光诱导模块，用于对玻璃晶圆的目标区域进行激光诱导处理，使在玻璃晶圆上产生预设小孔；
所述蚀刻仪器包括：加热模块、蚀刻槽、超声模块、电场模块和磁场模块；
所述加热模块，用于调节所述蚀刻槽的温度；
所述蚀刻槽，用于放置蚀刻液及玻璃晶圆；
所述超声模块，用于形成超声环境；
所述电场模块，用于在直流电源的平行电极板间产生直流电场；
所述磁场模块，用于形成磁场，且磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向、磁场方向与直流电场方向垂直，磁场方向又与超声方向垂直。
优选地，还包括：磁场控制开关器；
所述磁场控制开关器用于调节所述磁场模块的磁场强度大小。
一种装置在制备三维集成封装转接板中的应用，所述装置为上述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的装置。
本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：
本方案为基于磁场辅助协同超声脉冲电化学加工玻璃通孔的方法，其通过激光诱导作用，预设小孔，产生纳米空隙，使蚀刻液更易进入预设小孔内部发生反应，有效地解决了现有技术中使用激光诱导深刻蚀加超声辅助蚀刻玻璃通孔的方法所形成的玻璃通孔的精度不高、粗糙和不一致的问题。
附图说明
图1为激光预设小孔示意图。
图2为实施例A的蚀刻结果结构示意图。
图3为实施例B的蚀刻结果结构示意图。
图4为实施例C的蚀刻结果结构示意图。
图5为对比例A1的蚀刻结果结构示意图。
图6为对比例A2的蚀刻结果结构示意图。
图7为对比例A3的蚀刻结果结构示意图。
图8为玻璃周围的电场、磁场及超声的分布示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
下面结合附图通过具体实施方式来进一步说明本方案的技术方案。
一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，包括：以下步骤：
S1：采用激光诱导对玻璃晶圆的目标区域进行处理，使在玻璃晶圆上产生预设小孔；
S2：将玻璃晶圆进行清洗干燥以备用；将蚀刻仪器置于通风橱内，检查仪器各连接处是否连接正常，预设蚀刻仪器的温度，开启蚀刻仪器上的超声功能，将配置好的蚀刻液倒入蚀刻仪器的蚀刻槽中预热；
更进一步的说明，优选地，蚀刻采用的电极包括：石墨电极。蚀刻液所采用的电极可根据需要进行常规替换，并不仅限于石墨电极；而本方案优选石墨电极，是由于石墨电极相比于传统电极，石墨电极更有效率，更耐用，也更安全，可在更广泛的温度范围内工作。
所采用蚀刻液优选包括：HF溶液；超声的方向与玻璃预设小孔的方向垂直；蚀刻液的温度优选为20-80℃；蚀刻液的浓度优选为5-25％；超声设备发出的超声波频率优选为40KHz。
S3：开启蚀刻仪器上的磁场，使磁场方向B垂直于玻璃预设小孔1方向，同时磁场方向B与直流电场E方向垂直，磁场方向E又与超声方向S垂直；
更进一步的说明，磁场可以优选为10-200mT强度的磁场，更优选为80mT强度的磁场；如图8，基于霍尔效应的设计原理，磁场方向垂直于预设小孔1的轴向方向同时垂直于直流电场方向，磁场强度大小由电磁铁提供，通过调节电磁铁线圈通电电流来控制磁场强度的大小，由于磁场的存在，能够抑制横向电流从而阻止电流发生分支，从而使蚀刻液在小孔表面扩散更加均匀，使内壁蚀刻的更加光滑。
S4：待蚀刻仪器加热至所需温度时，将玻璃晶圆放入装有蚀刻液的蚀刻槽中，开启直流电源开关，使直流电源的平行电极板间产生直流电场，通过调控磁场的大小，利用蚀刻液蚀刻玻璃晶圆的预设小孔，蚀刻预设小孔至需要的直径；
更进一步的说明，腐蚀时间优选为60-400min；如图8，玻璃竖向摆放，直流电场方向垂直于玻璃表面，直流电场方向与预设玻璃小孔的方向相同，直流电场方向又与超声方向垂直，与磁场方向垂直；优选采用0.02-0.2A的直流电流，更优选采用0.1A的直流电流；优选采用0.5-2V的直流电压，更优选采用1.1V的直流电压；优选采用10-100Hz的直流电流频率，更优选采用40Hz的直流电流频率。
蚀刻液对小孔进行腐蚀，使得小孔的直径逐渐增加，腐蚀的同时受超声、直流电场与磁场的影响，使得蚀刻液在小孔表面的扩散速率更快，蚀刻液在小孔表面扩散得更加均匀，从而使玻璃通孔的孔壁更加光滑，蚀刻速率更快，蚀刻所花时间更短。
S5：对蚀刻液蚀刻后的玻璃晶圆用去离子水进行清洗并干燥，以清除孔壁残留物及残留蚀刻液，用氮气干燥玻璃晶圆。
S6：通过光学显微镜观察玻璃通孔的孔径及通孔内壁的光滑性。
更进一步的说明，利用光学显微镜将玻璃通孔放大100到400倍观察孔径的大小与内壁的光滑性。
本方案为基于磁场辅助协同超声脉冲电化学加工玻璃通孔的方法，其通过激光诱导作用，预设小孔，产生纳米空隙，使蚀刻液更易进入预设小孔内部发生反应，有效地解决了现有技术中使用激光诱导深刻蚀加超声辅助蚀刻玻璃通孔的方法所形成的玻璃通孔的精度不高、粗糙和不一致的问题。
具体地，本方案基于霍尔效应的设计原理，磁场方向垂直于预设小孔方向同时垂直于直流电场方向，磁场强度大小由电磁铁提供，通过调节电磁铁线圈通电电流来控制磁场强度的大小，由于磁场的存在，能够抑制横向电流从而阻止电流发生分支，从而使蚀刻液在小孔表面扩散更加均匀，使内壁蚀刻的更加光滑。同时，加上超声的作用，超声方向与预设玻璃小孔方向垂直，使刻蚀剂能够更加充分接触与扩散至玻璃通孔内表面。蚀刻液对小孔进行腐蚀，使得小孔的直径逐渐增加，腐蚀的同时受超声、直流电场与磁场的影响，使得蚀刻液在小孔表面的扩散速率更快，蚀刻液在小孔表面扩散得更加均匀。
在复合光整加工中，施加磁场将极大改善化学反应的条件，降低脉冲电化学反应过程中的浓差极化，提高脉冲电化学反应的速率；促使带电离子的运动复杂化，提高电化学反应的均匀性；同时磁场能够聚焦带电离子，促进带电离子向前运动，提高反应效率和光整加工质量，从而本发明能够让蚀刻玻璃通孔的时间更短，内壁更加光滑，精度更高，效率更高，且通孔密度大，可大规模应用。
优选地，所述步骤S2中，蚀刻液包括：HF溶液；
蚀刻液的温度为20-80℃，蚀刻液的浓度为5-25％。
蚀刻液及其参数可根据需要进行常规替换，而本方案优选使用HF溶液，是由于HF溶液在温度为20-80℃及浓度为5-25％，蚀刻的效果是最好的，蚀刻的玻璃通孔一致性好，且蚀刻速率稳定，易于控制蚀刻的过程；当过高或者过低时，蚀刻的效果相对差，可能会出现玻璃通孔存在大小不一的想象，但并不代表效果差的实施例。
优选地，所述步骤S3中，磁场强度为10-200mT。
更优地，直流电压为0.5-2V，电流频率为10-100Hz。
磁场强度、直流电压及电流频率可根据需要进行调节，并不限定必须在上述范围；其代表的是在步骤S3中，蚀刻仪器的参数：磁场强度为10-200mT和直流电压为0.5-2V、电流频率为10-100Hz有最佳的蚀刻，蚀刻液在小孔表面扩散最均匀，内壁蚀刻最光滑。其中，在上述范围以外，亦可根据需要设计其他最佳的搭配参数。
可进一步优化地，步骤S2中，超声设备发出的超声波频率为40-80KHz。
可更进一步优化地，步骤S4中，腐蚀时间为60-400min。
腐蚀时间根据磁场强度、直流电压、电流频率和超声波频等参数而定，本方案在磁场强度为10-200mT，直流电压为0.5-2V，电流频率为10-100Hz和超声波频率为40KHz的参数条件下，只需60-400min的腐蚀时间，即可使蚀刻液在小孔表面扩散最均匀，内壁蚀刻最光滑。
优选地，步骤S4中，电场方向垂直于玻璃表面，与预设小孔的方向相同，且与超声方向垂直，与磁场方向垂直。按此设计，本方案能使蚀刻得到的玻璃孔的内壁光滑性好、垂直度好，玻璃孔大小一致。
一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的装置，包括：激光诱导模块、蚀刻仪器和清洗模块；
所述激光诱导模块，用于对玻璃晶圆的目标区域进行激光诱导处理，使在玻璃晶圆上产生预设小孔；
所述蚀刻仪器包括：加热模块、蚀刻槽、超声模块、电场模块和磁场模块；
所述加热模块，用于调节所述蚀刻槽的温度；
所述蚀刻槽，用于放置蚀刻液及玻璃晶圆；
所述超声模块，用于形成超声环境；
所述电场模块，用于在直流电源的平行电极板间产生直流电场；
所述磁场模块，用于形成磁场，且磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向、磁场方向与直流电场方向垂直，磁场方向又与超声方向垂直。
更优地，还包括：磁场控制开关器；
所述磁场控制开关器用于调节所述磁场模块的磁场强度大小。
磁场强度大小由磁场模块提供，磁场控制开关器用于调节磁场模块的输出，通过调节磁场模块中电磁铁线圈的通电电流来控制磁场强度的大小；由于磁场的存在，能够抑制横向电流从而阻止电流发生分支，从而使蚀刻液在小孔表面扩散更加均匀，使内壁蚀刻的更加光滑。
一种装置在制备三维集成封装转接板中的应用，所述装置为上述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的装置。
实施例A：
S1:采用激光对玻璃晶圆的目标区域进行处理，产生激光影响区，形成预设小孔；预设小孔为2μm，其玻璃晶圆的表面示意图如图1所示。
S2:将玻璃晶圆进行清洗干燥以备用，将蚀刻仪器置于通风橱内，检查仪器各连接处是否连接正常，预设蚀刻仪器的温度为40℃，开启仪器上的超声，发出40KHz的超声波，将配置好的浓度为15％HF溶液倒入蚀刻仪器的蚀刻槽中预热。
S3:开启蚀刻仪器上的磁场，使磁场发出80mT强度的磁场，磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向，同时与直流电场方向垂直，与超声方向垂直。
S4:待蚀刻仪器加热至40℃时，将玻璃晶圆放入装有蚀刻液的蚀刻槽中，使玻璃晶圆平行放置于两块石墨电极板之间，开启直流电源开关，使直流电源的平行电极板间产生直流电场，调控直流电场电流的频率为40Hz、直流电流为0.1A及直流电压为1.1V，利用蚀刻液蚀刻玻璃晶圆的预设小孔，蚀刻时间为200min。
S5:对蚀刻液蚀刻后的玻璃晶圆用去离子水进行清洗，以清除孔壁残留物及残留蚀刻液，用氮气干燥玻璃晶圆。
实施例B：实施例B与实施例A基本相同，区别在于：步骤S3中使磁场发出50mT强度的磁场。
实施例C:实施例C与实施例A基本相同，区别在于：步骤S3中使磁场发出200mT强度的磁场。
对比例A1：对比例A1与实施例A基本相同，区别在于：步骤S3中不开启磁场，在没有磁场的辅助下蚀刻。
对比例A2：对比例A2与实施例A基本相同，区别在于：步骤S3中不开启磁场，步骤S4中不开启直流电场，预设小孔在没有磁场和电场的辅助下蚀刻。
将实施例A-C及对比例A1-A3进行步骤S6：
对比例A3：对比例A3与实施例A基本相同，区别在于：步骤S2中不开启超声，步骤S3中不开启磁场，步骤S4中不开启直流电场，预设小孔在没有超声、磁场和电场的辅助下蚀刻。
S6:利用光学显微镜将玻璃通孔放大100到400倍观察实施例A-C及对比例A1-A3孔径的大小与内壁的光滑性，结果如表1。
表1-实施例A-C及对比例A1-A3进的测试结果
实验组 玻璃通孔直径(μm) 示意图
实施例A 90 图2
实施例B 80 图3
实施例C 80 图4
对比例A1 50 图5
对比例A2 30 图6
对比例A3 4 图7
说明：
1、由实施例A、实施例B及实施例C进行对比可知，实施例A-C的孔径均匀，玻璃通孔内壁光滑，玻璃通孔一致性好，刻蚀速率快，精度高，满足要求。同时，实施例B为最优的磁场强度，80mT，其最终通孔直径大于实施例B和实施例C，说明了不同大小的磁场强度会影响刻蚀速率。
2、由实施例A与对比例A1进行对比可知，对比例A1的步骤S3中不开启磁场，通孔在没有磁场的辅助下蚀刻；而本方案中，磁场能够抑制横向电流从而阻止电流发生分支，从而使蚀刻液在小孔表面扩散更加均匀，使内壁蚀刻的更加光滑；由于对比例A1的通孔在没有磁场的辅助下蚀刻，其玻璃通孔径小于实施例A玻璃通孔的孔径，且对比例A1的玻璃通孔内壁不够均匀，不满足要求；由此说明了磁场对蚀刻的过程影响较大，尤其是对玻璃通孔的孔径及均匀度。
3、由实施例A与对比例A2进行对比可知，对比例A2的步骤S3中不开启磁场；且其步骤S4中不开启直流电场，预设小孔在没有磁场和电场的辅助下蚀刻，蚀刻液在小孔内壁分布不均匀，其次是蚀刻液与小孔发生化学反应生产的产物，不能及时运输至小孔外，从而造成新鲜的蚀刻液不能及时到达反应位置，进而造成小孔大小不一致现象，且内壁光滑度不好。本方案中，蚀刻液对小孔进行腐蚀，腐蚀受超声、直流电场与磁场的影响，能调节蚀刻液在小孔表面的扩散速率及扩散均匀度。由此，对比例A2的玻璃通孔内壁并不光滑，且表面一致性差，存在孔径大小不一的现象，不满足要求；由此说明磁场和电场对蚀刻的过程影响较大，尤其是对玻璃通孔的外观影响大。
4、由实施例A、对比例A2和对比例3进行对比可知，对比例A3没有加超声、磁场和电场时，其玻璃晶圆的最终蚀刻基本上不会发生；而对比例A2加入起声，其可以加工到通孔；对比例A3的玻璃通孔直径仅为4μm，仅仅为原预设小孔的2倍，其加工步骤明显需要超声，以确保玻璃晶圆会在明显的速率进行蚀刻；由此说明了，本方案在玻璃晶圆蚀刻的过程中超声处理，能对玻璃晶圆的蚀刻有明显的加速效果。
综上，本发明能够制备出孔径均匀，通孔一致性好，通孔内壁光滑，所花时间短，且玻璃通孔的电学性能和机械性能均满足要求，同时还能够降低制造成本，有利于实现规模化生产，适应转接板小型化的发展趋势。
实施例D：
S1:采用激光对玻璃晶圆的目标区域进行处理，产生激光影响区，形成预设小孔；预设小孔为2.5μm。
S2:将玻璃晶圆进行清洗干燥以备用，将蚀刻仪器置于通风橱内，检查仪器各连接处是否连接正常，预设蚀刻仪器的温度为50℃，开启仪器上的超声，发出80KHz的超声波，将配置好的浓度为25％HF溶液倒入蚀刻仪器的蚀刻槽中预热。
S3:开启蚀刻仪器上的磁场，使磁场发出10mT强度的磁场，磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向，同时与直流电场方向垂直，与超声方向垂直。
S4:待蚀刻仪器加热至50℃时，将玻璃晶圆放入装有蚀刻液的蚀刻槽中，使玻璃晶圆平行放置于两块石墨电极板之间，开启直流电源开关，使直流电源的平行电极板间产生直流电场，调控直流电场电流的频率为100Hz、直流电流为0.2A及直流电压为2V，利用蚀刻液蚀刻玻璃晶圆的预设小孔，蚀刻时间为400min。
S5:对蚀刻液蚀刻后的玻璃晶圆用去离子水进行清洗，以清除孔壁残留物及残留蚀刻液，用氮气干燥玻璃晶圆。
实施例E：
S1:采用激光对玻璃晶圆的目标区域进行处理，产生激光影响区，形成预设小孔；预设小孔为2.5μm。
S2:将玻璃晶圆进行清洗干燥以备用，将蚀刻仪器置于通风橱内，检查仪器各连接处是否连接正常，预设蚀刻仪器的温度为45℃，开启仪器上的超声，发出40KHz的超声波，将配置好的浓度为5％HF溶液倒入蚀刻仪器的蚀刻槽中预热。
S3:开启蚀刻仪器上的磁场，使磁场发出200mT强度的磁场，磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向，同时与直流电场方向垂直，与超声方向垂直。
S4:待蚀刻仪器加热至45℃时，将玻璃晶圆放入装有蚀刻液的蚀刻槽中，使玻璃晶圆平行放置于两块石墨电极板之间，开启直流电源开关，使直流电源的平行电极板间产生直流电场，调控直流电场电流的频率为50Hz、直流电流为0.02A及直流电压为0.5V，利用蚀刻液蚀刻玻璃晶圆的预设小孔，蚀刻时间为300min。
S5:对蚀刻液蚀刻后的玻璃晶圆用去离子水进行清洗，以清除孔壁残留物及残留蚀刻液，用氮气干燥玻璃晶圆。
以上结合具体实施例描述了本方案的技术原理。这些描述只是为了解释本方案的原理，而不能以任何方式解释为对本方案保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本方案的其它具体实施方式，这些方式都将落入本方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，其特征在于，包括：以下步骤：
S1：采用激光诱导对玻璃晶圆的目标区域进行处理，使在玻璃晶圆上产生预设小孔；
S2：开启蚀刻仪器上的超声功能，将配置好的蚀刻液倒入蚀刻仪器的蚀刻槽中预热；
S3：开启蚀刻仪器上的磁场，使磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向，同时磁场方向与直流电场方向垂直，磁场方向又与超声方向垂直；
S4：待蚀刻仪器加热至所需温度时，将玻璃晶圆放入装有蚀刻液的蚀刻槽中，开启直流电源开关，使直流电源的平行电极板间产生直流电场，通过调控磁场的大小，利用蚀刻液蚀刻玻璃晶圆的预设小孔，蚀刻预设小孔至需要的直径；
S5：对蚀刻液蚀刻后的玻璃晶圆进行清洗并干燥。
2.根据权利要求1所述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，其特征在于，所述步骤S2中，蚀刻液包括：HF溶液；
蚀刻液的温度为20-80℃，蚀刻液的浓度为5-25％。
3.根据权利要求1所述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，其特征在于，所述步骤S3中，磁场强度为10-200mT。
4.根据权利要求3所述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，其特征在于，直流电压为0.5-2V，电流频率为10-100Hz。
5.根据权利要求3或4所述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，其特征在于，步骤S2中，超声设备发出的超声波频率为40-80KHz。
6.根据权利要求5所述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，其特征在于，步骤S4中，腐蚀时间为60-400min。
7.根据权利要求1所述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的加工方法，其特征在于，步骤S4中，电场方向垂直于玻璃表面，与预设小孔的方向相同；且所述电场方向与超声方向垂直，所述电场方向与磁场方向垂直。
8.一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的装置，其特征在于，包括：激光诱导模块、蚀刻仪器和清洗模块；
所述激光诱导模块，用于对玻璃晶圆的目标区域进行激光诱导处理，使在玻璃晶圆上产生预设小孔；
所述蚀刻仪器包括：加热模块、蚀刻槽、超声模块、电场模块和磁场模块；
所述加热模块，用于调节所述蚀刻槽的温度；
所述蚀刻槽，用于放置蚀刻液及玻璃晶圆；
所述超声模块，用于形成超声环境；
所述电场模块，用于在直流电源的平行电极板间产生直流电场；
所述磁场模块，用于形成磁场，且磁场方向垂直于玻璃预设小孔方向、磁场方向与直流电场方向垂直，磁场方向又与超声方向垂直。
9.根据权利要求8所述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的装置，其特征在于，还包括：磁场控制开关器；
所述磁场控制开关器用于调节所述磁场模块的磁场强度大小。
10.一种装置在制备三维集成封装转接板中的应用，其特征在于，所述装置为权利要求8-9任意一项所述的一种基于磁场协同超声脉冲对玻璃通孔的装置。
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