TW201347631A - 基板鑽孔裝置及基板鑽孔方法 - Google Patents

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Abstract

本發明係關於一種用於鑽孔一基板之裝置，特定而言一種用於在一電絕緣或半導電基板中產生一孔或凹部或井之裝置，更具體而言一種用於在一電絕緣或半導電基板中產生複數個孔或凹部或井之裝置。本發明亦係關於一種用於鑽孔一基板之方法，特定而言一種用於在一電絕緣或半導電基板中產生一孔或凹部或井，更具體而言用於在一電絕緣或半導電基板中產生複數個孔或凹部或井之方法。此外，本發明係關於一種該裝置之用於鑽孔一基板之用途。

Description

基板鑽孔裝置及基板鑽孔方法
本發明係關於一種用於鑽孔一基板之裝置，特定而言一種用於在一電絕緣或半導電基板中產生一孔或凹部或井之裝置，更具體而言一種用於在一電絕緣或半導電基板中產生複數個孔或凹部或井之裝置。本發明亦係關於一種用於鑽孔一基板之方法，特定而言一種用於在一電絕緣或半導電基板中產生一孔或凹部或井，更具體而言用於在一電絕緣或半導電基板中產生複數個孔或凹部或井之方法。此外，本發明係關於一種該裝置之用於鑽孔一基板之用途。
WO 2005/097439及WO 2009/059786揭示使用電壓至一基板之間歇施加(通常使用一切換器)在基板中產生結構之方法。此等較早申請案之孔在以陣列存在時通常要求毗鄰孔之間的大距離(通常>1 mm)以在無絕緣層之情況下產生陣列期間避免閃絡。WO 2011/038788及WO 2010/063462揭示使用電壓至一基板之施加在基板中產生結構之方法，其允許製作具有小節距(通常<1 mm)之孔陣列。用於產生多個孔之此等方法在速度上受限制，此歸因於必需將高電壓電容器再充電至打開孔所需之一能量且歸因於切換器之最大(本質)切換速率。因此，此項技術需要(舉例而言)在結構或孔陣列之產生中增加可將電能供應至一基板之速率。
因此，本發明之一目標係提供一種用於鑽孔一基板，特定而言用於在一基板中產生複數個孔或凹部或井之裝置及方法，此操作可以每秒(例如)10個孔以上之一高速度(亦即10 s-1之一重複速率，亦即在少於100 ms中產生一孔)，較佳地甚至更快地以每秒100個孔以上之一速度(亦即100 s-1之一重複速率，亦即在少於10 ms中產生一孔)執行。
11‧‧‧控制單元
12‧‧‧高頻率高電壓源
13‧‧‧切換器
13-1‧‧‧切換器
13-N‧‧‧切換器
14‧‧‧直流電壓源
14-1‧‧‧直流電壓供應器
14-N‧‧‧直流電壓供應器
15‧‧‧雷射
CC‧‧‧耦合高頻率電容器
CDC‧‧‧高電壓電容器
E1‧‧‧第一電極
E2‧‧‧第二電極
Ri‧‧‧電壓供應器之內部阻抗
S‧‧‧基板
Uo‧‧‧直流電壓供應器之實際電壓源
圖1展示根據本發明之一裝置之一一般設置；圖2A及圖2B展示圖1之替代表示形式；及圖3A及圖3B展示圖2A及圖2B之實施例之其他表示形式。
本發明之目標可藉由用於對一電絕緣或半導電基板進行鑽孔，特定而言用於在該基板中產生複數個孔或凹部或井之一裝置來解決，該裝置包括：一AC電壓源，一DC電壓源，一第一電極及一第二電極，一使用者可程式化定時及控制單元，用以固持一基板之一構件，一雷射，該第一電極係一接地電極，該第二電極係用於將一電壓施加至一基板之一電壓電極，該AC電壓源連接至該第二電極；該DC電壓源具有亦連接至該第二電極之一DC電壓輸出，該DC電壓源包括複數個DC電壓供應器及複數個切換器，每一DC電壓供應器包括用於儲存離散量之電能之一電容器，每一DC電壓供應器具有 選自該複數個切換器之分配到的一切換器，每一DC電壓供應器經由其自身之分配到的切換器連接至該DC電壓輸出，以使得該DC電壓源之該DC電壓輸出由藉由並聯之該複數個切換器連接至該DC電壓輸出之該複數個DC電壓供應器饋送，該雷射、該AC電壓源、該DC電壓源及該複數個切換器連接至該定時及控制單元且由其控制。
在一項實施例中，該複數個切換器允許將一DC電壓以高於一單個切換器之切換速率，較佳地高於最大切換速率的一速率自該等DC電壓供應器中之任一者施加至一基板。
在一項實施例中，該複數個切換器係相同類型之切換器。
在一項實施例中，該複數個切換器係觸發式火花放電器、舌簧繼電器、閘流管、放電管或閘流體等。
在一項實施例中，經由該第二電極施加之該電壓係一AC電壓、一DC電壓或該兩者之一組合。
在一項實施例中，該第一電極及該第二電極經定位以使得由用以固持一基板之該構件固持之一基板定位於該第一電極與該第二電極之間。
在一項實施例中，該第一電極係一尖頭電極。
在另一實施例中，該第一電極並非尖頭的且較佳地具有一平坦平面表面。
在一項實施例中，該第一電極係用以固持一基板之該構件之一部分。
在一項實施例中，將一DC電壓施加至該基板之該速率比與該複數個切換器相同類型之一單個切換器之最大切換速率快至少1.2倍，較佳地至少1.5倍、2倍、3倍或4倍，更佳地至少5倍，甚至更佳地至少6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
在一項實施例中，將一DC電壓施加至基板之該速率係>1 ms-1，較佳地>2 ms-1、>3 ms-1、>4 ms-1、>5 ms-1、>6 ms-1、>7 ms-1、>8 ms-1、>9 ms-1或>10 ms-1。
本發明之目標亦可藉由根據本發明之裝置之用於對一基板、尤其是一電絕緣或半導電基板進行鑽孔之使用來解決。
本發明之目標亦可藉由使用根據本發明之裝置對一基板進行鑽孔，尤其是在一基板中產生複數個孔或凹部或井之一方法來解決，該方法包括以下步驟：a)提供根據本發明之裝置及在室溫下係電絕緣或半導電之一基板，該基板放置於用以固持一基板之該構件中在該第一電極與該第二電極之間，b)藉由使用該雷射及/或施加至該基板之一AC電壓加熱該基板之一定體積之材料而熔化該一定體積之材料，該一定體積之材料自該基板之一第一表面完全地或部分地延伸至該基板之一第二表面，該第二表面與該第一表面相反，c)藉由使用連接至該DC電壓輸出且放置於距該基板之一距離處且在該基板之相對側上之該第二電極施加一越過該基板之DC電壓而移除由步驟b)產生之該經熔化之一定體積之材料，藉此施加經定義量之電能至該基板且自該基板耗散該電能，d)移動基板達一經定義距離，及e)重複步驟b)至步驟d)n次，其中n>1，較佳地n>100、1000、10000、100000、1000000、5000000或10000000且其中步驟e)中之重複速率係由步驟c)中將該DC電壓施加至該基板之速率定義。
本發明者已發現，與先前技術方法及裝置相比，供應孔開口DC電壓之速率仍可增加及改良以使得可在(舉例而言)產生孔陣列時達成一較高速度。此係根據本發明藉由複數個DC電壓供應器之一並聯達 成。根據本發明之實施例，DC電壓源包括經由並聯之複數個切換器全部並聯連接至DC電壓源之輸出之複數個DC電壓供應器。DC電壓供應器中之每一者具有其自身之所分配切換器，且該等DC電壓供應器中之每一者藉助其所分配切換器連接至DC電壓源之輸出。藉由適當地控制並聯切換器，可達成DC電壓放電之一極高速率，藉此透過該複數個切換器中之一者發生在一既定時間處之DC電壓施加。藉由以使得該等並聯切換器以一偏移方式處於一導通狀態中之一方式控制該複數個切換器，可達成DC電壓施加之實質上高於若僅使用一單個切換器及一單個DC電壓供應器之速率。此乃因一單個切換器就其切換能力而言具有固有限制，此歸因於其本質切換速率/恢復速率。藉由挑選適當數目個切換器及藉由此等切換器之一適當並聯，每一切換器將其個別DC電壓供應器連接至DC電壓源之輸出，可達成實質上高於一單個切換器之個別最大切換速率之DC電壓之一供應速率。
對切換器以及DC電壓供應器及因此DC電壓源以及AC電壓源之控制藉由通常係使用者可定義或使用者可程式化之定時及控制單元達成。因此，一使用者可決定及判定一純AC電壓、一純DC電壓或該兩者之一疊加是否經由第二電極施加至一基板。此外，一使用者可藉由以下方式定義及判定施加一DC電壓之速率：以一偏移方式適當地定時切換器以使得其各別接通狀態經定時以便以顯著高於若將僅使用一單個DC電壓供應器之一速率施加一DC電壓(來自不同DC電壓供應器)。
如本文中所使用之術語「複數個」意欲指代至少兩個，較佳地至少10個，較佳地至少20個，更較佳地至少50個單元，例如切換器、DC電壓供應器等。
術語「AC電壓源」意欲指代能夠較佳地以高頻率產生一AC電壓之一電壓源。如本文中所使用之術語「AC電壓源」與如同「高頻率 發電機」、「HF發電機」及「HFHV源」(HF=高頻率；HV=高電壓)之表達同義地及互換地使用。術語「DC電壓源」意欲指代能夠產生一DC電壓之一電壓源。在本發明之實施例中，一DC電壓源包括複數個DC電壓供應器。根據本發明之實施例之DC電壓源具有一DC電壓輸出，且在根據本發明之實施例之DC電壓源內存在其中之每一者連接至DC電壓輸出之複數個DC電壓供應器，且DC電壓供應器經由其各別所分配切換器並聯連接至該DC電壓輸出。不同DC電壓供應器之間的切換可經由各別切換器達成，其中存在各自分配至每一DC電壓供應器之一個切換器。因此，該複數個DC電壓供應器在數量上等於複數個切換器，其中一切換器各自分配至每一DC電壓供應器。通常，根據本發明之實施例，該複數個切換器僅包括相同類型之切換器。在較佳實施例中，該複數個切換器係觸發式火花放電器。
以一並聯方式使用該複數個切換器及該複數個DC電壓供應器，實質上增加可將一DC電壓施加至一基板之速率已變得可能。
在下文中，現在參考各圖，其中圖1展示根據本發明之一裝置之一一般設置，其展示一雷射15、一DC電壓源14及一高頻率高電壓源(「HF」)12，其中之每一者連接至一控制單元11，且切換藉由一切換器13達成。E1及E2分別表示第一電極及第二電極。S表示一基板。用自雷射15發出之雷射光輻照基板S。
圖2A及圖2B展示圖1之替代表示形式，其中圖2A僅展示一單個DC電壓源14，然而在圖2B中，根據本發明之實施例，展示兩個或兩個以上DC電壓供應器14-1至14-N(N>1)之一並聯版本，包含兩個或兩個以上並聯切換器13-1至13-N。HF源12可包含一耦合電容器。每一DC電壓源14可包含一儲存電容器以及電感性、耗散及/或電容電路組件，如L、R及C。
圖3A及圖3B展示圖2A及圖2B之實施例之其他表示形式，更詳細 地，所提供「TSG」係「觸發式火花放電器」之一縮寫。U0表示DC電壓供應器之實際電壓源，CDC係由電壓源將其充電至打開孔所需之一能量之高電壓電容器，Ri表示電壓供應器之內部阻抗，E1及E2分別表示第一電極及第二電極，S表示一基板，HF意指高頻率高電壓源。Cc表示一耦合HF電容器。
本說明書、申請專利範圍中及/或附圖中所揭示之本發明之特徵可既單獨地又以其任何組合作為用於以其各種形式認識本發明之材料。
本申請案基於並主張2012年2月10日提出申請之第12154934.9號歐洲專利申請案之優先權之權益，該歐洲專利申請案之全部內容以引用方式併入本文中。
工業應用性
本發明可適用於藉由雷射鑽孔在一電絕緣或半導電基板中形成孔或凹部或井。
11‧‧‧控制單元
12‧‧‧高頻率高電壓源
13‧‧‧切換器
14‧‧‧直流電壓源
15‧‧‧雷射
E1‧‧‧第一電極
E2‧‧‧第二電極
S‧‧‧基板

Claims (12)

  1. 一種用於對一電絕緣或半導電基板進行鑽孔以在該基板中產生複數個孔或凹部或井之裝置，該裝置包括：一AC電壓源，一DC電壓源，一第一電極及一第二電極，一使用者可程式化定時及控制單元，一雷射，該第一電極係一接地電極，該第二電極係用於將一電壓施加至一基板之一電壓電極，該AC電壓源連接至該第二電極；該DC電壓源具有亦連接至該第二電極之一DC電壓輸出，該DC電壓源包括複數個DC電壓供應器及複數個切換器，每一DC電壓供應器包括用於儲存離散量之電能之一電容器，每一DC電壓供應器具有選自該複數個切換器之分配到之一切換器，每一DC電壓供應器經由其自身之分配到的切換器連接至該DC電壓輸出，以使得該DC電壓源之該DC電壓輸出由藉由並聯之該複數個切換器連接至該DC電壓輸出之該複數個DC電壓供應器饋送，該雷射、該AC電壓源、該DC電壓源及該複數個切換器連接至該定時及控制單元且由其控制。
  2. 如請求項1之裝置，其中該複數個切換器允許將一DC電壓以高於一單個切換器之切換速率之一速率自該等DC電壓供應器中之任一者施加至一基板。
  3. 如請求項1至2中任一項之裝置，其中該複數個切換器係相同類型之切換器。
  4. 如請求項1至3中任一項之裝置，其中該複數個切換器係觸發式火花放電器、舌簧繼電器、閘流管、放電管或閘流體。
  5. 如請求項1至4中任一項之裝置，其中經由該第二電極施加之該電壓係一AC電壓、一DC電壓或該兩者之一組合。
  6. 如請求項1至5中任一項之裝置，其中該第一電極及該第二電極經定位以使得由用以固持一基板之一構件固持之一基板定位於該第一電極與該第二電極之間。
  7. 如請求項1至6中任一項之裝置，其中該第一電極係一尖頭電極。
  8. 如請求項1至6中任一項之裝置，其中該第一電極並非尖頭的且具有一平坦平面表面。
  9. 如請求項6之裝置，其中該第一電極係用以固持一基板之該構件之一部分。
  10. 如請求項2至9中任一項之裝置，其中將一DC電壓施加至該基板之該速率比與該複數個切換器相同類型之一單個切換器之最大切換速率快至少1.2倍，較佳地至少1.5倍，較佳地至少2倍，更佳地至少4倍，更佳地至少5倍，甚至更佳地至少6倍、7倍、8倍、9倍或10倍。
  11. 一種如請求項1至10中任一項之一裝置之用於對一基板、尤其是一電絕緣或半導電基板進行鑽孔的用途。
  12. 一種使用如請求項1至10中任一項之裝置對一基板進行鑽孔以在一基板中產生複數個孔或凹部或井之方法，該方法包括以下步驟：a)提供如請求項1至10中任一項之裝置及在室溫下係電絕緣或半導電之一基板，該基板放置於該第一電極與該第二電極之間， b)藉由使用該雷射及/或施加至該基板之一AC電壓加熱該基板之一定體積之材料而熔化該一定體積之材料，該一定體積之材料自該基板之一第一表面完全地或部分地延伸至該基板之一第二表面，該第二表面與該第一表面相反，c)藉由使用連接至該DC電壓輸出且放置於距該基板之一距離處且在該基板之相對側上之該第二電極施加一越過該基板之DC電壓而移除由步驟b)產生之該經熔化之一定體積之材料，藉此施加經定義量之電能至該基板且自該基板耗散該電能，d)移動該基板達一經定義距離，及e)重複步驟b)至步驟d)n次，其中n>1，較佳地n>100，1000、10000、100000、1000000、5000000或10000000，且其中步驟e)中之重複速率係由步驟c)中將該DC電壓施加至該基板之速率定義。
TW102103197A 2012-02-10 2013-01-28 基板鑽孔裝置及基板鑽孔方法 TW201347631A (zh)

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