TW201609583A - 用於均勻玻璃基板蝕刻的超音波槽及方法 - Google Patents

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Abstract

在一些實施例中，超音波槽包括：容器；安置於該容器內的包含工作區域之蝕刻溶液槽；以及複數個超音波換能器，其繞該蝕刻溶液槽之周邊以一組態佈置，該組態在該工作區域內提供小於約0.35的超音波功率標準偏差。

Description

用於均勻玻璃基板蝕刻的超音波槽及方法 【相關申請案之交互參照】
本申請案根據專利法主張2014年7月30日申請的美國臨時申請案序列號第62/030839號之優先權權益，該臨時申請案之內容為本文之基礎且係以全文引用方式併入本文中。
本揭示內容總體上係關於提供均勻玻璃基板蝕刻之超音波槽設計，及用於使用此等超音波槽來均勻地蝕刻玻璃基板之方法。
仲介層可用於在矽微晶片與有機基板之間選路發送電信號，用於扇出緻密節距晶片與下伏較寬節距層之間的電連接，或用於以二維或三維封裝架構來連接多個矽晶片。玻璃為用於此等類型之仲介層的有吸引力之選擇，因為玻璃可具有接近於矽晶片之熱膨脹係數(coefficient of thermal expansion；CTE)的熱膨脹係數，其為電絕緣體，其可製成為具有極低表面粗糙度，從而使得緻密電跡線之應用可行，且其具有高模數(剛性)，從而使得以大尺寸操縱玻璃比諸如纖維強化聚合物之有機選擇物更加容易。而且，玻璃可以大型薄片形成， 從而不需要諸如薄化或拋光之後處理步驟來達成所需尺寸或表面品質。與使用玻璃作為仲介層相關聯的問題為形成具有所要尺寸、具有足夠品質及具有所要內部通孔輪廓之通孔。
已知為雷射破壞及蝕刻方法的一種在玻璃基板中製成通孔的成功方法利用雷射在玻璃基板中形成小導孔，且隨後蝕刻玻璃基板以將孔擴大至所要尺寸。超音波蝕刻為用於蝕刻玻璃之一種選擇，因為超音波能量攪動蝕刻溶液以引起其流入針孔中，進而加快及改良孔擴大至所要尺寸。超音波蝕刻並非不存在其自身問題；若超音波功率不均勻地遍及超音波槽之工作區域，則玻璃基板受不均勻地蝕刻。實際上，在工作區域中可存在可破壞玻璃的超音波能量熱點，及蝕刻並不同樣有效的超音波能量冷點。本揭示內容描述超音波槽設計，該等超音波槽設計詳細說明產生更大均勻玻璃基板蝕刻之超聲波換能器組態。
在一些實施例中，超音波槽包括：容器；安置於容器內的具有工作區域之蝕刻溶液槽；以及複數個超音波換能器，其繞蝕刻溶液槽之周邊以一組態佈置，該組態在工作區域內提供小於約0.35的超音波功率標準偏差。
在一些實施例中，玻璃蝕刻系統包括玻璃基板、蝕刻溶液供應及超音波槽。超音波槽包括：容器；安置於容器內的蝕刻溶液槽，其中蝕刻溶液槽具有用於蝕刻玻璃基板之工作區域；以及複數個超音波換能器，其繞蝕 刻溶液槽之周邊以一組態佈置，該組態在工作區域內提供小於約0.35的超音波功率標準偏差。
在一些實施例中，用於蝕刻玻璃基板之方法包括：將玻璃基板置放於超音波槽中，蝕刻玻璃基板達一蝕刻持續時間，以及在該蝕刻持續時間之一部分期間，經由超音波換能器向玻璃基板施加超音波能量。超音波槽包括：容器；安置於容器內的具有工作區域之蝕刻溶液槽；以及複數個超音波換能器，其繞蝕刻溶液槽之周邊以一組態佈置，該組態在工作區域內提供小於約0.35的超音波功率標準偏差。
在一些實施例中，超音波槽之工作區域具有中心，該中心處之相對超音波功率為1，且在工作區域中之每一點處的相對超音波功率在約0.8至約1.8範圍內。
其他特徵及優勢將在以下的詳述中闡述，且在部分程度上，熟習此項技術者將根據該描述而容易明白該等特徵及優勢，或藉由實踐本文(包括後續實施方式、發明申請專利範圍以及隨附圖式)所述的實施例來認識該等特徵及優勢。
應理解，前述的一般描述及以下詳述僅僅為示範，且意欲提供用於理解發明申請專利範圍之性質及特徵的概述及框架。隨附圖式係納入來提供對本說明書的進一步理解，且併入本說明書中並構成本說明書之一部分。圖式例示一或多個實施例，且與說明書一起用於解釋各種實施例之原理及操作。
100‧‧‧超音波槽
110‧‧‧外容器
120‧‧‧水槽
125‧‧‧水
130‧‧‧蝕刻溶液槽
132‧‧‧底表面/表面
134‧‧‧側表面/表面
135‧‧‧蝕刻溶液
136‧‧‧側表面/表面
140‧‧‧樣本固持器
150‧‧‧超音波換能器
160‧‧‧超音波產生器
170‧‧‧玻璃基板
172‧‧‧入射表面
174‧‧‧出射表面
180‧‧‧電纜
1210‧‧‧盲通孔
1211‧‧‧入射開口
1310‧‧‧穿通孔
1311‧‧‧入射開口
1312‧‧‧出射開口
第1圖示意地繪示用於均勻地蝕刻玻璃基板之超音波槽；第2圖繪示用於超音波槽的第一已知超音波換能器組態，其產生非均勻蝕刻；第3圖繪示用於超音波槽的第二已知超音波換能器組態，其產生非均勻蝕刻；第4圖繪示用於超音波槽的第三已知超音波換能器組態，其產生非均勻蝕刻；第5圖繪示用於超音波槽的第四已知超音波換能器組態，其產生非均勻蝕刻；第6圖繪示產生均勻蝕刻的超音波槽之超音波換能器組態的第一示範性實施例；第7圖繪示產生均勻蝕刻的超音波槽之超音波換能器組態的第二示範性實施例；第8圖繪示產生均勻蝕刻的超音波槽之超音波換能器組態的第三示範性實施例；第9圖繪示產生均勻蝕刻的超音波槽之超音波換能器組態的第四示範性實施例；第10圖繪示產生均勻蝕刻的超音波槽之超音波換能器組態的第五示範性實施例；第11圖繪示產生均勻蝕刻的超音波槽之超音波換能器組態的第六示範性實施例； 第12A圖示意地描繪根據本文所展示及所述的一或多個實施例之具有盲通孔導孔之玻璃基板的橫截面；第12B圖示意地描繪根據本文所展示及所述的一或多個實施例之第11A圖之玻璃基板於蝕刻之後的橫截面；第13A圖示意地描繪根據本文所展示及所述的一或多個實施例之具有穿通孔導孔之玻璃基板的橫截面；第13B圖示意地描繪根據本文所展示及所述的一或多個實施例之第12A圖之玻璃基板於蝕刻之後的橫截面；第14圖展示具有第2圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖；第15圖展示具有第3圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖；第16圖展示具有第4圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖；第17圖展示具有第5圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖；第18圖展示具有第6圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖；第19圖展示具有第7圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖； 第20圖展示具有第8圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖；第21圖展示具有第9圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖；第22圖展示具有第10圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖；以及第23圖展示具有第11圖之超音波換能器組態的超音波槽之工作區域的相對超音波功率密度圖。
現將詳細參考本發明之一或多個較佳實施例，該或該等較佳實施例之實例例示於隨附圖式中。在任何可能的情況下，整個圖式將使用相同元件符號指代相同或相似部件。
在一些實施例中，用於玻璃基板之均勻蝕刻的超音波蝕刻系統可包括超音波蝕刻槽、待蝕刻的玻璃基板之供應以及蝕刻溶液之供應。第1圖示意地繪示示範性超音波槽100，其可包括外容器110、水槽120、蝕刻溶液槽130、樣本固持器140、超音波換能器150及超音波產生器160。在一些實施例中，蝕刻溶液槽130安置於水槽120內，且水槽120安置於外容器110內。在一些實施例中，不存在水槽。超音波換能器150可安置於外容器110內且與水槽120介接，以使得超音波能量可賦予至水槽120內含有的水125，隨後賦予至蝕刻溶液槽130內含有的蝕刻溶液135，且最終賦予至藉由蝕刻溶液槽130中之 樣本固持器140支撐的一或多個玻璃基板170。在不具有水槽之實施例中，超音波換能器150與蝕刻溶液槽130直接介接，以將超音波能量賦予至蝕刻溶液135。第1圖中超音波換能器150(在水槽之底部及側面上)之佈置僅僅為示範性的；應瞭解，超音波換能器150可以相對於蝕刻溶液槽130之任何位置及定向來佈置，諸如佈置於蝕刻溶液槽130之側面上及/或蝕刻溶液槽130之底部上，如將在以下進一步詳細描述的。將超音波能量施加至玻璃基板170同時藉由蝕刻溶液槽130中之蝕刻溶液135蝕刻增強了玻璃基板170之蝕刻，且有助於具有合乎需要特性之通孔的形成，如將在以下進一步詳細描述的。
外容器110可為用於超音波蝕刻槽之外殼，且可由不傳輸藉由超音波換能器150產生的超音波能量之材料製成，該材料包括但不限於耐高頻金屬合金，諸如合金400及合金C-276(NiDI Technical系列號10074)。
水槽120可由使來自超音波換能器150之超音波能量傳輸至水125之材料形成，該材料包括但不限於不銹鋼304。可將水125填充至足以確保藉由超音波換能器150產生的超音波能量轉移至浸沒於蝕刻溶液槽130內之玻璃基板170的位準。在一些實施例中，水125為去離子水，其可包括幾毫米的清潔劑以減小表面張力。然而，應瞭解，在其他實施例中，水125可為不同於去離子水的水之類型，及/或可不包括清潔劑。此外，應理解， 可利用不同於水的液體以將來自超音波換能器150之超音波能量轉移至蝕刻溶液槽130內之蝕刻溶液135。一些實施例可不包括水槽120，諸如其中超音波換能器150直接攪動蝕刻溶液槽130中之蝕刻溶液135的實施例。
蝕刻溶液槽130可由耐酸材料形成，該耐酸材料諸如類似聚丙烯或高密度聚乙烯之塑膠。蝕刻溶液槽130包括蝕刻溶液135，其提供自蝕刻溶液之供應，填充至足以確保藉由超音波換能器150產生的超音波能量轉移至玻璃基板170之位準。在一些實施例中，蝕刻溶液135為包括去離子水、主要酸及次要酸的水溶液。主要酸可為氫氟酸且次要酸可為硝酸、鹽酸或硫酸。在一些實施例中，蝕刻溶液135可包括不同於氫氟酸的主要酸及/或不同於硝酸、鹽酸或硫酸的次要酸。此外，在一些實施例中，蝕刻溶液135可僅包括主要酸。在一些實施例中，蝕刻溶液135可包括20體積%之主要酸(例如氫氟酸)、10體積%之次要酸(例如硝酸)及70體積%之去離子水。在其他實施例中，蝕刻溶液135可包括不同比例之主要酸、次要酸及去離子水。在一些實施例中，蝕刻溶液135可包括界面活性劑，諸如5-10mL之市售界面活性劑。
超音波產生器160經由電纜180電連接至超音波換能器150。超音波產生器160引起超音波換能器150在一或多個頻率下產生超音波能量。超音波換能器150可在各種頻率下產生超音波能量。在一些實施例中，超音波能量具有在40kHz與192kHz之間的頻率。在一 些實施例中，超音波能量具有在80kHz與132kHz之間的頻率。
如以上所論述，超音波功率分佈並不總是均勻遍及蝕刻溶液槽130中之蝕刻溶液135--存在「熱點」(其中超音波能量高於平均值且玻璃破壞或蝕刻可比其他區域發生得更快的區域)，及「冷點」(其中超音波能量低於平均值且蝕刻可比其他區域中發生得更慢的區域)。熱點及冷點之存在不合需要，因為此存在造成玻璃基板170之非均勻蝕刻。玻璃基板170中相應於蝕刻溶液槽130中之熱點的區域可變成遭破壞的(例如，空蝕、開裂及/或劃痕)，而玻璃基板170中相應於蝕刻溶液槽130中之冷點的區域可經受不足的蝕刻。玻璃基板170之均勻蝕刻可經由超音波換能器150繞蝕刻溶液槽130之周邊的適當佈置而達成。
在一些實施例中，玻璃基板170之均勻蝕刻可在超音波換能器150以一組態佈置時達成，該組態在蝕刻溶液槽130之工作區域中提供小於約0.35、小於約0.3或小於約0.25之超音波功率標準偏差。如本文中所定義的蝕刻溶液槽之工作區域為藉由虛擬邊界形成的內部區域，該內部區域與蝕刻溶液槽之縱向橫截面之周邊向內間隔10%。例如，若蝕刻溶液槽具有正方形橫截面，則工作區域將藉由蝕刻溶液槽之0.10及0.90分數寬度及高度來界定。應理解，正方形橫截面僅僅為示範性的，且蝕 刻溶液槽之縱向橫截面可為其他形狀，包括但不限於矩形、梯形、六邊形及八邊形。
工作區域中超音波功率之標準偏差可藉由在工作區域內之一系列等距資料點處量測超音波功率且隨後使用下式判定標準偏差來測定： 其中 其中：σ=標準偏差；N=資料點之數量；xi=個別資料點；以及μ=個別資料點之平均值。
在一些實施例中，與以上標準偏差範圍清單組合或與該標準偏差範圍清單分開，玻璃基板170之均勻蝕刻可在超音波換能器150以一組態佈置時達成，該組態為蝕刻溶液槽130之工作區域中之每一點提供在以下範圍內之相對超音波功率：約0.8至約1.8、約0.8至約1.7、約0.8至約1.6、約0.9至約1.8、約0.9至約1.7、約0.9至約1.6、約1至約1.8、約1至約1.7、約1至約1.6。
超音波功率可基於超音波功率隨「1/d2」減少而減小的原理來模型化，其中d為相距超音波換能器之距離。若組態含有兩個或兩個以上換能器，則考慮到每一換能器之功率之任何差異，可將每一換能器之功率加在一 起。工作區域中之每一點之相對超音波功率可藉由將每一點處之超音波功率除以工作區域之中心處的超音波功率來測定。因此，相對超音波功率在工作區域之中心處為1。
第2-11圖例示具有各種超音波換能器組態之蝕刻溶液槽130之縱向橫截面視圖。在第2-11圖中，蝕刻溶液槽130為四邊形，具有底表面及自該底表面垂直延伸的四個側表面，其中四個側表面中之每一者包含兩個垂直邊緣及兩個水平邊緣，且四個側表面包含兩對相反表面。第2-11圖之縱向橫截面視圖展示蝕刻溶液槽130之底表面132及一對相反側表面134、136。超音波換能器150可為換能器之線性陣列，該等換能器經佈置以沿蝕刻溶液槽130之表面132、134或136之長度或寬度延伸。第2-5圖為如以下實例中所論述造成非均勻蝕刻之已知超音波換能器組態之實例，而第5-11圖為如以下實例中所論述預期產生玻璃基板170之均勻蝕刻的示範性組態。第2圖例示具有單一超音波換能器150之組態，該單一超音波換能器在底表面132之大致中心寬度處沿底表面132之長度延伸。第3圖例示具有超音波換能器之組態，該等超音波換能器沿底表面132之寬度連續間隔且沿底表面132之長度延伸。第4圖例示具有超音波換能器150之組態，該等超音波換能器沿底部拐角之長度延伸。第5圖例示每一側表面134、136具有單一超音波換能器150之組態，該單一超音波換能器在側表面134、136之大致中心高度處沿該等側表面之長度延伸。第6圖例示具 有超音波換能器150之組態，該等超音波換能器沿底部兩個拐角及頂部兩個拐角之長度(亦即，沿側表面134、136之水平邊緣之長度)延伸。第7圖例示具有超音波換能器150之組態，該等超音波換能器沿側表面134、136之高度連續間隔且沿側表面134、136之長度延伸，以及沿底表面132之寬度連續間隔且沿底表面132之長度延伸。第8圖例示具有超音波換能器150之組態，該等超音波換能器沿側表面134、136之高度之上方80%連續間隔且沿側表面134、136之長度延伸，以及沿底表面132之寬度之中間60%連續間隔且沿底表面132之長度延伸。第9圖例示具有超音波換能器150之組態，該等超音波換能器沿側表面134、136之高度之上方70%連續間隔且沿側表面134、136之長度延伸，以及沿底表面132之寬度之中間40%連續間隔且沿底表面132之長度延伸。第10圖例示具有超音波換能器150之組態，該等超音波換能器沿側表面134、136之高度連續間隔，且沿側表面134、136之長度延伸。第11圖例示具有超音波換能器150之組態，該等超音波換能器沿每一側表面134、136之高度之上方40%連續間隔，且沿側表面134、136之長度延伸；沿每一側表面134、136之高度之下方20%連續間隔，且沿側表面134、136之長度延伸；沿底表面132之寬度之左方20%連續間隔，且沿底表面132之長度延伸；以及沿底表面132之寬度之右方20%連續間隔，且沿底表面132之長度延伸。
在一些實施例中，蝕刻溶液槽130之縱向橫截面具有1：1之寬度對高度縱橫比。然而，在一些實施例中，亦可使用替代縱橫比，包括但不限於2：1、1.5：1、1：1.5或1：2。總標準偏差可計算來判定超音波換能器150之給定組態是否對不同縱橫比而言產生玻璃基板170之均勻蝕刻。總標準偏差可藉由對針對1：1、1：1.5、1：2、1.5：1及2：1之縱橫比的標準偏差取標準偏差來計算。因此，在一些實施例中，玻璃基板170之均勻蝕刻可在超音波換能器150以一組態佈置時達成，該組態在蝕刻溶液槽130之工作區域中提供小於約0.08、小於約0.07或小於約0.06、小於約0.05或小於約0.04之總超音波功率標準偏差。在一些實施例中，超音波換能器組態產生針對以上列出的相對超音波功率、標準偏差及總標準偏差而言的範圍之任何組合。
如以上所論述，系統可包括待在超音波槽100中蝕刻的玻璃基板之供應。玻璃基板可由各種玻璃組合物形成，該等玻璃組合物包括但不限於硼矽酸鹽玻璃、鋁矽酸鹽玻璃、鋁硼矽酸鹽玻璃及鈉鈣玻璃。另外，玻璃基板可為強化(例如藉由離子交換製程強化)或非強化的。示範性玻璃基板可包括但不限於Corning EAGLE XG®玻璃，及化學強化或非強化Corning Gorilla®玻璃。
在一些實施例中，在蝕刻製程之後，玻璃基板可具有一或多個穿通孔或盲通孔。如本文所述，術語「穿通孔」意謂玻璃基板中完全延伸穿過玻璃基板之整個厚度 的孔。如本文所用，術語「盲通孔」意謂玻璃基板中自玻璃基板之表面延伸穿過玻璃基板之厚度的一部分達一深度，但並不完全延伸穿過玻璃基板之厚度的開口。在一些實施例中，供應中玻璃基板之一或多者具有一或多個導孔，在蝕刻製程期間轉變成盲通孔或穿通孔。在一些實施例中，導孔係使用雷射鑽孔技術利用雷射形成，諸如但不限於雷射剝蝕、鑽鑿、衝擊鑽孔及類似物。在一些實施例中，雷射源可為發射具有355nm波長的脈衝雷射光束之固態紫外線雷射器(諸如Nd：YAG雷射器)。然而，應瞭解，在其他實施例中，可使用具有其他波長之雷射源來雷射鑽孔玻璃基板170。用於在玻璃基板170中形成針孔之其他示範性製程及系統描述於美國公開案第2013/0247615號及美國申請案第61/917,179號中，美國申請案第14/535,754號(公開為美國公開案第2015-0166395號)及美國申請案第14/535,800號(公開為美國公開案第2015-0166396號)主張該美國申請案第61/917,179號之權益，該等案件中之每一者據此以全文引用方式併入。
現將參考第12A至12B圖描述藉由超音波增強蝕刻來在玻璃基板中形成盲通孔之方法。現參考第12A圖，取自玻璃基板之供應的玻璃基板170可置放於蝕刻溶液槽130中且淹沒於蝕刻溶液135內。玻璃基板170可具有用於盲通孔1210之導孔，該盲通孔經雷射鑽孔穿過玻璃基板170之厚度之一部分。導孔自入射表面172之入射 開口1211延伸穿過玻璃基板170，從而進入玻璃基板170中。用於盲通孔1210之導孔不完全延伸穿過玻璃基板170之厚度。
在玻璃基板170受蝕刻的同時，藉由超音波換能器150施加超音波能量。用蝕刻溶液蝕刻玻璃基板170歷時蝕刻持續時間，以便增大盲通孔1210之入射開口1211之直徑及沿盲通孔1210之整個深度之直徑，如第12B圖中所繪示。
現將參考第13A至13B圖描述藉由超音波增強蝕刻來在玻璃基板中形成穿通孔之方法。現參考第13A圖，取自玻璃基板之供應的玻璃基板170可置放於蝕刻溶液槽130中且淹沒於蝕刻溶液135內。玻璃基板170可具有用於穿通孔1310之導孔，該穿通孔經雷射鑽孔穿過玻璃基板170之厚度之一部分。導孔自入射表面172之入射開口1311延伸穿過玻璃基板170，穿過玻璃基板170之厚度至出射表面174之出射開口1312。入射開口1311之直徑可大於出射開口1312之直徑。
在玻璃基板170受蝕刻的同時，藉由超音波換能器150施加超音波能量。用蝕刻溶液蝕刻玻璃基板170歷時蝕刻持續時間，以便增大盲通孔1310之入射開口1311之直徑及沿盲通孔1310之整個深度之直徑，如第13B圖中所繪示。
在一些實施例中，以上參考第12A-12B圖及第13A-13B圖描述的在蝕刻之至少一部分期間施加至玻 璃基板170之超音波能量具有在以下範圍內之頻率：40kHz至192kHz或80kHz至132kHz。在蝕刻期間以40kHz至192kHz範圍或80kHz至132kHz施加超音波頻率有助於自導孔之壁蝕刻及溶解玻璃，進而增加盲通孔1210之入射開口1211之直徑至所要直徑，及/或增加入射開口1311及出射開口1312之直徑至所要直徑。40kHz至192kHz範圍或80kHz至132kHz範圍之超音波頻率可使對玻璃基板170之表面破壞最小化，該破壞可在較低頻率之超音波能量下發生。此外，40kHz至192kHz範圍或80kHz至132kHz範圍之超音波頻率可使通孔能夠在可接受及相對恆定蝕刻速率下有效蝕刻。80kHz至132kHz範圍可比較寬的40kHz至192kHz範圍更佳，因為此範圍之高值足以防止表面破壞，而低值足以確保有效蝕刻。然而，應瞭解，在其他實施例中，超音波頻率範圍可不同於40kHz至192kHz或80kHz至132kHz。用於玻璃基板之超音波蝕刻的其他示範性製程描述於美國申請案第61/871,440號中，美國申請案第14/464,851號(公開為美國公開案第2015-0060402號)主張該美國申請案第61/871,440號之權益，且描述於美國申請案第61/917,179號中，美國申請案第14/535,754號(公開為美國公開案第2015-0166395號)及美國申請案第14/535,800號(公開為美國公開案第2015-0166396號)主張該美國申請 案第61/917,179號之權益，該等案件中之每一者據此以全文引用方式併入。
實例
各種實施例將藉由以下實例進一步闡明。
如以上所論述，已知超音波換能器組態具有熱點及冷點，從而造成玻璃基板之不均勻蝕刻。咸信，相對超音波功率密度遍及超音波槽之工作區域的變化產生熱點及冷點。將用於繞蝕刻溶液槽之周邊的超音波換能器之九種組態(組態1-9)模型化來測定超音波功率密度圖。組態1-10分別相應於第2-11圖，其中第2-5圖表示已知超音波組態。第14-23圖中分別展示組態1-10之超音波功率密度圖。第14-23圖中之模型係基於具有1：1之寬度對高度縱橫比的工作區域。超音波功率可基於超音波功率隨「1/d2」減少而減小的原理來計算，其中d為相距超音波換能器之距離。若槽組態含有兩個或兩個以上換能器，則基於每一換能器之功率相等的假設，將每一換能器之功率線性地加在一起。槽中之總功率相對工作區域之中心中的功率正規化，以使得每一組態在工作區域之中心中具有相等功率。以下表1列出基於1：1縱橫比模型之每一組態之相對超音波功率範圍，以及基於1：1縱橫比之工作區域內的超音波功率標準偏差。表1亦列出每一組態之總標準偏差，該總標準偏差係基於計算針對1：1、1：1.5、1：2、1.5：1及2：1之縱橫比的標準偏差之標準偏差。
表1
如在表1中可見，已知組態1-4具有較大相對功率密度範圍、標準偏差及總標準偏差，從而導致玻璃基板之非均勻蝕刻。相反地，預期組態5-10產生均勻蝕刻，因為該等組態落入用於超音波槽的能夠均勻蝕刻之參數內，即功率密度範圍為約0.8至約1.8、標準偏差低於約0.35及/或總標準偏差低於約0.08。實驗上，組態2(在第3圖中例示)已用於在佔據蝕刻槽130之大部分工作體積的大型零件上蝕刻穿通孔及盲通孔。吾等已注意到，通孔中之破壞與在高於1.8之功率密度情況下區域中過量的超音波功率相一致。吾等亦已注意到，通孔輪廓中之缺 陷與在低於0.8之功率密度的情況下區域中之不足超音波功率相一致。
熟習此項技術者將明白的是，可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下做出各種修改及變化。
100‧‧‧超音波槽
110‧‧‧外容器
120‧‧‧水槽
125‧‧‧水
130‧‧‧蝕刻溶液槽
135‧‧‧蝕刻溶液
140‧‧‧樣本固持器
150‧‧‧超音波換能器
160‧‧‧超音波產生器
170‧‧‧玻璃基板
180‧‧‧電纜

Claims (10)

  1. 一種超音波槽，包含：一容器；一蝕刻溶液槽，其包含安置於該容器內之一工作區域；以及複數個超音波換能器，其繞該蝕刻溶液槽之一周邊以一組態佈置，該組態在該工作區域內提供小於約0.35之一超音波功率標準偏差。
  2. 如請求項1所述之超音波槽，其中：該工作區域具有一中心；該中心處之一相對超音波功率為1；且該工作區域中之每一點處的該相對超音波功率在約0.8至約1.8之一範圍內。
  3. 如請求項1所述之超音波槽，其中該蝕刻溶液槽具有一四邊形橫截面、一底表面及自該底表面垂直延伸的四個表面，其中該等四個表面中之每一者包含兩個垂直邊緣及兩個水平邊緣，且該等四個表面包含兩對相反表面。
  4. 如請求項1所述之超音波槽，其中該工作區域內之該超音波功率標準偏差小於約0.25。
  5. 如請求項2所述之超音波槽，其中該工作區域中之每一點處的該相對超音波功率在約0.8至約 1.6之一範圍內。
  6. 一種用於蝕刻一玻璃基板之方法，包括以下步驟：將一玻璃基板置放於一超音波槽中，該超音波槽包含：一容器；含有一蝕刻溶液之一蝕刻溶液槽，該蝕刻溶液槽包含安置於該容器內之一工作區域；以及複數個超音波換能器，其繞該蝕刻溶液槽之一周邊以一組態佈置，該組態在該工作區域內提供小於約0.35之一超音波功率標準偏差；蝕刻該玻璃基板歷時一蝕刻持續時間；以及在該蝕刻持續時間之一部分期間，經由該等超音波換能器將超音波能量施加至該玻璃基板。
  7. 如請求項6所述之方法，其中：該工作區域具有一中心；該中心處之一相對超音波功率為1；且該工作區域中之每一點處的該相對超音波功率在約0.8至約1.8之一範圍內。
  8. 如請求項6所述之方法，其中該蝕刻溶液槽具有一四邊形橫截面、一底表面及自該底表面垂直延伸的四個表面，其中該等四個表面中之每一者包含兩 個垂直邊緣及兩個水平邊緣，且該等四個表面包含兩對相反表面。
  9. 如請求項6所述之方法，其中該工作區域內之該超音波功率標準偏差小於約0.25。
  10. 如請求項7所述之方法，其中該工作區域中之每一點處的該相對超音波功率在約0.8至約1.6之一範圍內。
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