TW202129882A - 導電通孔和其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明記載一種藉由使延伸穿過玻璃基板的孔金屬化來提供的電性部件。可以通過迫使懸浮在液體介質中的導電顆粒的懸浮物穿過孔來製造電性部件。可以在諸如空氣壓力差的壓力差、離心力或靜電力下迫使懸浮物進入孔中。孔中的液體介質可以被乾燥,並且顆粒可以被燒結。顆粒可以進一步堆積在孔中。替代地或附加地,可以將顆粒按壓以抵靠在基板的外表面上以產生鈕扣件。
Description
本發明大體上涉及導電通孔和其製造方法。相關申請案的交互引用
本申請案主張於2019年9月30日提交的美國專利申請案第62/908,496號、於2019年10月21日提交的美國專利申請案第62/923,73 7號和於2020年6月12日提交的美國專利申請案第63/038,496號的優先權,在此通過引用將其記載內容全部併入本文中。
先前被稱作多晶片模組(multichip module;MCM)的2.5D和3D封裝,係對已經完善概念的一種新穎實現。薄玻璃、矽或其他介電基板材料被產生而具有多個孔或通孔,該多個孔或通孔被金屬化以形成電路徑。積體電路封裝工業將這些互連基板稱為中介件。製造於中介件中的孔通常很小,例如直徑為5 µm至100 µm且深度為50 µm至500 µm。每平方厘米的孔數可以是數百或甚至數千。在製造這些孔所需要的處理之後,下一步是將孔金屬化以提供從一個電路平面或基板到另一電路平面或基板的導電路徑。
用於使中介件、穿孔和盲孔金屬化而被稱為「銅電鍍(copper electroplate)」方法的現有技術製程是非常昂貴的,並且通常缺乏製造上的可擴增性。金屬化方法包括物理氣相沉積(PVD)或蒸發沉積或濺射沉積的組合,以形成黏著物/阻隔物和/或晶種層,接著進行電鍍(通常為銅)。運行這些製程所需的設備很昂貴,並且難以擴增到高產量製造。例如,取決於基板大小、孔直徑和尺寸比,每個基板的銅電鍍製程通常會需要1到8個小時。電鍍製程要求每個基板在個別製程單元中進行電鍍,該製程單元具有複雜的分析控制和分配控制,以及在基材各處具有精確的化學物質和電場分布。
延伸超出基板表面的電鍍銅沉積物在本領域中被稱為「超覆層(over burden)」。為了使銅電鍍的沉積物齊平或與基板表面齊平,通常需要使用化學機械拋光(CMP)的二次製程。CMP製程的維護和操作需要高水平的技術人員進行監視和控制,以實現一致的結果。銅是一種相對較軟的金屬,並且用於機械去除多餘銅的方法受到在研磨材料中加載的軟銅的限制。
將銅或其他導電材料沉積到中介件基板中的貫孔中的第二種方法係利用金屬油墨。通常使用分散在接合樹脂或其他聚合物中的金屬粉末來配製金屬油墨以便於填充孔,以及使用封端劑以防止金屬粉末氧化。在用金屬油墨搭配樹脂或封蓋劑填充孔之後,有必要使全部有機材料揮發並將它們從金屬粉末除去,以實現合理的導電性。使這些有機化合物揮發所需的溫度可以達到400℃至800℃。使有機化合物揮發後殘留的碳灰可能會對最佳導電性產生負面影響,並可能會使孔不連續填充。填充的孔或通孔中潛在不連續性或電性打開(electrically open)的區域是不可接受的。
大多數的這些製程僅在非常有限制性的孔的長/寬比上起作用,並且很難以用一致的方式製造窄或超寬的孔。
根據本記載內容的一示例,一種電性部件可以包括基板,其限定第一表面和與第一表面相對的第二表面,以及從第一表面延伸到第二表面的導電通孔,使得第一表面和第二表面限定通向孔的相應的第一開口和第二開口。電性部件可以進一步包括導電填充物,其在孔中從第一表面延伸到第二表面,其中導電填充物限定從第一表面到第二表面的導電路徑。
一或多個不同記載內容會在本申請案中加以描述。此外,對於本文描述的一或多個記載內容而言,可以用許多替代實施例來描述;但是應理解到,這些僅是出於說明性的目的來呈現的,而不應以任何方式限制本文所包含的記載內容或本文所呈現的請求項。正如從本記載內容中顯而易見的那樣,本記載內容中的一或多個可以廣泛地應用於許多實施例。一般而言,多個實施例會進行足夠詳細的描述以使本領域技術人員能夠實踐本記載內容中的一或多個,並且應理解到,可以利用其他實施例,並且可以進行結構、邏輯、軟體、電性和其他的改變而不脫離特定記載內容的範圍。因此,本領域技術人員將認識到,可以各種修改和變更來實踐本記載內容中的一或多個。可以參考形成本記載內容的部分的一或多個特定具體實例或者附圖,來描述在本文中描述的一或多個記載內容的特定特徵,並且其中藉由圖示的方式繪示出記載內容的一或多個的特定具體實例。然而,應理解到,此類特徵不限於在對其進行描述的一或多個特定實施例或圖式中的使用。本記載內容既不是對一或多個記載內容的所有具體實例的文字描述,也不是必須存在於所有具體實例中的一或多個記載內容的特徵的列表。
具有多個彼此相通的部件的實施例的描述並不意味著全部需要此些部件。相反地,各種可選的部件可加以描述以示出一或多個本記載內容的各種可能的實施例,並且更充分地例示本記載內容的一或多個態樣。類似地,儘管可以順序的方式的描述製程步驟、方法步驟、演算法等,但是除非特別聲明,否則此些製程、方法和演算法通常可以用替代的順序運作。換句話說,在本專利申請案中會被描述的步驟的任何程序或順序本身並不表示必需按該順序執行步驟。所描述製程的步驟可以任何實際順序執行。此外,儘管描述一些步驟或是暗示該等步驟係非同時發生,但是仍可以同時實施該等步驟(例如,因為一個步驟係在另一步驟之後描述)。又此外,可以省略方法中示出的一些步驟。此外,通過附圖中的描繪來例示的製程並不意味著所例示的製程排除其他變化和修改,並不意味所例示的製程或其任何步驟對於一或多個本記載內容而言是必需的,且並不意味著所例示的製程是較偏好的。此外,多個步驟一般而言每個實施例會描述一次,但這並不意味著這些步驟必然發生一次,或者這些步驟在實施或執行製程、方法或演算法的每一次中僅會發生一次。在一些實施例中或一些情況下可以省略一些步驟,或者一些步驟可以在給定實施例中或給定情況下執行多次。此外,在一些實施例中,可以省略一些步驟。此外,可以根據需要添加其他步驟。
為了清楚起見,有時將以單數形式描述在此描述或引用的技術和機制。然而,應理解到,除非另外指出,否則特定實施例可以包括技術的多次迭代或機制的多次展示。附圖中製程的描述或方塊應理解為代表各種模組、區段或部分代碼,其包括用於實行製程中特定邏輯功能或步驟的一或多個可執行指令。本領域普通技術人員將理解到,替代實施方式是被包含在本記載內容的實施例的範圍內,其中例如功能可以與所示的或所討論的順序不同地執行,包括基本上同時地或相反的順序,取決於所涉及的功能。
首先參考圖1A至圖1B,基板20限定相對的外表面,其包括第一表面22和沿著一方向與第一表面相對的第二表面24。基板20還包括限定相應多個孔26的多個內表面29。孔26沿著中心軸從第一表面22朝向第二表面24延伸。例如,孔26可以沿著中心軸從第一表面22朝向第二表面24延伸。可以將基板20切割成直徑為150 mm、200 mm或300 mm的晶圓,但是認識到,基板20可以根據需要限定任何合適的直徑或其他最大尺寸。因此,除非另外指出,否則術語「直徑」可以與術語「最大橫截面尺寸」互換使用,以表示參考結構不必是圓形的。
孔26可以根據需要具有任何合適的直徑。例如,孔26可以具有在10 μm至25 μm範圍內的直徑或其他橫截面尺寸。孔26可以在沿其相應的中心軸具有在100 μm至500 μm的範圍內的深度。直徑的條件沒有上限。孔直徑和孔深度之間的尺寸比對此製程沒有限制。另外,可以在同一基板中放置多個不同的孔直徑。孔26可以是圓錐形的、圓柱形的、沙漏形的、或者可以沿其長度限定任何合適的形狀。孔26可以根據需要佈置在一或多個孔陣列27中。因此,基板20可以限定一或多個孔陣列27,孔陣列27係以下列合適距離彼此間隔開:合適於切割玻璃及將孔陣列27分離成基板20的分離部件。儘管玻璃基板可以對某些最終應用具有特定的適用性,但是應理解到,根據需要基板20可以是玻璃基板、矽基板、陶瓷基板、藍寶石基板或任何有機基板或任何其他合適的替代材料所製成的基板。在一示例中,當基板20是玻璃基板時,玻璃可以是基本上無鉛的(包括無鉛的)。在其他示例中,玻璃可以包括鉛。
如本文所用的術語基本上「無鉛」、其衍生詞以及類似意義的用語可以指一定量的鉛係符合危害性物質限制指令(Restriction of Hazardous Substances Directive;RoHS)規範。在一示例中,術語「無鉛」、「不含鉛」及其衍生詞可以表示鉛的量在重量上小於0.1%(包括重量上0%)。替代地或附加地,如本文所使用的術語「無鉛」、其衍生物以及類似含義的用語可以表示鉛的量在體積上小於0.1%。在另一示例中,如本文所使用的術語「無鉛」、其衍生物以及類似含義的用語可以表示鉛的量是小於每百萬分之100(ppm)。
孔26中的至少一或多個可被配置為穿孔28,其從第一表面22延伸穿過基板20至第二表面24。因此,第一表面22限定通向穿孔28的第一開口23,且第二表面24限定通向穿孔28的第二開口25。除非另外說明,否則穿孔28在第一開口23處限定第一端,並且在第二開口25處限定第二端。因此,穿孔28的第一端和第二端兩者都向基板20的外部週邊敞開。從第一開口23到第二開口25,穿孔28可以是直線和線性的。替代地,穿孔28的一或多個部分可以成角度、彎曲或限定任何合適的替代性非直線形狀。
替代地或附加地,孔26中的至少一或多個可被構造為盲孔30,該盲孔可從第一表面22和第二表面24中的一個朝向第一表面22和第二表面24中的另一個延伸。此外,盲孔可以終止於與第一表面22和第二表面24中的另一個隔開的位置處。因此,盲孔30在第一端向基板20的一個表面敞開,並且在與第一端相對的第二端由基板20在內部封閉。換句話說,盲孔30的第一終端分別在第一表面22和第二表面24處延伸到第一開口23和第二開口25中的一者,並且盲孔30的第二終端設置在第一表面22和第二表面24之間。然而,認識到,盲孔30的第二終端可以終止於另一個孔26,因此可以與第一開口23和第二開口25兩者流體連通。此外,盲孔30可以是線性的,或者可以具有一或多個彼此成角度的區段。區段中的一或多個可包括側向部件。基板20可以包括從盲孔30延伸到基板20的外表面的犧牲孔。例如,當盲孔30直接或經過另一孔向基板20的第一表面22敞開時,犧牲孔可從盲孔30的封閉端延伸至第二表面24。
現在參考圖2A至圖2B,根據一示例,一或多個至全部的孔26可以包含導電材料,以限定導電通孔34。在一示例中,導電材料可以包括導電填充物35,其被設置在相應一或多個至全部的孔26中。因此,導電填充物35可以至少部分地限定導電通孔34。從下面的描述將意識到,可以在孔26中設置附加的導電材料,以便進一步限定導電通孔34。因此,圖2A至圖2B所示的包括導電材料的孔陣列27可以限定通孔陣列。在這方面,將理解到,具有導電通孔34的基板20可以被稱為電性部件。
特別地,可以說包含導電填充物35的穿孔28限定了貫孔(through via) 36。可以說包含導電填充物35的埋孔30限定了內埋通孔(buried via) 39。因此,如本文中所使用的術語「通孔」及其衍生詞可以指代貫孔36和內埋通孔39之一或二者。導電填充物35可以從導電通孔34的第一端連續地延伸到導電通孔34的第二端。因此,導電填充物35可以沿著在通孔的第一端與通孔的第二端之間延伸的方向沿著導電通孔34限定導電路徑。例如,導電路徑可以由從導電通孔34的第一端到導電通孔34的第二端限定。在這方面理解到,當導電通孔34是貫孔36時,導電通孔34的第一端和第二端可以由第一開口23和第二開口25限定。從以下描述中將理解到,在一些示例中,導電填充物35可僅包括導電材料和空氣41。空氣41可包括環境空氣和惰性氣體之一或兩者。例如,空氣41可以是部分或純氬氣。在另一示例中,空氣41可以是純氮氣。
另外,在一些示例中,通孔至少50%的體積可以僅包括導電填充物35。例如,在一些示例中,通孔至少50%上至100%的體積可以僅包括導電填充物35。特別地,在一些示例中,通孔至少75%上至100%的體積可以僅包括填充物35。例如,通孔至少90%上至100%的體積可以僅包括導電填充物35。特別地,通孔至少95%上至100%的體積可以僅包括導電填充物35。
基板20可包括至少一或多個導電的重新分佈層37。可以將重新分佈層施加到第一表面22和第二表面24中的一或兩者上。重新分佈層37在導電通孔34中的至少一個上方延伸,因此與導電填充物35電性連通。在一示例中,基板20可以被配置為電性中介件,該電性中介件被配置為在第一表面22和第二表面24中的每一者處在通過導電通孔34彼此電性連通的電接觸件處進行電性連接。
導電填充物35可以根據需要由任何合適的高傳導性導電材料限定,以形成導電通孔34。如下面將更詳細描述的,導電材料可以由導電材料的燒結顆粒限定。在一示例中,導電材料可以是金屬性的。例如,導電材料可以是銅、金、銀、鋁或任何合適的替代金屬或它們的合金或它們的其他組合。因此,導電材料可以包括銅合金。替代地或附加地,導電材料可以包括銀合金。替代地或附加地,導電材料可以包括金合金。據此,在某些示例中,導電通孔34可以被稱為金屬化通孔34。類似地,基板20可以被稱為金屬化基板。在一示例中,導電材料可以包括塗覆銀的銅。
替代地,導電材料可以是非金屬性的,例如導電聚合物。導電材料可以進一步包括塗覆在任何合適的不同金屬或非金屬的顆粒上的任何合適的金屬或導電聚合物,其可以是導電的或不導電的。從下面的描述中將認識到,導電通孔34可以適於傳導直流(DC)和射頻(RF)電流兩者。導電填充物35可以在導電通孔34中從通孔的第一端延伸到通孔的第二端,使得導電材料限定從第一端到第二端的導電路徑。因此,當導電通孔34是貫孔36時,導電填充物35可以限定基本上從基板20的第一表面22到第二表面24的導電路徑。
現在參考圖3,提供了一種用導電填充物35導電地填充孔26的方法40,從而形成導電通孔34。該方法開始於步驟42,由此獲得基板20和懸浮在液體介質中的至少一個顆粒62的懸浮物60。接著,在步驟44,可以根據需要攪拌至少一懸浮物,以將顆粒分散在液體介質中。
接著,在步驟46,可以用顆粒和至少一懸浮物60的液體介質之一或兩者填充孔26。理解到,除非另外指出,否則本文中關於懸浮物60使用的術語「填充」包括至少部分填充或全部填充。填充步驟可以通過執行填充操作來實現,該填充操作在一或多種壓力(可以是正壓或負壓力、離心力和靜電力)下迫使懸浮物進入孔26中。填充步驟46可包括一個填充操作或多個填充操作。在步驟50,將顆粒堆積在一起以增加顆粒在孔中的堆積密度。填充步驟46和壓實步驟50限定了填充和壓實程序55,該填充和壓實程序55可以根據需要重複多次,直到孔26接收所需體積的顆粒62為止。然而,在一些示例中,可以省略壓實步驟50,如將在下面更詳細地描述的。在一示例中,所需體積的顆粒62可以從孔26的第一端基本上延伸到孔26的第二端。當孔26是穿孔時,顆粒62可以延伸到基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者。在一些示例中,孔26可以被顆粒62過度填充,使得顆粒62被填充超過第一表面22和第二表面24中的一或兩者。
在步驟52,金屬性顆粒62被燒結以便限定金屬性結構或金屬通孔。在一些示例中,方法40可以從填充步驟46進行到燒結步驟52,而無需執行增加堆疊密度的步驟50。在步驟53,可以對金屬性結構進行按壓步驟,由此金屬性結構分別在基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者處壓縮,從而密封顆粒62和基板20之間的界面。如下面將更詳細描述的,按壓步驟可以是等靜壓(isostatic)按壓步驟、或單軸或硬按壓步驟。在步驟54,通孔可以根據需要密封。在一些示例中,可以省略步驟54。因此,該方法可以從步驟52前進到步驟56。從下面的描述中將會理解,顆粒62可以與它們自身以及與基板20形成氣密密封。燒結顆粒62和空氣的組合可以限定導電填充物。最後,在步驟56,將至少一或多個重新分佈層37施加到基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者上。現在將更詳細地描述方法40的步驟。
現在參考圖1A至圖4A,方法40開始於步驟42,其中基板20與設置在液體介質64中的導電顆粒62的至少一懸浮物一起被獲得。步驟42可以包括製造具有圖1中所示的孔26的基板20,或者獲得具有孔26的基板20。此外,步驟42可包括將顆粒62懸浮在液體介質64中或獲得懸浮物60的步驟。
如上所述,導電顆粒62可以根據需要由任何合適的導電材料限定。例如,導電材料可以是金屬,例如銅、銀、金。替代地,導電材料可以是超過一種金屬的組合。例如,可以將一種金屬塗覆到另一種金屬上。替代地或附加地,導電材料可以是導電聚合物。在一示例中,金屬可以塗覆導電聚合物。替代地,導電聚合物可以塗覆多種金屬中的一者。應理解到,導電金屬和導電聚合物中的一或多種可以根據需要塗覆任何合適的材料。在一示例中,導電顆粒62可以是銀顆粒。替代地或附加地,導電顆粒62可以被構造為包括塗覆有銀的銅顆粒。替代地或附加地,導電顆粒62可以被構造為包括未塗覆的銅顆粒。
在這方面,認識到銀是高導電性的金屬。此外,銀是高延展性的金屬,其在燒結期間會是有用的。特別地,本發明人發現,燒結銀的製程不會使通孔被銀顆粒填充的玻璃基板破裂。不受理論的束縛,據信銀顆粒的可展性(malleability)允許基板20在燒結期間和燒結之後膨脹和收縮而不會損害基板20的結構完整性。同時,銀表現出足夠的強度特性。此外,銀是基本上無孔的金屬,從而提高了導電通孔34中所得的導電填充物35的導電性。替代地或附加地,如上所述,顆粒62可以是金顆粒,或任何合適的替代材料的顆粒。又替代地,如上所述,顆粒62可以是銅顆粒。儘管可以使銅顆粒氧化,但據信可以在本文所述的方法期間將氧化層從銅顆粒去除。例如,據信可以在下面更詳細描述的真空或離心力下除去銅顆粒的氧化層的至少一部分。此外,在下述類型的燒結操作期間,可以去除剩餘氧化層的至少一部分至基本上全部。因此,可以期望的是在步驟52在銅氧化物的還原條件中燒結銅。
如圖7A所示,可能希望顆粒62基本上是球形的,使得當它們被堆積時,孔26中的顆粒62在其之間限定了相應的空隙66(例如,參見圖7A),該相應的空隙可以結合以限定至少一個液體流動路徑,用於將液體介質64從孔26中吸出,在孔26中留下顆粒62。因此,術語「基本上球形」意指顆粒62可能不是完美的球形,但是它們可以近似球形而達到所得的空隙66限定可靠的流動路徑的程度。因此,顆粒62可以限定任何形狀而限定出本文所述的空隙66。因此,顆粒62可以至少部分或完全彎曲、圓形的,或者可以替代地或附加地包括直線邊緣。此外,應理解到,當孔26至少部分地或全部地被顆粒62填充時,導電填充物35可以包括由空隙66限定的細孔。應理解到,空隙可以在孔26中限定導電材料的內部空氣細孔。在一些示例中,導電填充物35的基本上所有細孔都可以由空隙限定。術語「基本上」、「大約」、其衍生詞以及如本文所使用的關於值、大小、形狀、方向或位置的相似含義的字可以包括所述值、大小、形狀、方向和位置;除非另有說明,否則差異不超過所述值或形狀或位置的10%(包括8%、5%、3%、2%和1%)。
此外,可以期望的是,可以對導電顆粒62進行微晶控制(crystallite controlled),以便可以在基本上不緻密化的情況下燒結顆粒62,如下面更詳細描述的。儘管可能希望能夠有盡可能純的銀或銅而沒有有機材料,但是認識到,產生既是基本上球形的銀或銅並且受微晶控制的顆粒62的製程可以產生出具有微量有機材料的顆粒。因此,相對於顆粒62的材料使用的「基本上純的」可以指重量上大於90%的純材料。在一示例中,顆粒62可以是重量上大於95%的純材料。例如,顆粒62可以是重量上大於98%的純材料。也就是說,顆粒62可以是不含重量上大於2%的有機雜質。例如,顆粒62可以是重量上約98.3%的純材料。在一示例中,除非另外說明,否則基本上純的顆粒62可以指重量上10%或更少的有機材料,例如重量上小於5%的有機材料,並且在一示例中重量上小於2%的有機材料。例如,顆粒可以是重量上約1.7%的有機材料。在一示例中,固體顆粒62的孔隙率體積上不大於約5%。
因此,儘管導電材料可以如上所述包括少量有機材料,但是可以說所得的導電通孔34可以僅包括導電材料和空氣。也可以說,所得的導電通孔34可以基本上由導電材料和空氣組成。如上所述,在一些示例中,導電材料可以是諸如銀或銅之類的金屬,但是可以如本文所述而考慮其他材料。或者,可以將銀或銅與導電聚合物混合,以在空氣間隙中獲得更佳的導電性。此外,顆粒62可以是基本上無孔的,使得在燒結時產生所得的燒結基質,其提供了從通孔的第一端到通孔的第二端的高導電路徑。在一示例中,通孔可以由期望的速率傳導DC電流和射頻(RF)電流。
例如,導電通孔34可以沿其整個長度傳導RF信號,並且插入損耗在約20千兆赫(GHz)的操作頻率下不超過約-0.15分貝(dB)。例如,在一些示例中,在約20 GHz的操作頻率下,插入損耗可以不超過約-1 dB。例如,在一些示例中,在約20 GHz的操作頻率下,插入損耗可以不超過約-0.5 dB。例如,在一些示例中,在約20 GHz的操作頻率下,插入損耗可以不超過約-0.3 dB。例如,在一些示例中,在大約20 GHz的操作頻率下,插入損耗可以不超過約-0.1 dB。在本文中,術語「不超過」用於表示「不低於」所述分貝。
液體介質按照需要可以是任何合適的液體介質以懸浮導電的顆粒62。在一示例中,液體介質64可以是醇。特別地,醇可以是異丙醇、乙醇和甲醇中的一種。在這方面,認識到諸如銀和銅的金屬可以具有Zeta電位或表面電荷。因此,金屬顆粒因此可能彼此附聚。此外,顆粒可以與會帶靜電的基板相互作用(例如當基板是玻璃基板時),並且顆粒彼此相互作用。醇可以是略帶極性的,因此可以配置為中和的顆粒62的Zeta電位。此外,可以用防止顆粒在液體介質64中附聚的有機抗附聚劑塗覆的顆粒62。抗附聚劑可以由脂肪酸限定。例如,脂肪酸可以是油酸。替代地,脂肪酸可以是硬脂酸。
可以根據需要決定顆粒62的大小。將理解到,會希望顆粒62的大小足夠大以使得空隙66限定可靠的液體流動路徑,以從基板20的孔26排出液體同時在孔26中留下導電材料。然而,可能會希望顆粒62的大小足夠小以使得所得的導電通孔34包含適當體積的顆粒的導電材料,以便限定從通孔的第一端到通孔的第二端可靠電氣路徑。在一示例中,顆粒62的平均大小可在約1微米至約10微米的範圍內,例如約2微米至約10微米。在一示例中,顆粒62的平均大小可在約2微米至約4微米的範圍內。在另一示例中,顆粒62的平均大小可在約2.5微米至約3.5微米的範圍內。
然而認識到,在將液體介質64排空之後,可以將輔助導電材料添加到空隙66中的顆粒62,作為導電填充物的一部分。特別地,預見到,可以在燒結之前添加輔助導電材料。替代地或附加地,預見到,可以在燒結之後添加輔助導電材料。如上所述,可以將可靠的電路徑配置為可靠地傳導DC電流和RF電流中之一或二者。在一示例中,懸浮物60的顆粒62的平均大小可在約1微米至約10微米的範圍內,例如從約2微米至約10微米。在一示例中,顆粒62的平均大小可在約2微米至約4微米的範圍內。在另一示例中,顆粒62的平均大小可在約2.5微米至約3.5微米的範圍內。
在一示例中,導電填充物35可以包括不同大小的熔融顆粒。在一示例中,顆粒可在燒結操作期間熔融。例如,至少一懸浮物60可以包括第一懸浮物60a和第二懸浮物60b。第一懸浮物60a可以包含懸浮在液體介質64中的多個第一顆粒62a,如圖4B所示。第二懸浮物60b可以包含懸浮在液體介質64中的多個第二顆粒62b,如圖4C所示。第一顆粒62a可包括本文所述的任何合適的導電材料。類似地,第二顆粒62b可包括本文所述的任何合適的導電材料。在一示例中,第一顆粒62a和第二顆粒62b可以由會是相同材料的相應材料限定。在另一示例中,第一顆粒62a和第二顆粒62b可以由會是不同材料的相應材料限定。如以下將理解到,在一些示例中,導電填充物可以包括第一顆粒62a的主體填充物,以及第二顆粒62b的最終填充物,其從主體填充延伸到通孔的第一端和第二端。主體填充物可以沿著通孔的中間區域延伸,該中間區域從通孔的第一端延伸到通孔的第二端,包括通孔的中心。此外,主體填充物可以沿著大部份的通孔延伸。
當第一顆粒62a和第二顆粒62b的材料是相同的材料時,該材料可以是從孔26的第一端到孔26的第二端的單一均質材料。當孔26是穿孔時,可以說該材料可以是基本上從基板20的第一表面22到基板20的第二表面24的單一均質材料。當材料是金屬時,則可以說金屬是基本上從第一表面到第二表面的單一均質金屬。替代地,第一顆粒62a和第二顆粒62b的相應的材料可以是不同的材料。此外,第一懸浮物60a和第二懸浮物60b的液體介質64可以是本文所述的任何合適的液體介質。第一懸浮物60a的液體介質64可以是與第二懸浮物60b的液體介質相同的液體介質或不同的液體介質。
在一示例中,第一顆粒62a的第一平均顆粒大小可在約1微米至約10微米的範圍內,例如約1.2微米。在一示例中,顆粒62的平均大小可在約2微米至約4微米的範圍內。在另一示例中,顆粒62的平均大小可在約2.5微米至約3.5微米的範圍內。
第二顆粒62b的平均顆粒大小可以小於第一顆粒62a的平均顆粒大小。因此,可以說第一顆粒62a具有第一平均顆粒大小,第二顆粒62b具有第二平均顆粒大小,並且第一平均顆粒大小大於第一平均顆粒大小。在一示例中,除非另有說明否則沒有限制,第一平均顆粒大小可以在第二平均顆粒大小的約1.5倍至約120倍的範圍內。在一示例中,第一平均顆粒大小可以在第二平均顆粒大小的約5倍至約20倍的範圍內。例如,第一平均顆粒大小可以在第二平均顆粒大小的約10倍至約15倍的範圍內。
在一示例中,除非另有說明否則沒有限制,第二平均顆粒大小可以在約0.01微米至約1微米的範圍內。例如,第二平均顆粒大小的範圍可以在約0.05微米至約0.9微米之間。特別地,第二平均顆粒大小的範圍可以在約0.15微米至約0.75微米之間。特別地,第二平均顆粒大小的範圍可以在約0.15微米至約0.5微米之間。在一示例中,第二平均顆粒大小的範圍可以在約0.15微米至約0.3微米之間。例如,第二平均顆大小可以是約0.22微米。
除非另外指出,否則本文中對「顆粒62」及其「材料」的引用旨在應用於第一顆粒62a和第二顆粒62b中的每一者。類似地,除非另外指出,否則本文中對「液體介質」的引用旨在應用於第一懸浮物60a和第二懸浮物60b中的每一者的液體介質。類似地,除非另外指出,否則本文中對「懸浮物」的引用旨在應用於第一懸浮物60a和第二懸浮物60b中的每一者。
第一懸浮物60a和第二懸浮物60b中的一或兩者的黏度可以小於已試圖將玻璃基板中的通孔金屬化所使用的習知漿料的黏度。第一懸浮物60a和第二懸浮物60b中之一或兩者的黏度可以在約1厘泊(cP)至約1,000 cP的範圍內。例如,範圍可以從約1.5 cP到約50 cP。在另一示例中,範圍可以從約1.8 cP到約15 cP。例如,範圍可以在約1.9 cP到約50 cP之間。
第一懸浮物60a可以具有重量上約0.1%至約20%的範圍內的第一顆粒62a的固體濃度。在一示例中,範圍可以從約1%到約15%。例如,範圍可以從約1%到約10%。在一示例中,固體濃度可為約5%。在另一示例中,固體濃度可為約10%。替代地,第一懸浮物60a可以根據需要具有任何合適的替代固體濃度。第二懸浮物60b可以具有重量上約0.1%至約10%的範圍內的第二顆粒62b的固體濃度。在一示例中,範圍可以從約1%到約5%。例如,範圍可以從約1%到約4%。在一示例中,第二懸浮物60b的固體濃度可為約2%。在另一示例中,固體濃度可為約10%。替代地,第二懸浮物60b可以根據需要具有任何合適的替代固體濃度。在這方面,應理解到,任何高於零的固體顆粒的濃度都可以引起相應的液體介質使顆粒流入孔26中。
認識到,第一懸浮物60a和第二懸浮物60b中的一或兩者可以包含抗附聚劑,以分別減少第一顆粒62a和第二顆粒62b彼此附聚的情況。減少附聚可以導致孔26中有更高濃度的顆粒,與沒有附聚劑的情況相比,其可以更快的速度填充到孔26中。在一非限制性示例中,抗附聚劑可以是油酸(oleic acid)。油酸在燒結製程中燃燒掉。儘管在燒結後可能會殘留微量的殘留材料,但是據信殘留材料的數量不足以有意義地影響導電通孔34的電性能。因此,當將抗附聚劑添加到懸浮物60a和60b中的一或兩者時,導電通孔34仍然可以基本上僅包括導電材料和空氣,如圖2B所示。也可以說導電通孔34基本上由導電材料和空氣組成。
參考圖7A,顆粒62可以限定單峰分佈70。除非本文另有說明否則無意於進行限制,在單峰分佈70中,顆粒62可以在平均顆粒大小的正或負100%的範圍內。例如,該範圍可以是平均顆粒大小的正負50%。
在一示例中,除非在請求項中另有說明否則沒有限制,第一顆粒62a可以限定單峰分佈70,其平均大小可以在大約1微米至大約10微米的範圍內,例如大約1.2微米。例如,第一顆粒62a的平均顆粒大小可在約1微米至約6微米的範圍內,例如約1.4微米。除非另外指出,否則本文中關於尺寸和形狀使用的術語「大約」和「基本上」可以解釋為表示在所述值或形狀的10%以內。在一示例中,第一顆粒62a的平均大小可在約2微米至約4微米的範圍內。在另一示例中,顆粒62的平均大小可在約2.5微米至約3.5微米的範圍內。
此外,除非在請求項中另有說明否則沒有限制,第二顆粒62b可以限定單峰分佈70,其平均顆粒大小是小於第一顆粒62a的平均顆粒大小。因此,可以說第一顆粒62a具有第一平均顆粒大小,第二顆粒62b具有第二平均顆粒大小,並且第一平均顆粒大小大於第一平均顆粒大小。在一示例中,除非另有說明否則沒有限制,第一平均顆粒大小可以在第二平均顆粒大小的約1.5倍至約120倍的範圍內。在一示例中,第一平均顆粒大小可以在第二平均顆粒大小的約5倍至約20倍的範圍內。例如,第一平均顆粒大小可以在第二平均顆粒大小的約10倍至約15倍的範圍內。
現在參考圖7B,第一懸浮物60a的第一顆粒62a可以替代地限定雙峰分佈72。第一顆粒62a的雙峰分佈在導電通孔34中的導電顆粒的填充密度可以大於單峰分佈的填充密度。填充密度可以限定為導電通孔34中顆粒的密度。因此預見到,在一些示例中,由雙峰分佈產生的導電通孔34的導電性可以大於由單峰分佈產生的導電通孔34的導電性。
第一顆粒62a可包括多個第一雙峰顆粒74和多個第二雙峰顆粒76。第一雙峰顆粒74可具有如以上關於單峰分佈的第一顆粒62a所述的第一雙峰平均顆粒大小。因此,第一雙峰顆粒74可以限定上述的空隙66。第二雙峰顆粒76的第二雙峰平均顆粒大小可以小於第一雙峰顆粒74的第一雙峰平均顆粒大小。如所示,第二雙峰顆粒76的大小可設置成適配於由第一雙峰顆粒74限定的相應空隙66。在一示例中,雙峰顆粒76的第二平均顆粒大小可在約0.3微米至約1微米的範圍內。例如,第二平均顆粒大小可以是約0.6微米。
在一些示例中,可能希望最大化第二雙峰顆粒76的大小,以使它們適配於相應的空隙66而不會擴展該空隙66。然而,理解到,第二雙峰顆粒76可以擴展空隙66,同時相對於單峰分佈增加第一顆粒的密度。無論如何,第一雙峰顆粒74和第二雙峰顆粒76可以結合以限定第二雙峰空隙75,該第二雙峰間隙75小於可以被稱為第一雙峰間隙的間隙66。此外,第二雙峰空隙75可以設置在第一雙峰空隙66內部。
除非另有說明否則沒有限制,第一雙峰顆粒大小和第二雙峰平均顆粒大小可以限定約4:1至約10:1的範圍內的比率。例如,比率可以為約7:1。在其他示例中,比率的範圍可以從約1.5:1到約12:1。例如,比率的範圍可以從約1.5:1到約3.5:1。預見到,包含雙峰顆粒74的空隙66的大小保持足夠大,以使得雙峰空隙66結合以限定液體流動路徑以從基板20的孔26中排出液體介質64,同時保持足夠小以使得所得的導電通孔34包含合適體積的顆粒的導電材料,以便限定可靠的電路徑。應理解到,第二懸浮物60b的第二顆粒62b也可以根據需要限定雙峰分佈。特別地,第一顆粒62a和第二顆粒62b中的一或兩者可以包括雙峰分佈。第二雙峰顆粒76的含量可以在孔的體積約百分之五到孔的體積約百分之二十的範圍內。例如,數量可以是孔的體積約百分之十。應當理解,包括第二雙峰顆粒76可以在填充步驟46期間降低懸浮物的黏度,且可以導致填充物有更高的生坯密度。
理解到,在燒結之前雙峰分佈可以實現比單一主體填充更高的堆積密度。因此,所得的導電填充物可以具有更高的密度。第二雙峰顆粒76可以是與第一雙峰顆粒74的金屬不同的金屬。第二雙峰顆粒可以是任何合適的金屬。在一示例中,第二雙峰顆粒76的熔點可以小於第一雙峰顆粒的熔點。在一示例中,第二雙峰顆粒可以包括銦。在另一示例中,第二雙峰顆粒76可包含錫。雙峰顆粒76可與第一雙峰顆粒74形成金屬間化合物或合金,用於暫態液相燒結。此外,暫態液相燒結可導致第二雙峰顆粒76所留下的模板化/形狀保持化(templated/shape-holder)的細孔的構造。所得的細孔結構和相關的孔隙率可以是可調的,以便達成所得的通孔的期望RF和DC導電性。特別地,細孔結構可以至少部分地基於第二雙峰顆粒76的體積和第二雙峰顆粒76的平均顆粒大小而是可調節的。替代地,如果需要的話,可以控制第二雙峰顆粒76的體積和平均顆粒大小中的一或兩者,以消除從第一端到第二端的連續孔隙。此外,暫態液相可導致較少的有機污染、填充物較好的通孔壁黏附性以及更可控制的幾何形狀。
進一步認識到,合金在未來的RDL步驟中可以是溫度穩定的。特別地,燒結步驟使第二雙峰顆粒76在第一雙峰顆粒74中熔融並液化,這產生了熔點高於施加RDL層的溫度的合金。
在一示例中,當執行壓實步驟時,孔可被雙峰顆粒60a過度填充。此外,雙峰顆粒60a的可壓縮性低於單一模態填充物。因此,設想到,可以將鍍覆施加到通孔的端部和基板的外表面。此外,可以在有鍍覆或沒有鍍覆的情況下施加重新分佈層。
認識到,雙峰顆粒60a可以被填充到基板的外表面外側。特別地,可以將犧牲層施加到具有與板的孔對準的孔徑的外表面。因此,犧牲層沿著一長度延伸而有效地增加孔的長度。因此,可以填充基板的孔,並且可以至少部分或完全填充犧牲層的孔徑。犧牲層可以在填充物的壓實之前或之後去除。預見到,在燒結步驟之後,壓實的填充物可以與基板的外表面基本上共面。因此,可以將重新分佈層(單獨或與鍍覆結合)施加到燒結的導電填充物35而無需執行最終填充。替代地,可以根據需要執行最終填充,如下面更詳細地描述的。
替代地,可在填充孔之前將導電層施加到基板的一或兩個外表面。導電層可以進一步沿著孔的內壁延伸。例如,導電層可以沿著內壁的一或兩個外部區域延伸。在一示例中,導電層可以是鈦。預見到,導電填充物35可以在燒結步驟期間接合到導電層上,以形成氣密密封。
現在參考圖7C,第一懸浮物60a的第一顆粒62a可以替代地限定三峰分佈73。第一顆粒62a的三峰分佈在導電通孔34中的導電顆粒的填充密度可以大於雙峰分佈的導電顆粒的填充密度,也因此大於單峰分佈的導電顆粒的填充密度。因此,預見到,在一些示例中,由三峰分佈產生的導電通孔34的導電性可大於由雙峰分佈和單峰分佈的每一者產生的導電通孔34。
第一顆粒62a可包括限定第一三峰顆粒的上述多個第一雙峰顆粒74、限定第二三峰顆粒的上述多個第二雙峰顆粒76和多個第三三峰顆粒78。第一三峰顆粒74可具有如上面關於單峰分佈的第一顆粒62a所述的第一三峰平均顆粒大小。因此,第一三峰顆粒74可以限定上述所述的空隙66。三峰分佈73的空隙66可以被稱為第一三峰空隙。第二三峰顆粒76的第二三峰平均顆粒大小可以小於上面關於第一雙峰顆粒和第二雙峰顆粒所述的第一三峰顆粒74的第一雙峰平均顆粒大小。因此,第二三峰顆粒76的大小可設定為適配於第一三峰空隙66,以便於限定如上所述的第二三峰空隙75。
此外,第三三峰顆粒78可以被堆積在孔26中,以便被設置在第二三峰空隙75中。如所示,第三三峰顆粒78的大小可設定為適配於由第一三峰顆粒74和第二三峰顆粒76所限定的相應的第二三峰空隙75中。在一些示例中,可能希望最大化第三三峰顆粒78的大小,以使它們適配於相應的第二三峰空隙75中而不會擴展該空隙75。然而理解到,第三雙峰顆粒78可以擴展第二三峰空隙75,同時增加相對於雙峰分佈的第一顆粒62a的密度。無論如何,可以說第一雙峰顆粒76和第二雙峰顆粒78結合以限定第三三峰空隙69,該第三三峰空隙69小於第二三峰空隙75。
第三三峰顆粒78的第三三峰平均顆粒大小可以小於第二三峰平均顆粒大小。除非另有說明否則沒有限制,第二三峰平均顆粒大小和第三三峰平均顆粒大小可以限定約4:1至約10:1的範圍內的比率。例如,比率可以為大約7:1。應理解到,第二懸浮物60b的第二顆粒62b也可以根據需要限定三峰分佈。應理解到,第二懸浮物60b的第二顆粒62b也可以根據需要限定三峰分佈。因此,第一顆粒62a和第二顆粒62b中的一或兩者可以限定三峰分佈。替代地,三峰分佈可以根據需要存在於單一溶液中。
當第二顆粒62b限定例如雙峰或三峰分佈的多峰分佈,並且第二顆粒62b限定最終填充物時,雙峰分佈可以在導電填充物35的第一端和第二端的一或兩者處產生氣密密封,如以下所述。
在一示例中,第三三峰顆粒78可以由任何合適的導電材料製成。例如,第三三峰顆粒78可以是與第一三峰顆粒74相同的材料。因此,在一示例中,第三三峰顆粒78可以由銀製成。在燒結步驟期間,第二三峰顆粒76可以在暫態液相期間輸送第三三峰顆粒78。
再次參照圖1A至4C,一般預見到,導電填充物35可以具有體積上約10%至約60%之間的孔隙率。例如,孔隙率可以在約20%和約50%之間。孔隙率可以取決於幾個因素,包括顆粒大小、顆粒大小分佈的性質(例如,單峰、雙峰或三峰)以及可以在燒結之前或燒結之後添加到導電材料的任何導電添加物。在其他示例中,認識到,可以依照四峰分佈提供顆粒62。在另外其他示例中,認識到可以依照四峰分佈提供顆粒62。因此,包括第一顆粒62a和第二顆粒62b中的一或兩者的顆粒62可以依照任何合適多峰分佈的顆粒來提供。
認識到,孔26可以包含主體填充物和最終填充物。主體填充物可以至少部分地或全部地由上述第一顆粒62a限定。最終填充物可以至少部分地或全部地由上述第二顆粒62b限定。主體填充物可以佔據孔26或通孔的第一部分,而最終填充物可以佔據孔26或通孔的不同於第一部分的第二部分。例如,主體填充物可以佔據孔26或通孔的內部部分,而最終填充物可以佔據孔26或通孔的相對外部部分。因此,最終填充物可以從主體填充物延伸到孔26或通孔的每個相對端。例如,當孔或通孔是穿孔或貫孔時,最終填充物可以從主體填充物延伸到基板20的第一表面22和第二表面24中的每一者。因此,可以說導電填充物35可以包括主體填充物和最終填充物中之一或兩者。在一示例中,主體填充物可以由第一顆粒62a限定。在一示例中,最終填充物可以由第二顆粒62b限定。替代地,主體填充物和最終填充可以根據需要由第一顆粒62a限定。在這方面,認識到,方法40可以包括主體填充孔的多個步驟。可以使用單峰分佈、雙峰分佈和三峰分佈中之一者的第一顆粒62a執行一或多個主體填充步驟,並且可以使用單峰分佈、雙峰分佈和三峰分佈中之不同者的第一顆粒執行一或多個其他主體填充步驟。替代地,可以使用單峰分佈、雙峰分佈和三峰分佈中的相同者的第一顆粒來執行所有主體填充步驟。
主體填充物佔據孔26或通孔的長度可以在孔26或通孔的總長度的約50%到100%的範圍內。例如,主體填充物佔據孔26或通孔的長度可以在孔26或通孔的總長度的約80%到約100%的範圍內。特別地,主體填充物佔據孔的長度可以在孔26或通孔的總長度的約90%到約99%的範圍內。在一示例中,主體填充物佔據孔26或通孔的長度可以在孔26或導電通孔34的總長度的約94%到約99%的範圍內。在一特定示例中,主體填充物佔據孔或通孔的長度可以在孔26或通孔的總長度的約96%到約98%的範圍內。最終填充物可以從主體填充物延伸到孔26或通孔的第一端。再者,最終填充物可以從主體填充物延伸到孔26或通孔的第二端。此外,在一示例中,在本文中被最終填充物佔據的孔的部分未被主體填充物佔據。在一特定示例中,最終填充物在導電通孔34的第一端和第二端中的每一個處佔據導電通孔34的總長度的約1%至約4%的範圍內的長度。
本發明人認識到,導電顆粒62可能傾向於沉積在液體介質64中,特別是如果長時間被存儲,如圖4A所示。因此,在步驟44,如圖4B至4C所示,懸浮物60可以攪拌以使顆粒62分散在液體介質64中。例如,在一示例中,可以對懸浮物進行超聲處理,以使顆粒62分散在液體介質64中。因此可以理解到,液體介質64被配置為支撐顆粒62作為分散物68。因此應理解到,根據本文所述的至少一種方法,液體介質可以是適於支撐顆粒62以幫助用顆粒62填充基板的孔26的任何液體。
接下來,在步驟46,可以用至少一懸浮物60填充孔26。從下面的描述中可以理解,懸浮物60(因此是顆粒62)可以在如圖5和圖10所示的遍及基板20的壓力差所限定的力的作用下被促使流入孔26中。壓力差可以由流體壓力差限定。流體壓力差可以是氣體壓力差。在一示例中,氣體可以是空氣,使得氣態壓力差是空氣壓力差。例如,空氣壓力差可以由真空力限定。因此,可以使用真空設備在真空壓力下促使顆粒62流入孔26。替代地,空氣壓力差可以由正空氣壓力來限定。替代地或附加地,促使顆粒62流入孔26中的力可以是離心力,例如使用下面關於圖19A至圖19E所述的離心機。替代地或附加地,促使顆粒62流入孔26中的力可以是下面關於圖20A至20E所述的靜電力。
現在將參考圖5至圖6B描述在一示例中在空氣壓力下填充孔26的步驟46。特別地,流體壓力填充設備82被配置以横跨懸浮物60施加壓力差,該壓力差促使懸浮物60流入孔26中。例如,流體壓力填充設備82被配置為空氣壓力填充設備,其被配置以横跨懸浮物60施加壓力差,該壓力差促使懸浮物60流入孔26中。在一示例中,空氣壓力填充設備82可以被配置為真空填充設備84,該真空填充設備84被配置以對懸浮物60施加真空壓力以產生空氣壓力差。在另一示例中,真空填充設備82可以被修改以在正壓力下對懸浮物60施加加壓空氣,以產生空氣壓力差。認識到,將促使懸浮物沿從較高壓力到較低壓力的方向流動。
如圖5所示,真空填充設備84可以包括框架86,該框架86限定至少部分地限定真空腔室90的內部空腔88。框架86包括框架主體87,框架主體87限定通向內部空腔88的開口端92。基板20的至少一部分(特別是孔26)與真空腔室90流體連通。此外,基板20被密封到框架86,使得產生的真空壓力被施加到基板20(因此是孔26)而沒有通過基板20和框架86之間的界面將任何顯著的空氣吸入內部空腔。在一示例中,真空填充設備84可包括墊圈94,該墊圈94相對於在基板20與框架86之間的界面處的氣流將基板20密封至框架86。例如,墊圈94可横跨於基板20和框架86之間的界面延伸。墊圈94可以根據需要由任何合適的材料製成。例如,墊圈94可以由橡膠製成。在一示例中,墊圈94可以是硫化矽樹脂。特別地,墊圈94可以是室溫硫化矽樹脂(RTV矽樹脂)。
框架86可包括框架主體87和附接到框架主體87的擱架(shelf)96,以直接或間接地支撐基板20的至少部分。擱架96可以封閉開口端92的部分。例如,擱架96可以封閉開口端92的外週邊。真空填充設備84可包括將擱架96密封到框架主體87的密封構件98。因此,擱架96可以與框架主體87分離。當真空腔室90處於負壓力下時,密封構件98可相對於擱架96與框架主體87之間的氣流限定無孔界面。應理解到,擱架96與框架主體87可以是整體的。框架主體87可以限定出口91,該出口91被配置以耦接至真空源,以便在真空腔室90中引起負壓力。當真空腔室90處於負壓力下時,框架主體87和擱架96都可以相對於通過其的氣流基本上是無孔的。
真空填充設備84還可包括位於基板20的至少一部分與真空腔室90之間的過濾介質100。例如,過濾介質100可以與要接收懸浮物60的開口對準。過濾介質100相對於空氣和液體介質64可以是多孔的,但是相對於顆粒62是無孔的。因此,空氣和液體介質64都能夠通過過濾介質,而顆粒62保留在孔26中。墊圈94可相對於基板20與過濾介質100之間的界面處的氣流將基板20進一步密封至過濾介質100。因此,基板20和過濾介質100之間的第一界面102相對於其間的氣流密封,並且過濾介質100和框架86之間的第二界面104相對於其間的氣流密封。應理解到,相同的墊圈94可以密封第一界面102和第二界面104中的每一者。替代地,第一墊圈可以密封第一界面102,並且與第一墊圈分開的第二墊圈可以密封第二界面104。因此,可以說至少一墊圈密封了第一界面102和第二界面104。
過濾介質100可以根據需要由適合於允許液體介質64和空氣通過同時防止顆粒62通過的任何合適的材料製成。用於過濾介質的潛在材料的非限制性名單包含玻璃微纖維、纖維素、混合纖維素酯(MCE)、醋酸纖維素、硝酸纖維素、聚四氟乙烯(PTFE)、聚醯胺、聚醯亞胺-醯亞胺、聚醚碸、聚偏二氟乙烯、聚丙烯腈、聚偏二氟乙烯、酚-甲醛、VVPP、VVLP、HVLP、以及Millipore,Membrane Solutions、Whatman和Ahlstrom等公司以商品名出售的許多過濾膜類型,例如以Durapore、ExpressPlus、Isopure等商品名稱作為舉例。
因為第一界面102和第二界面104是密封的,所以真空腔室90中基本上全部或全部的真空壓力可以被施加到基板20的孔26。應理解到,墊圈94防止氣流在由墊圈94覆蓋的基板20的排除區域106處流過基板20。因此,可能希望在排除區域106處產生沒有開口的基板20。在一示例中,排除區域106可以設置在基板20的外周邊,但是應理解到,被至少一墊圈94覆蓋的基板20的任何位置都可以限定排除區域106。
真空填充設備84可進一步包括支撐構件108,該支撐構件108被配置為直接或間接支撐基板20的至少一部分。特別地,支撐構件108可以與基板20的將要在引入的壓力差下接收懸浮物60的孔26對準。支撐構件108可以由框架86支撐,從而跨越開口端92的至少一部分上至整個開口端92。特別地,支撐構件108可以由擱架96支撐。此外,因為過濾介質100與孔26對準,所以過濾介質100以類似方式與支撐構件108對準。在一示例中,過濾介質100可以設置在基板20和支撐構件108之間。特別地,過濾介質100可以位在支撐構件108上,並且基板20可以位在過濾介質100上。
基板20、過濾介質100和支撐構件108中的每一者限定面對真空室90的內表面97和與內表面97相對的外表面99。基板20的外表面99可以由第一表面22和第二表面24中的一者限定。基板20的內表面97可以由第一表面22和第二表面24中的另一者限定。支撐構件108的內表面的至少一部分可以通向真空腔室90。過濾構件100的內表面的至少一部分可以位在支撐構件108的外表面的至少一部分上。基板20的內表面97的至少一部分可以位在過濾構件100的外表面的至少一部分上。墊圈94可以在排除區域106處位在基板的外表面99上。因此,接收懸浮物60的每個孔26可以相對於孔26的長度與過濾構件100和支撐構件108中的每一者對準,該長度與限定穿過孔26的空氣壓力差方向一致。
支撐構件108可以由相對於空氣和過濾介質100皆是多孔的任何合適的材料製成。特別地,支撐構件108的孔隙率可以大於過濾介質100的孔隙率。因此,空氣和過濾介質都能夠穿過支撐構件108。在一非限制性示例中,支撐構件108可以由燒結玻璃(fritted glass)(也稱為玻璃熔塊(glass frit))限定。因此,支撐構件108可以是剛性支撐構件。
在操作期間,一定量的懸浮物60被施加到基板20的外表面99,使得懸浮物覆蓋外表面99的至少一部分。例如,懸浮物60可被塗覆到外表面99。在主體填充操作期間,懸浮物60可以由第一懸浮物60a限定。如從下面的描述將理解到,在最終填充操作期間,懸浮物60可以由第二懸浮物60b限定,但是應理解到,其他大小的顆粒也可以是足夠用於最終填充物。例如,第一懸浮物60a可以用於最終填充物。
特別地,懸浮物60被施加到基板20的填充區域。基板20的填充區域可以由與過濾介質和支撐構件108對準的孔26限定。因此,懸浮物60可以覆蓋將要被填充的孔26。例如,懸浮物60可在孔26上方延伸並穿過孔26。替代地或附加地,如下面更詳細地描述的,可以使懸浮物60沿著基板20的外表面99流動,並穿過孔26。
填充步驟46可以包括將懸浮物60施加到基板20的外表面99的步驟。可以致動真空源,以便向真空腔室90施加負壓力。應理解到,可以在將懸浮物60施加到基板20之前,在將懸浮物60施加到基板20期間,或者在將懸浮物60施加到基板20之後,致動真空源。
現在亦參照圖6A,負壓力促使懸浮物60從基板20的外表面99流入到通向基板的外表面99的相應孔26中。如上所述,過濾介質100横跨基板20的內表面97延伸,並延伸横跨孔26。因為過濾介質100和支撐構件108相對於空氣是多孔的,所以真空腔室90中的負壓力在孔26上產生了壓力差,該壓力差可以被配置為負壓力而吸引一定量的懸浮物60進入孔26。因此,液體介質和懸浮在液體介質64中的顆粒62都在壓力差下流入孔26。因為過濾介質100相對於液體介質64是多孔的,而相對於顆粒62是無孔的,所以壓力差導致液體介質64流過過濾介質100。因為顆粒62不能夠通過過濾介質100,所以顆粒62保留在孔26中。因此,顆粒62隨著液體介質64流過孔26而聚集在孔26中。此外,因為過濾介質100可以平坦的抵靠在基板20的內表面97,所以顆粒62可以抵靠過濾介質100而積聚,並因此可以與基板20的內表面97基本上齊平。此外,在完成所有填充步驟時,顆粒可以與外表面99基本上齊平。替代地,顆粒62可以被填充超過基板20的外表面99。可以例如通過驅動細棒横越基板20的外表面99以去除從外表面99延伸出的顆粒62,而將設置在外表面99之外的顆粒62從外表面去除。
如上所述,孔26可以是穿孔,使得負壓力和從基板20的外表面99到基板20的內表面97中的液體介質64的流動之一或兩者致使顆粒62彼此堆積,並取決於顆粒大小分佈的性質,從而限定了上面相對於圖7A至圖7C描述的類型的一或多個空隙。特別地,施加在基板20的內表面97上的真空力可以將懸浮物從外表面吸入孔26中。替代地,施加到外表面99的正空氣壓力可以使懸浮物朝向內表面97流入孔26中。懸浮物的空氣和液體介質可以從穿孔26排出。替代地,如果孔26是上述類型的盲孔,則犧牲孔可以從盲孔延伸到基板20的外表面,以產生穿孔。因此,可以在壓力差、離心力和靜電力中的一或多種上至全部的作用下迫使導電顆粒62進入盲孔和犧牲孔中。為了防止犧牲孔成為導電通孔,可以用電絕緣蓋在第二表面24附近的位置處蓋住犧牲孔。因此,重新分佈層將不與犧牲孔中的金屬電性連通。如本文所述,電絕緣蓋可以密封犧牲孔以為犧牲孔提供氣密性。替代地或附加地,可以從犧牲孔去除至少一些上至全部的金屬。例如,雷射可以燒蝕犧牲孔中的金屬而不會從盲孔去除金屬。替代地或附加,犧牲孔可以被蝕刻以移除犧牲孔中的金屬而不會從盲孔去除金屬。又替代地或附加地,重新分佈層可以避免與犧牲孔中的金屬接觸,例如在第二表面24處。
認識到,實際上顆粒62可能不像圖7A至圖7C中示意性示出的顆粒62那樣高度堆積。因此,所得的空隙的大小可以大於圖7A至7C所示的空隙,其允許液體介質64以更大的流速流過顆粒62。又如上所述,堆積顆粒62的空隙可以限定流動路徑,該流動路徑允許液體介質64流過孔26並經由過濾介質100排出孔。因此,已經進入孔26的液體介質64也從孔26去除。隨著懸浮物60繼續流入孔26中,顆粒62在孔26內積聚直到填充步驟46完成。
此外,因為支撐構件108相對於液體介質64是多孔性的,所以可以在真空壓力下將液體介質64吸入到真空腔室90中。真空壓力可以是低於大氣壓的任何壓力,這取決於填充製程的期望速度。在一非限制性示例中,負壓力的範圍可以在低於大氣壓的任何壓力上至120 KPa之間,例如約80 KPa。
框架86可以限定排放口114,該排放口114延伸穿過框架主體87並且與真空腔室90流體連通。因此,排放口114可提供出口,以使液體介質64作為排出的液體介質64流出真空腔室90。排出的液體介質64可以被丟棄。替代地,排出的液體介質64可以被重新使用。在一示例中,可以將一定量的顆粒62饋送到一定量的排出的液體介質64中,以產生懸浮物60而用於基板20的後續填充操作或用於不同基板20的填充操作。在一示例中,排出的液體介質64可以循環經過乾燥顆粒62的料斗(hopper)以作為物料流(stream)。料斗可以將一定量的乾燥顆粒62釋放到物料流中,從而產生懸浮物60。
儘管理解到過濾介質100可以如上所述相對於顆粒62是無孔的,但是認識到相對於一定量的顆粒62(並非進入孔26的顆粒的整體)而言可能可以是多孔的。無論過濾介質100相對於所有顆粒62或一些顆粒62是否是無孔性的,未通過過濾介質100的顆粒62都可以上述方式積聚在孔26中。
繼續參考圖6A,認識到,壓力差使得懸浮物60的對準部分設置在對準區域110的外表面99上,從而使懸浮物與相應的孔26對準。因此,在壓力差下,在對準區域中的懸浮物60可以被迫使進入相應的孔26中。此外,壓力差促使設置在影響區域112的基板20的外表面99上的懸浮物60的偏移部分流入相應的孔26。影響區域112可以在基板20的外表面99上具有圓形的形狀,或者根據需要具有任何合適的替代形狀。設置在影響區域112的懸浮物的偏移部分沿著垂直於孔26的長度的橫向方向從相應的孔26橫向偏移定位。影響區域定位於足夠靠近相應的孔26的位置,以便在來自壓力差的力下被拉入孔26中。已發現到,影響區域112基本上是球形的。然而,預見到,可以根據許多因素替代地改變影響區域112的形狀,其包括液體介質中的顆粒62的分散梯度。應認識到,可以在填充步驟46期間攪動設置在基板20的外表面99上的懸浮物60,從而保持顆粒62在液體介質64中的分散。例如,可以震動基板20、搖動基材20或者以其他方式移動基板20,以便攪動懸浮物60並使得懸浮物行進至相對應的孔26或者至影響區域112,以便被迫進入相對應的孔26中。
取決於施加到基板20的外表面99的懸浮物60的體積,懸浮物60的對準部分和懸浮物60的偏移部分的體積可足以填充孔26。因此,在一示例中,填充步驟46可以在基本上整個孔26被顆粒62填充時完成。替代地,認識到在一些示例中,懸浮物60的對準部分和懸浮物60的偏移部分的體積可能不足以在一次填充操作中填充孔26。在這種情況下,真空壓力不能將額外量的懸浮物60吸入孔26中,而在孔26中留下的顆粒62的體積小於足以從孔的第一端至孔的第二端填充孔26的基本上全部的顆粒62的體積。因此,應理解到,填充孔26的步驟46可以包括部分填充孔26和填充孔26的基本上全部。
一旦在真空壓力下將液體介質64從對準區域110和影響區域112吸入孔26中,並且在壓力差下沒有其他液體介質64可被吸入孔26中,則對孔26繼續施加壓力差將會吸入空氣通過孔26。所吸入的空氣迫使孔中的液體介質64通過由空隙限定的流動路徑而排出孔26。因為導電材料至少基本上是無孔的,所以液體介質64不會進入導電材料。相對地,液體介質64在壓力差下排出孔26。因此,在填充步驟期間施加的壓力差使得孔中的堆積顆粒62相對於液體介質64至少基本上乾燥或完全乾燥。
理解到,一旦液體介質已經離開孔26,所得的堆積的導電顆粒62就可以彼此接觸,從而限定第一填充物65的第一或初始堆積的粉末63。第一或初始堆積的粉末63可被配置為如本文所述的主體填充物。應認識到,當液體介質64已經排出孔時,顆粒62的表面電荷不再被液體介質64中和。因此,顆粒62可以彼此附聚,使得孔26中的顆粒62限定一定體積的填充顆粒。
在一示例中,填充步驟46可以包括使額外的懸浮物60進入對準區域110和影響區域112中的一或兩者的步驟。額外的懸浮物60可以增加堆積在孔26中的顆粒62的體積。例如,額外的懸浮物60可以致使孔26基本上全部被顆粒62填充。替代地,額外的懸浮物60可以將孔中的顆粒62的體積增加到小於足以基本上填充孔的顆粒62的體積,但是大於在沒有該致使步驟下變為堆積在孔26中的顆粒62的體積。
例如,現在參考圖6A和圖13A至圖13C,致使步驟可以包括搖動基板20的步驟,以在一或多個角度下來回地使基板20成各種角度。特別地,致使步驟可以包括使包含基板20的流體壓力填充設備82來回搖動的步驟。搖動步驟可以使基板20的外表面99上的懸浮物60流過外表面99。因此,一定量的懸浮物可以流入孔26的對準區域110和影響區域112中的一或兩者。當基板20連續搖動時,額外量的懸浮物60可以取代已從對準區域110和影響區域112中的一或兩者流入孔26的一定量的懸浮物。搖動構件209可以被致動以施加搖動步驟。認識到,可以通過手動地致動搖桿構件來手動地搖動基板20。替代地,真空填充設備84可以限定直接或間接支撐基板20的搖動平台,並且被配置為自動地搖動基板20。理解到,流體壓力填充設備82可以包括圍壩116,該圍壩116捕獲懸浮物60並防止在基板20搖動時懸浮物60流出基板20。在一示例中,圍壩116可以由至少一墊圈94限定。例如,至少一墊圈94可以由如上文參考圖5所述的密封第一界面102的至少一墊圈限定。圍壩116可相對於基板20以足夠的高度向上延伸,以防止在搖動基板20的步驟期間懸浮物從圍壩116溢出。
替代地,現在參考圖13D,致使步驟可以包括使懸浮物交錯流式(cross-flow)的填充到孔26中的步驟。特別地,懸浮物60可以在與孔26橫向隔開的位置處施加到基板20的外表面99。接著,可以使基板20傾斜,這使得懸浮物60流過外表面99並依次流過孔26。當懸浮物60流過第一孔26時,一定體積的懸浮物60可以流入第一孔26。接著,懸浮物60在與第一孔26相鄰的第二孔26上流動,以使一定體積的懸浮物60流入第二孔26。因此,基板20的傾斜可使懸浮物依序地流過孔26。懸浮物可以在重力下流入孔26中。在這方面,當基板20如上面關於圖13A至圖13C所述而搖動時,懸浮物可在重力下流入孔26中。替代地,傾斜基板20可以使懸浮物進入影響區域,在該區域可以將其吸入孔中。例如,當懸浮物60流過給定的孔26時,該孔可以在以上述方式由壓力差施加到懸浮物的力下用懸浮物60填充。此外,如上所述,在完成圖13A至圖13D的致使步驟之後,繼續向孔26施加真空壓力以將空氣吸入孔26中,從而至少基本上使孔26乾燥。
如圖3所示,一旦在填充孔26的步驟期間從孔26去除了液體介質,則在緊接在前的填充步驟46中吸入孔26中的顆粒62的堆積密度可以在壓實步驟50增加。因此,可以執行壓實孔中的顆粒26的步驟。在一示例中,現在參考圖8A至圖8B,可以將基板20放置在外殼118中。外殼118包括第一層壓板119a和與第一層壓板119a間隔開的第二層壓板119b,以限定內部空間124,該內部空間被尺寸化和構造以接收基板20。
特別地,第一層壓物119a可包括第一外板片120a和第一內層122a。第二層壓物119b可包括第二外板片120b和第二內層122b。第一內層122a和第二內層122b彼此面對,因此在基板20設置在內部空間中時面對基板20。從下面的描述中將理解到,第一內層122a和第二內層122b可以分別稱為第一壓實構件和第二壓實構件,其被構造成向乾燥的初始堆積的粉末63施加壓力從而進一步將乾燥的初始堆積的粉末63堆積成高度堆積的粉末77,該高度堆積的粉末77的顆粒62比當顆粒62是在填充和去除步驟46之後以及壓實步驟50之前的堆積顆粒更多地被按壓在一起。特別地,第一內層122a和第二內層122b可以具有足夠的可撓性,以延伸到相應的孔26中以堆積顆粒62。在這方面,外殼118可以被稱為軟堆積外殼。類似地,壓實步驟50可以被稱為軟壓實步驟。應理解到,在壓實步驟50之後的孔26中的顆粒62的密度可以大於在填充步驟46之後以及在壓實步驟50之前的密度。在這方面,壓實步驟50也可以被稱為緻密化步驟。
內部空間124被尺寸化和構造成在從孔26去除液體介質64的步驟之後接收基板20。因此,內層122面對基板20的相應的相對表面。外板片120相對於空氣是無孔的並且是可撓性的,並且可以圍繞內層122。因此,當第一層壓板119a和第二層壓板119b彼此熔合以使得內部空間124被完全封閉以限定外殼126時,空氣不能進入外殼126。
在一示例中,第一層壓板119a和第二層壓板119b的相應部分可以彼此密封,以便部分地限定封閉件126。接著,可以在形成封閉件126之前將基板20放置在內部空間124中,使得內表面97面對第一內層122a和第二內層122b中之一者,並且外表面99面對第一內層122a和第二內層122b中之另一者。接著,真空被施加到封閉件126的內部空間124以從內部空間124去除空氣,並且第一層壓板119a和第二層壓板119b可以彼此密封,例如被熱密封,以便在真空下限定封閉件126。當外殼118處於真空下時,內層122a和122b可以平放抵靠在基板20的內表面97和外表面99中的相應表面上,並且可以在孔26上方延伸。此外,第一內層122a和第二內層122b可以抵靠任何填充超過表面97和99中的一或兩者的過度填充的顆粒62。
因此,現在參考圖8C,可以將外殼118放置在按壓機128中,該按壓機128被配置以向外殼118施加足夠的外部壓力,該外部壓力使外殼118將初始堆積的粉末63的顆粒62緻密化。例如,按壓機128可以是將等靜壓壓力施加到層壓物的等靜壓按壓機。因此,壓實步驟50可以被稱為等靜壓壓實步驟。可以將等靜壓壓力施加到外板片120a和122a,這又將等靜壓壓力施加到內層122a和122b。等靜壓壓力可以在每平方英吋約5000磅(PSI)到約60,000 PSI的範圍內。例如,等靜壓壓力可以在每平方英吋約20,000磅(PSI)到約50,000 PSI的範圍內。在一示例中,等靜壓壓力可以在每平方英吋約25,000磅(PSI)到約40,000 PSI的範圍內。
施加於外殼118的等靜壓按壓機的壓力可以驅動內層122a和122b在等靜壓壓力下進入孔26的相對端部,從而進一步將在填充步驟46期間獲得的初始堆積的粉末63的顆粒62壓實成高度堆積的粉末77,該高度堆積的粉末77的顆粒62比堆積的顆粒62被更緊密地堆積。因此,可以說壓力使孔26中的顆粒62緻密化。特別地,等靜壓壓力驅動內層122a和122b以使堆積的粉末63緻密化。應理解到,當初始堆積的粉末進一步堆積成高度堆積的粉末時,高度堆積的粉末的顆粒所佔據的沿著孔26長度的距離相對於初始堆積的粉末的顆粒所佔據的距離來說係減少的。也就是說,顆粒62可以在孔26中縱向壓縮。
等靜壓壓力可在室溫下施加。在這方面,等靜壓按壓機可以被稱為冷等靜壓按壓機(CIP)。替代地,等靜壓按壓機可以被配置為溫等靜壓按壓機(WIP),其可以被配置為在約120℃至約250℃的溫度範圍內施加足以導致顆粒62變形並進一步緻密化的等靜壓壓力一段時間。也就是說,可以在壓實步驟期間加熱基板20和導電顆粒62。在WIP下的壓實步驟可以移動如上所述的抗附聚劑,以在當壓實主體填充物時的主體填充物和壓實最終填充物時的最終填充物時,促進相鄰顆粒62之間的金屬對金屬的接觸。
不受理論限制下,據信內層122a和122b可以使初始堆積的粉末63的外端比延伸在外端之間的初始堆積的粉末63的中間部分還要緻密化。此外,亦參考圖6B,內層122a和122b可以驅動第一填充步驟46的初始堆積的粉末63在孔26中朝孔26的中心移動。因此,如圖6B所示,可以將初始堆積的粉末63相對於孔26的總長度基本上驅動到孔26的中心。後續填充物的後續按壓步驟可以驅動所得的後續堆積的粉末79以抵靠在先前填充步驟46期間被吸入孔26中的粉末(也稱為先前粉末)。先前粉末可以由第一填充步驟和第一壓實步驟50(根據需要)中的一或兩者來限定。替代地,先前粉末可以由後續填充步驟46和後續壓實步驟50(根據需要)中的一或兩者來限定。
在一示例中,當內層122a和122b延伸到孔26的相對端中時,內層122a和122b可以向孔26的每一端施加基本上相等量的壓力。因此,相對於孔26的長度偏離中心設置的初始堆積的粉末63可以與內層122a和122b中的相應一者接觸,被驅動以朝著孔26的中心,並被按壓在內層122a和122b之間。後續初始堆積的粉末被按壓抵靠在先前按壓的高度堆積的粉末上。因此,內層122a和122b中的一者接觸先前按壓的高度堆積的粉末的外端,並且內層122a和122b中的另一者接觸後續初始堆積的粉末的外端,從而將後續初始堆積的粉末高度壓實成高度堆積的粉末。當初始堆積的粉末由內層122a和122b縱向來堆積時,應理解到,初始堆積的粉末在被堆積成高度堆積的粉末時可以徑向膨脹,從而將相應的顆粒62壓縮以抵靠在限定孔26的基板的內壁上。
內層122a和122b可以根據需要由任何合適的材料製成。在一示例中,內層122a和122b可以由黏彈性材料製成,因此被配置以進入孔26,以便壓縮設置在其中的顆粒62。例如,內層122a和122b可以將等靜壓壓力均勻地分佈在整個基板上,使得內層122a和122b符合基板20的外表面22和24並延伸到孔26中。因此,內層122a和122b可以機械性地將初始堆積的粉末63堆積成高度堆積的粉末。因此希望的是,內層122a和122b是由不黏附至顆粒62的材料製成,使得當等靜壓壓力被移去時,內層122a和122b可以從孔26移除而不將顆粒拉出孔26。在一示例中,內層122a和122b可以由麥拉(Mylar)製成。在另一示例中,內層122a和122b可以由鐵氟龍(Teflon)製成。外層板片120a和122b可以由任何合適的無孔材料製成。例如,外板片120a和120b可以由諸如鋁的可撓性金屬製成。
在一示例中,外板片120a和120b可以根據需要包括塗覆在它們相應的內表面上的熔合材料121,例如麥拉。熔合材料121自身可以熔合以形成真空封閉件126。內層122a和122b可以與外板片120a和120b分開,並且可以放置在外板片和基板20之間。替代地,內層122a和122b可以根據需要內襯在外板片120a和120b上。
因此,應理解到,封閉件126中的真空足以使內層122a和122b(單獨或與過度填充物結合)平靠在內表面97和外表面99上。因此,應認識到,在如本文所述的均勻地將等靜壓壓力直接地或是間接地通過外層施加到內層122a和內層122b之前,可以考慮使用任何合適的裝置,來使得內層122a和內層122b(單獨或是與過填充物結合)平靠在內表面97和外表面99上。因此,內層可以稱作壓實構件,其被配置以受驅動至基板20的孔26中,以便將初始堆積的粉末63堆積成設置在孔26中的高度堆積的粉末。
現在參考圖3和圖6B,一旦從壓實構件移除等靜壓壓力,則完成了增加堆積密度50的步驟。一旦已經完成增加堆積密度的步驟,則第一填充和壓實程序55同樣已經完成。然而理解到,在某些示例中,可以省略步驟50。取而代之的是,可以在步驟53執行按壓基板20的步驟以堆積顆粒62,如下文更詳細地描述。在另外其他示例中,步驟50和53皆可在方法40期間執行。此外,應理解到,可以分別在步驟46的填充孔的複數個連續迭代之間的複數個實例處執行等靜壓地按壓顆粒62的步驟。
參照圖6B至圖7C,認識到在一些示例中,在第一填充步驟46之後以及可選地在第一壓實步驟50之後的顆粒62可以限定僅沿著孔26的部分延伸的主體填充。在其他示例中,主體填充物可沿著基本上整個孔26延伸。當主體填充物僅沿著孔的部分延伸時,顆粒62佔據孔26的長度可以小於孔26的整個長度,從而限定從主體填充物至基板20的第一表面22和第二表面24中的每一個所測量到的縱向距離。如果每個距離皆大於預定距離,則執行後續的程序55以用額外的主體填充物來填充孔26直到距離達到預定距離為止。如果每個距離小於或等於預定距離,則最終填充物可以從主體填充物引入孔26中而分別至孔26的第一端和第二端。可以在執行填充步驟46之後決定距離。替代地,可以在執行壓實步驟50之後決定距離,該壓實步驟50壓實最終填充物,並且進一步壓實最終填充物以抵靠在先前壓實步驟期間可能已經被壓實的主體填充物。
又替代地,認識到在一些示例中,主體填充物的顆粒62可以在第一壓實步驟50之後從孔26的第一端延伸到孔的第二端。因此,主體填充物可以基本上從基板20的第一表面22延伸到基板20的第二表面24。例如,主體填充物可以從孔26延伸超過基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者。因此,單一填充步驟46可以填充孔26,使得導電顆粒62連續地延伸穿過孔並且可以從孔延伸超過基板20的第一表面22和第二表面24中的每一者。從下面的描述中將理解到,在下面更詳細描述的按壓步驟53期間,顆粒62隨後可以在孔26內部被壓實,並且抵靠在第一表面22和第二表面24中的一或兩者上。
在一示例中,預定距離的範圍可以從約1微米到約30微米。在一示例中,範圍可以從約1微米到約20微米。例如,範圍可以從約1微米到約10微米。例如,範圍可以從約2微米到約6微米。在一示例中,預定距離的範圍可以是孔26的總長度的約0.5%到孔26的總長度的約25%。例如,範圍可以是孔26的總長度的約0.5%到孔26的總長度的約20%。例如,範圍可以是孔26的總長度的約0.5%到孔26的總長度的約15%。例如,範圍可以是孔26的總長度的約0.5%到孔26的總長度的約10%。例如,範圍可以是孔26的總長度的約0.5%到孔26的總長度的約5%。例如,範圍可以是孔26的總長度的約1%到孔26的總長度的約4%。
當距離已經達到預定大小或預定範圍的大小時,可以執行至少一最終程序55的填充和按壓步驟。因此,如圖9B所示,在最終程序55的最終填充步驟46期間進入孔26的顆粒62可以被稱為最終填充物。最終填充物意旨佔據從主體填充物延伸至孔26的第一終端和第二終端的孔26的部分。當孔26是穿孔時,最終填充物意旨從主體填充物延伸到基板20的第一表面22和第二表面24中的每一者。主體填充物的顆粒62可以由第一顆粒62a限定,該第一顆粒62a被配置為並且旨在沿著孔26的大部分長度延伸。最終填充物的顆粒62可以由第二顆粒62b限定,但是理解到,也可以考慮其他大小的顆粒而用於最終填充物。因此,在一示例中,孔26可以被主體填充物和最終填充物兩者填充。
如圖9A所示,當每個距離都大於預定距離時,以上述方式執行後續填充步驟46,以便從後續填充步驟46的後續填充物67產生初始堆積的粉末63。後續的填充步驟46可以是主體填充步驟。如圖9B所示,後續的壓實步驟50(如果被執行)可以從後續的填充物67中產生高度堆積的粉末77。與第一填充步驟以及可選的第一壓實步驟50之後的粉末相比,高度堆積的粉末可以被更多地堆積。因此,如以上參考第一填充步驟所述,後續的填充步驟在步驟46開始,由此以相對於第一填充步驟的上述方式執行後續的填充步驟46,如圖9A所示。特別地,以上述方式將基板20的內表面97抵靠過濾介質100而放置。
參照圖9A,第一填充物65的高度堆積的粉末77可以提供插塞95,該插塞95允許空氣和液體介質64通過,但是不允許第一顆粒62a通過。特別地,當孔26中的顆粒62限定上述的單峰分佈70時,顆粒62限定空隙66。替代地,當第一填充物65的顆粒62限定雙峰分佈72時,則顆粒62可以分別限定如上面所述的第一雙峰空隙66和第二雙峰空隙75。又替代地,當第一填充物65的顆粒62限定三峰分佈73時,則顆粒62可以分別限定如上面所述的第一三峰空隙66、第二三峰空隙75和第三三峰空隙69。認識到,在某些示例中,第一填充物65的空隙的大小可以小於第一顆粒62a的大小。因此,可以說插塞95在孔26中限定了相對於第一顆粒62a而言無孔的內部過濾件。插塞95可以由高度堆積的粉末77限定,或者可以由在第一填充步驟46期間被吸入孔26中的第一顆粒62a限定。內部過濾件的空隙足夠大,以便相對於流體和空氣而言是多孔的。因此設想到,在後續的填充步驟46中流入孔26的顆粒62被由第一顆粒62a限定的內部過濾件防止,以免於行進通過孔26而至位於基板20下方的過濾介質100。然而,仍然可能希望包括過濾介質100作為阻隔物,以保護支撐構件108(參見圖5)免於可能仍然流過孔26的雜散顆粒的影響。在一些示例中,後續的壓實步驟的過濾介質100可以比第一壓實步驟的過濾介質100更粗糙。
現在參照圖9A,應理解到,在第一後續填充步驟46期間,基板的內表面97可以由在緊接在前的填充步驟(可為如所示的第一填充步驟或者為後續填充步驟)期間限定內表面97的第一表面22和第二表面24中的其中一者的相同該者來限定。類似地,外表面99可以由在緊接在前的填充步驟期間限定外表面99的第一表面22和第二表面24中的相同者來限定。替代地,基板20可以相對於緊接在前的填充步驟而翻轉,使得內表面97由第一表面22和第二表面24中的另一個來限定。類似地,基板20可以相對於緊接在前的填充步驟而翻轉,使得外表面99由第一表面22和第二表面24中的另一者來限定。
因此,在第一後續的填充步驟期間,真空壓力可以如同緊接在前的填充步驟,使得懸浮物60流入孔26的第一端和第二端的相同者。替代地,可以翻轉基板20,使得真空壓力使懸浮物60流入孔26的第一端和第二端的相對一者。
如圖9A所示,可以執行第一後續填充步驟46,使得第一後續填充步驟46的後續填充物67的後續堆積的粉末79使孔26過度填充。也就是說,隨後堆積的粉末79的顆粒62被填充超過第一表面22和第二表面24中的一者。然而,認識到,後續的壓實步驟50(如果被執行)將後續堆積的粉末79堆積成後續高度堆積的粉末。因此,被後續高度堆積的粉末所佔據的沿著孔26長度的距離相對於在後續的填充步驟46之後但是在後續的壓實步驟50之前的後續堆積的粉末79而言為減小。也就是說,顆粒62可以在後續的壓實步驟50期間(如果被執行)縱向壓縮。因此,即使在壓實之前顆粒62被過度填充(意指延伸填充超過第一表面22和第二表面24中的一或兩者),也認識到,由在後續的壓實步驟50之後的後續填充物67所限定的後續高度堆積的粉末可以相對於基板20的相應外表面凹進,如圖9B中所示,從而界定上面所描述的距離。
一旦如圖9A所示已經在孔26的一端執行第一後續的填充步驟46以限定後續堆積的粉末79,則後續堆積的粉末67可以根據需要在步驟50後續堆積成高度堆積的粉末77,如圖9B所示。因此,導電材料可以包括多個區域的高度堆積的粉末77,這些區域沿著孔以及沿著所得的通孔彼此間隔開。替代地,可以省略壓實步驟50,使得至少延伸到(並且可能超過)孔26的一端的顆粒62可以保留為後續堆積的粉末79而沒有被高度堆積。接著,如圖9B所示,可以相對於圖9A翻轉基板20,並且可以在孔26的相對端執行第二或相對的後續填充步驟46,以限定第二或相對後續堆積的粉末81,該後續堆積的粉末81延伸並可能超過孔26的相對端。接著,可以根據需要執行相對後續的壓實步驟50,以根據需要將相對的後續堆積的粉末81堆積成高度堆積的粉末77。因此,第一填充物65的第一或初始堆積的粉末63可以設置在後續堆積的粉末79和相對的後續堆積的粉末81之間。第一或初始堆積的粉末63、後續堆積的粉末79以及相對的後續堆積的粉末81中的任何一或多個至全部可以根據需要限定高度堆積的粉末77。如圖9C所示,第一填充物65和後續填充物67的顆粒62可以結合以限定主體填充物130。
現在參考圖9C和圖12A,當上述距離是在預定距離之內時,可以在孔26的每一端執行最終填充步驟46。也就是說,可以在孔26的第一端執行第一最終填充步驟46,使得懸浮物的第二顆粒62b從主體填充物延伸到第一表面22,並且在某些情況下超過第一表面22。隨後,如下面更詳細地描述的,可以翻轉基板20以執行第二最終填充步驟,由此懸浮物的第二顆粒62b從主體填充物延伸到第二表面24,並且在某些情況下超過第二表面24。
因此,可以包括第一最終填充步驟和第二最終填充步驟的至少一個最終填充步驟46可以根據需要使用第二懸浮物60b。第二懸浮物60b的顆粒62b可限定最終填充物。替代地,第一懸浮物60a可以用於最終填充步驟46。因此,雖然下面結合第二懸浮物60b描述了最終填充步驟46,但是該描述可以等同地應用於第一懸浮物60a。最終填充步驟46可以在第一填充步驟46之後或在一或多個後續填充步驟46之後執行。又替代地,如果第一填充步驟46使顆粒62延伸超過基板20的第一表面22和第二表面24,並且省略壓實步驟50,則可以省略最終填充步驟46。
在最終填充步驟期間使用的懸浮物60可以根據需要由第二懸浮物60b或任何合適的替代懸浮物限定,以產生最終堆積的粉末132。在第一最終填充步驟46期間,可以在孔26的一端填充第一最終懸浮物60,以限定第一最終填充物。真空力可以由上述方式排出懸浮物60的液體。在第二或相對的最終填充步驟46期間,可以在孔26的相對端處填充第二或相對的懸浮物60,以限定第二最終填充物,由此真空力可以排出懸浮物60的液體。如上所述,最終填充物的顆粒62可以由第二懸浮物60b或第一懸浮物60a限定。第一最終填充物可以被過量填充在孔26中,從而被填充超過基板20的外表面99,該外表面99可以由外部的第一表面22或外部的第二表面24限定。第一最終壓實步驟50可接著根據需要被施加到第一最終填充物,以將最終堆積的粉末132堆積至最終填充物134的高度堆積的粉末77,如圖12B所示。在這方面,理解到,在壓實步驟之前和在壓實步驟之後中的一者或兩者,最終填充物134的高度堆積的粉末77可以相對於孔26被過度填充。
接著,可以翻轉基板20,並且第二或相對的最終填充步驟可以用第二最終懸浮物填充孔的相對端,從而在孔26的相對端產生相對的最終堆積的粉末或第二最終填充物。第二最終懸浮物的顆粒可以在步驟50堆積以產生圖12B所示的最終填充物134的高度堆積的粉末,該粉末基本上是平坦的和/或基本上與第一表面22和第二表面24齊平。認識到,本文「平面的且與第一表面22和第二表面24齊平」中的術語「基本上」可以在完美的平面並且完美地齊平之中存在微小的變化,然而本領域技術人員能將其理解為用於未來圖案化且後續使用的目的。替代地,如上所述,可以省略壓實步驟50。可替代地,如果在壓實步驟50中沒有堆積第一最終填充物,則可以在第二或相對的最終填充步驟46之後執行壓實步驟50,以便從第一和第二填充步驟46的最終堆積的粉末產生高度堆積的粉末。最終填充物的相對堆積的粉末77同樣可以在最終填充步驟46之後並且根據需要進一步在壓實步驟之後被過度填充在孔26中。
認識到,無論是否在步驟50堆積,堆積的主體填充物130和堆積的最終填充物134都可以結合以限定通孔34的導電填充物35。因此,可以說導電填充物35由導電材料限定。
一旦執行了最終壓實步驟,就可以從基板20去除過量的顆粒。在這方面,可以說第一最終填充物從主體填充物延伸到基板20的第一表面22,並且可以被過度填充,使得多餘的第一最終填充物延伸超過第一表面22。替代地或附加地,第二最終填充物從主體填充物延伸到基板20的第二表面22,並且可以被過度填充,使得多餘的第二最終填充物延伸超過第二表面24。因此,過量的第一最終填充物和過量的第二最終填充物中的一或兩者都可以在最終壓實步驟之後並且在燒結顆粒之前被去除,從而基本上平坦化第一和第二最終填充物。例如,可以驅動細棒橫跨基板20的第一表面22以去除過量的第一最終填充物,並且橫跨基板的第二表面24以去除過量的第二最終填充物。細棒的硬度可以大於最終填充物的硬度並且小於基板的硬度。在一示例中,細棒166可以是橡膠細棒。在另一示例中,細棒可以是鐵氟龍細棒。接著,孔26中的顆粒62可以被基本上非緻密化地燒結以產生導電通孔34,如下面所更詳細描述的。
認識到,第一填充物65的高度堆積的粉末77(如果適用的話)的孔26中顆粒62的密度大於第一填充物65的初始堆積的粉末63的孔中顆粒62的密度。進一步認識到,後續填充物67的高度堆積的粉末77(如果適用的話)的孔26中顆粒62的密度大於後續堆積的粉末65的孔中顆粒62的密度。類似地,認識到,最終填充物134的高度堆積的粉末77(如果適用的話)的孔26中顆粒62的密度大於最終堆積的粉末132的孔中顆粒62的密度。
現在參考圖10,認識到,可以通過後續用顆粒62填充孔的一側、翻轉基板20並且後續用顆粒填充孔的相對側來執行後續填充步驟46,而不會在第一後續填充步驟46之後壓實在步驟50的顆粒。接著,壓實步驟50(如果被執行)可以將第一和第二後續填充的顆粒62同時堆積在孔26的兩端。
在這方面,真空設備84可以限定懸掛式真空設備85。特別地,懸掛式真空設備可以如以上關於圖5的真空設備84所描述的那樣構造。然而,懸掛式真空設備85的墊圈94可延伸横跨在擱架96與支撐構件108之間的界面。墊圈94可與支撐構件108的外表面間隔開。因此,基板20可以被放置到墊圈94的外表面上。因此,限定孔26的基板20的對準區域可以懸掛在支撐構件108上方。因此,可以在基板20和支撐構件108之間限定空氣間隙136。特別地,基板20和支撐構件108可以沿著與孔26的延伸相同的方向彼此間隔開。
空氣間隙136可足以容納在最終填充步驟46期間產生的粉末顆粒62的過量填充,使得面向支撐結構108的過量填充不與支撐結構108接觸。如上所述,當液體介質64已經排出孔時,剩餘的顆粒62可以被稱為乾燥堆積的粉末。此外,因為顆粒62的表面電荷不再被液體介質64中和,所以顆粒62可以彼此附聚。因此,在被堆積成高度填充的粉末之前,附聚的顆粒不會從孔26中掉出並進入空氣間隙136中。如果需要,可以將過濾介質100放置在支撐構件108上方,以保護支撐構件108免受在填充步驟46期間通過孔26逸出的任何雜散的顆粒62影響。過濾介質100可以根據需要橫跨支撐構件108延伸並進入墊圈94和支撐構件108之間的界面。
在操作期間,參考圖11,至少一個墊圈將在基板20與支撐構件108之間或者在基板20與過濾介質之間的第一界面102相對於其間的氣流來密封。至少一個墊圈可進一步將在支撐構件108和擱架96之間的第二界面相對於其間的氣流來密封。墊圈94可以在上述排除區域支撐基板20的周邊。此外,墊圈94或其他輔助支撐構件的部分可以在支撐構件108和基板20之間延伸,以支撐基板20的中間區域,該中間區域很可能經受來自施加負壓力所提高的力。
懸浮物60被施加到基板20的外表面99,直到孔26的相應端部被如上所述的顆粒填充為止。液體介質64以上述的方式從孔26排出。接著,翻轉基板,使得先前的內表面97現在限定外表面99,並且懸浮物被再次施加到外表面99,並且相應的孔填充有顆粒。如果後續的填充製程是主體填充製程,則可以填充第一和相對後續堆積的粉末兩者,而不執行在填充第一後續堆積的粉末和填充相對隨後堆積的粉末的步驟之間的壓實步驟50。接者,可以上述的方式根據需要在步驟50堆積基板20。壓實步驟50可以使第一後續堆積的粉末和相對後續堆積的粉末都被堆積成相應的高度堆積的粉末。替代地,可以省略後續填充製程的壓實步驟50。又替代地,如果後續的填充製程是最終填充製程,則可以填充第一和相對最終堆積的粉末兩者,而不執行在填充第一最終堆積的粉末和填充相對最終堆積的粉末的步驟之間的壓實步驟50。在最終填充步驟46之後,可以上述方式在步驟50堆積基板20,這使得第一最終堆積的粉末和相對最終堆積的粉末都被堆積成相應的高度堆積的粉末77,如圖12A所示。
因此,認識到,在步驟50的壓實顆粒62之前,可以使用懸掛式真空設備85而用第一和第二或相對的後續堆積的粉末填充孔26。如果執行壓實步驟50,則可以在步驟50期間將第一和相對後續堆積的粉末同時填充成高度堆積的粉末。替代地,如上所述,可以省略壓實步驟50。替代地或附加地,設想到,在執行最終壓實步驟50之前,可以使用懸掛式真空設備85而用第一和相對後續堆積的粉末填充孔26。最終壓實步驟50可以將第一和相對最終堆積的粉末兩者堆積成高度堆積的粉末。替代地,如上所述,可以省略最終壓實步驟50。
替代地,參考圖12C,在完成最終填充步驟46之後,可以省略壓實步驟50。當從方法40中省略壓實步驟50時,孔26中的顆粒62可以基本上從第一表面22延伸到第二表面24。在一些示例中,在完成一或多個填充步驟46之後,顆粒62可以延伸超過第一表面22和第二表面24。此外,在完成一或多個填充步驟之後,以及當將要執行燒結步驟52(見圖3)時,在孔26中的高度堆積的粉末77的區域可以沒有顆粒62。
現在參考圖19A,儘管在上述示例中將填充步驟46描述為誘發空氣壓力以將懸浮物60驅使到孔中,但是認識到,可以根據許多其他示例執行填充步驟46。例如,離心機150可提供將顆粒62驅使或吸入懸浮物60的力。在一示例中,孔26可以是上述類型的穿孔。因此,促使顆粒62流入孔26的力可以是離心力。離心機150可包括可旋轉的輪轂152、至少一箕斗156(例如多個箕斗156)以及在輪轂152和箕斗156之間延伸的臂154。
如圖19B所示,可以將基板20放置在箕斗156中,以使基板20由箕斗156的遠端壁158支撐。因此,基板20的內表面97面對箕斗156的遠端壁158,並且基板20的外表面99背向遠端壁158。內表面97可以由第一表面22和第二表面24中的一者限定。外表面99可以由第一表面22和第二表面24中的另一者限定。內表面97可被放置以抵靠在箕斗156內部的遠端壁158的對應支撐表面157上。箕斗156的支撐表面157可以是平坦的並且由合適的材料製成,該材料將允許基板20後續地從內表面157移除,而不會將設置在孔中的顆粒拉出。替代地,可以將輔助支撐構件160放置在基板20和內表面157之間的箕斗156中。支撐構件160可限定支撐表面,使得基板20的內表面97被放置以抵靠在支撐表面上。支撐構件160可以根據需要由任何合適的材料製成,例如玻璃,其可以被塗覆以防止支撐構件160黏附至基板20的顆粒。內表面157或支撐構件160可以密封基板20的內表面97,以防止顆粒62在基板20的內表面97與支撐表面之間的界面處從孔26排出。在一些示例中,認識到,孔可以是與穿孔相對的盲孔。因此,離心機150可以使顆粒通過盲孔的開口端流入盲孔,從而以本文相對於穿孔所述的方式填充盲孔。
如圖19B所示,懸浮物60可接著被施加至在箕斗156中的基板20的外表面99,使得懸浮物覆蓋外表面99的至少一部分。如上所述,在將懸浮物施加到箕斗156中的基板20之前,可以對懸浮物60進行超聲處理或以其他方式攪拌,以將顆粒62分散在液體介質64中。
箕斗156可以第一取向定向,使得內表面157可以基本上水平地取向,使得懸浮物60不會滑出基板的外表面或以其他方式從箕斗傾倒出來。接著,參考圖19C,箕斗156可樞轉地附接到臂154。因此,當箕斗156圍繞輪轂152旋轉時,箕斗156可從第一取向樞轉到第二取向,由此內表面157基本上垂直地取向,或基本上垂直於第一取向。離心機150可以使箕斗156根據需要以任何合適的速度圍繞輪轂152旋轉。例如,離心機150可以由根據需要施加任何合適的G力的速度旋轉,以將顆粒62驅動到孔26中。例如,G力可以在約100 G到約15,000 G之間。在一示例中,G力可以為約6,000 G。
如圖19D所示,認識到,顆粒62的比重明顯高於液體介質64的比重。結果,施加到懸浮物60的離心力使顆粒62將液體介質64從孔26中移出並流入孔26中。孔26中的顆粒62在離心力下彼此堆積,從而產生堆積的粉末162。然而,由於液體介質64殘留在堆積的粉末162的顆粒之間的空隙中,因此堆積的粉末162可以被稱為濕堆積的粉末。在完成離心操作之後,一定體積的殘餘液體介質64可以保留在基板20的外表面99上。如圖19D所示,懸浮物60的固體含量可以大於填充孔26的固體的體積,以使殘留的液體介質64可以包含一定量的顆粒62。然而,在填充操作之後的基板20外部的殘留液體介質64中的顆粒62的濃度小於在操作離心機150之前的懸浮物60的顆粒濃度。替代地,可以計算出懸浮物60的顆粒含量以在離心操作期間填充孔26,使得基本上沒有顆粒62殘留在殘餘液體介質64中。一旦孔26已經被堆積的粉末162填充,就停止離心操作,並且可以將殘留的液體介質從基板20上乾燥下來,或者以其他方式從基板20上去除。
接著,可以去除設置在孔26中的液體介質64。例如,可以將基板20接著放置在任何適當溫暖的環境中以使液體介質蒸發。替代地或附加地,可以迫使空氣通過孔26,以便從孔26去除液體介質。應理解到,在一示例中,當利用離心機150執行填充製程時,填充製程46可以是無刷的(brushless)。也就是說,方法40可以省略沿著基板20的外表面刷掉或以其他方式帶入任何結構的任何步驟,以便在填充步驟46之後從基板20的外表面99強行去除過量的導電材料。替代地或附加地,參考圖9E,在已經從孔26去除液體介質64之前或之後,可以執行一步驟以從基板20的外表面99去除殘留的液體64。例如,任何合適的細棒103可被驅動以横跨基板20的外表面99以去除包含顆粒62的殘留液體64。細棒103可以根據需要而由不會將導電顆粒從孔26中拉出的任何材料製成。例如,鐵氟隆或鎳細棒可以是特別合適的。替代地,如果殘留液體介質64沒有顆粒62,則可以上述方式去除殘留液體介質64,而無需使用細棒103。
在已經用離心機執行填充步驟46之後,可以執行壓實步驟50。在一示例中,可以在從基板20的外表面99去除殘留的液體介質64和顆粒62之後執行壓實步驟50。特別地,可以將基板20放置在外殼118內部,並且可以按照以上相對於圖8A至8B描述的方式從外殼118去除空氣,並且基板20可以在如上面關於圖8C所述的按壓機128中被按壓。壓實步驟50可以進一步將顆粒62堆積在孔26中,從而如上所述產生具有乾燥的高度堆積的粉末的主體填充物。
替代地,可以在不先從外表面99去除殘留的液體介質和顆粒62的情況下執行壓實步驟50。不受理論限制,據信,如果不先除去殘餘液體介質64和顆粒62,則在完成壓實步驟50之後基板20從封閉件移除時,可以通過黏附到內層122a和122b從基板上除去大部分或基本上全部的殘餘液體介質64和顆粒62。替代地,如上所述,在已經用離心機執行填充步驟46之後,可以省略壓實步驟50。
在一示例中,在使用離心機進行填充步驟46之後,認識到,所得的顆粒62的至少一填充物可以沿著孔26的整個長度從孔的第一端延伸到孔26的第二端。在一示例中,第一顆粒62a的主體填充物可沿著孔26的整個長度延伸。替代地,在離心力下的第一填充步驟46可以將多個第二顆粒62b引入孔26中,以限定從外表面99進入孔26的最終填充物。因此,該步驟將第一最終填充物引入孔26中。離心力使顆粒流向內表面97,並在孔26中朝著外表面99積聚。因此,第一最終填充物延伸至內表面97,該內表面可以由基板20的第一表面22限定。接著,在離心力下的第二填充步驟46可以將多個第一顆粒62a從外表面引入孔26中,以限定從第一最終填充物朝向第二表面24延伸的主體填充物。因此,該步驟將主體填充物引入孔26中。間隙可以在孔中從主體填充物到外表面99所限定,該外表面99可以由基板20的第二表面24所限定。因此,在第二填充步驟之後,在離心力下的第三填充步驟可以將多個第二顆粒62b引入孔中作為第二最終填充物。因此,該步驟將第二最終填充物引入孔26中。第二最終填充物可以從主體填充物延伸到第二表面24。理解到,壓實步驟50可以在第一填充步驟之後並且在第二填充步驟之前被施加到孔26中的顆粒。替代地或附加地,壓實步驟50可以在第二填充步驟之後並且在第三填充步驟之前被施加到孔中的顆粒。替代地,可以執行單一填充步驟,其基本上用第二顆粒62b填充孔。
在一些示例中,第一填充步驟可以包括使用上述類型的氣體壓力差將主體填充物的第一顆粒62a引入孔中的步驟。接著,第一和第二最終填充物可以在離心力下被引入孔中。例如,在離心力下的第一最終填充步驟可迫使第一顆粒62a進入孔中,以使它們從主體填充物基本上延伸到基板的第一表面。在離心力下的第二最終填充步驟可迫使第一顆粒62a進入孔中,以使它們從主體填充物基本上延伸到基板的第二表面。當例如孔中的主體填充物已變得基本上無孔的且因此不適合氣體壓力差填充時,如將在下面更詳細描述的,一或多種金屬可以沉積到主體填充物的空隙中,這可以降低主體填充物的孔隙率。
壓實步驟50可以使間隙從第一顆粒62a延伸到第二表面24。替代地,可以將引入孔中的第一顆粒62a的體積預定為小於孔26中未被顆粒佔據的體積。因此,第二填充步驟可以在執行壓實步驟50之前、或不執行壓實步驟50下,限定間隙。替代地或附加地,壓實步驟50可以在第三填充步驟之後被施加到孔中的顆粒。所得的孔包括孔中的主體填充物、從主體填充物延伸到基板20的第一表面22的第一最終填充物以及從主體填充物延伸到基板的第二表面24的第二最終填充物。
如果需要,可以在將至少一填充物引入孔26的步驟中使基板20振動。例如,可以在施加第一填充步驟的離心力的製程中使基板20振動,以促使第二顆粒62b進入孔26。替代地或附加地,可以在施加第二填充步驟的離心力的製程中使基板20振動,以促使第一顆粒62a進入孔26。替代地或附加地,可以在施加第三填充步驟的離心力的製程中使基板20振動,以促使第二顆粒62b進入孔26。
此外,顆粒62可以延伸超過基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者。例如,在離心力下執行填充步驟46之前,內表面97和面對內表面97的支撐構件160的表面中的一或兩者可以用懸浮物60預先塗覆,從而在內表面97產生過度填充。預塗覆的懸浮物60可以包括第二顆粒62b。因此,包括第二顆粒62b的第一最終填充物可以被過度填充在孔26中,並且因此可以相對於內表面97(或第一表面22)延伸出去。又替代地,在離心力下執行填充步驟46之前,可以將隔離構件(stand-off member)設置在支撐構件160和內表面97之間。隔離構件可以在內表面97和支撐構件160之間限定間隙。因此,顆粒可以在離心力下被迫使進入內表面97和支撐構件160之間的間隙中。因此,單一填充步驟46可以填充孔26,使得導電顆粒62連續地延伸穿過孔並且可以被過度填充,以使得它們延伸超過基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者。在一示例中,隔離構件可以由犧牲層限定,該犧牲層沉積在基板20上,並且可以在完成填充製程之後從基板上去除。例如,犧牲層可以由光阻劑或任何合適的替代犧牲材料限定。
替代地,如圖18A所示,基板20可以在限定第一表面22的基板20的第一側中限定溝槽170。溝槽具有在第一表面22的第一部分的基部171。溝槽170形成在第一表面22的第二部分中。因此,基底171從第一表面22的第二部分朝向第二表面24偏移。因此,孔26的第一端(以及所得的通孔)可以終止於溝槽170,特別是溝槽170的基底171。因此,孔26(以及所得的通孔)通向溝槽170。第一表面22的第二部分可以放置以抵靠在上述的支撐表面上。因此,第一表面22的第一部分可以與支撐表面間隔開,從而在第一表面22的第一部分和支撐表面之間限定間隙。間隙可以由溝槽170限定。因此,第一填充步驟可以使第二顆粒62b進入溝槽170。例如,第二顆粒62b可以基本上填充溝槽170。因此,基板20可以包括在溝槽170中的電性導體,該電性導體與所得的通孔電性連通。
應理解到,溝槽170可以是基板20的第一溝槽,並且基板20可以限定第二溝槽,該第二溝槽以如上與第一溝槽相關的方式來配置,但是位於基板20的相對的第二側。因此,第二溝槽可以具有第二基底,該第二基底限定了第二表面24的第一部分。第二溝槽形成在第二表面24的第二部分中。因此,第二基底從第二表面24的第二部分朝向第一表面22偏移。因此,孔26的第二端(以及所得的通孔)可以終止於第二溝槽,特別是終止於第二溝槽的基底。因此,孔26(以及所得的通孔)通向第二溝槽。在上述第三填充步驟期間,第二顆粒62b可以從第二表面24被驅動到第二溝槽和孔26中。也就是說,第三填充步驟可以使第二顆粒62b進入第二溝槽和孔26。例如,第二顆粒62b可以基本上填充第二溝槽。因此,基板20可以在第二溝槽中包括電性導體,該電性導體與所形成的通孔電性連通。
雖然間隙可以如上所述由基板20中的溝槽限定,但是理解到,可以替代地或附加地在支撐構件中限定溝槽。支撐構件中的溝槽可以限定從支撐表面凹進並且與基板20的孔26的第一端對準的基底。因此,間隙可以由基板20的第一表面22和支撐構件中的溝槽的基底限定。結果,在第一填充步驟期間,第一最終填充物的部分從基板20的孔26延伸到支撐結構的溝槽中。
替代地或附加地,基板20可以被翻轉,使得內表面97現在是外表面99,而外表面99現在是內表面97。接著,可以重複在離心力下的填充步驟46以作為在離心力下的後續填充步驟。因此,在第一填充步驟中離心力150迫使顆粒基本上從第一表面22進入孔26中的情況下,在離心力下之後續的填充步驟期間,離心力現在可以基本上從第二表面24將顆粒推入孔26中。
在完成在離心力下的一或多個填充步驟46之後,顆粒62可以在下面更詳細描述的按壓步驟53期間在孔26內部被後續地壓實並抵靠在第一表面22和第二表面24上。
如果執行壓實步驟50,則所得的高度堆積的粉末佔據孔26的長度可以小於孔的整個長度,從而限定了從主體填充物到基板26的第一表面22和第二表面24所測量的縱向距離,如同上面所述的。如果距離大於如上所述的預定距離,則可以根據需要使用真空設備84、懸掛式真空設備85和離心機中的一或多個,來描述至少一種上述類型的後續主體填充步驟46。應理解到,用真空設備84和離心機150中的一或兩者以第一和相對後續堆積的粉末填充孔包括在步驟46填充第一後續堆積的粉末。接著,另一後續程序55包括在步驟46填充相對後續堆積的粉末。替代地,如上所述,懸掛式真空設備85可用於依序填充第一和相對的粉末。壓實步驟50可以根據需要在一或多個上至全部的填充步驟46之後執行。替代地,可以省略壓實步驟50。一旦每一個距離等於或小於預定距離,就執行上述類型的最終填充步驟46。
現在參考圖20A至圖20F,可以通過對顆粒62施加靜電力而驅使顆粒62流入孔26中來執行填充步驟46。特別地,靜電填充裝置200被配置以對懸浮物60施加靜電力,該靜電力驅使顆粒流入孔26中。
如圖20A所示,基板20的區域可以被燒蝕,例如雷射燒蝕,以限定弱化區域202,該弱化區域202可以在之後的步驟中被隨後去除以限定孔26。如圖20B所示,可以將導電層204施加到基板20的內表面97。例如,導電層204可以是金屬性層。在一示例中,金屬性層可以被濺射到基板20的內表面97上。接者,如圖20C所示,可以將非反應性遮罩206施加至導電層204。例如,非反應性遮罩206可以是光阻劑或其他合適的材料。接著,可以蝕刻燒蝕區域以產生孔26。在這方面,儘管孔是示出為圓錐形的,但是應理解到,本文所述的所有孔26(以及因此所得的導電通孔34)可以根據需要以任何方式成形。例如,孔26可以是基本上圓柱形的。替代地,孔26可以是錐形的。例如,孔可以從外表面99至內表面97向內漸縮。替代地,孔可以從外表面99至內表面97向外漸縮。孔26可以根據需要限定任何合適的形狀。應進一步理解到,本文中所有示例中所述的基板20可以根據任何合適的可用方法來製造,包括雷射燒蝕和隨後的蝕刻以形成孔26。
如圖20D所示,可以將懸浮物60施加到基板20的外表面99,以覆蓋上述的外表面99的至少一部分。導電層204可以具有與顆粒62的電荷相反的電荷。例如,顆粒62的電荷可以由上述的Zeta電位限定。導電層204可以具有表面電荷。替代地,導電層204可以電性連接到將電荷施加到導電層204的電極。在一示例中,導電層204可以限定負電荷,且顆粒62可帶正電荷。液體介質64可以是任何適當的液體,其不會相對於懸浮物60外部的帶相反電荷的導電層204的吸引而中和顆粒62的表面電荷。替代地,可以將顆粒62設置成糊狀。替代地或附加地,可以將電荷施加到與導電層204的電荷相反的顆粒上。
在操作期間,導電層204可以靜電吸引顆粒62以流入孔26中,並且移動設置在孔26中的液體介質64。因此,顆粒62可以限定上述類型的濕堆積粉末。接著,可以使孔26乾燥。認識到,在一示例中,與電荷相關的力可以填充孔26的整個長度,如圖20E所示。電荷可以進一步將顆粒62堆積在孔26內。在另一示例中,顆粒62可以上面關於壓實步驟50所述的方式堆積。理所當然地,如上面所述,可以省略壓實步驟50。應理解到,設置在孔26中的包括第一顆粒62a和第二顆粒62b中的一或兩者的顆粒62可以接觸從第一表面22延伸到第二表面24的基板20的內表面,以便在填充步驟之後至少部分地限定孔26,其無論填充步驟是否是在壓力差、離心力或靜電力下執行的。
如果執行壓實步驟50,則應理解到,內層122a和122b中之僅有一者(參見圖8A至圖8B)進入基板20的外表面99處的孔26。內層122a和122b中的另一者可以抵靠在導電層204上。替代地,可以去除導電層204,並且內層122a和122b中的另一者可以在內表面97處進入孔26。一旦完成壓實步驟50,或者如果省略壓實步驟50,則可以執行最終填充步驟(單獨或與一或多個後續填充步驟結合)。一或多個後續填充步驟和最終填充步驟(如果執行)可以本文所述的方式執行。應理解到,導電層204可以限定用於重新分佈層(RDL)的濺射層,如下面更詳細描述的。替代地,如圖20F所示,可以去除導電層204。認識到,該方法旨在與基板20上常見類型的大量的孔一起使用。導電層204可以覆蓋許多或全部的孔26,以便以本文所述的方式將顆粒62吸入到每個孔26中。
如圖20G所示,第二電荷205可以與外表面99相鄰,該第二電荷205是與顆粒62相同電荷。因此,第二電荷205可施加沿外表面99驅動顆粒62的力。顆粒62可以如上所述處於懸浮狀態。替代地,顆粒62可以是乾燥的。例如,第二電荷可以是正電荷,其驅使懸浮物60遠離第二電荷。可以在孔26的陣列外側的位置處施加第二電荷,使得第二電荷以上述方式驅動懸浮物60流過外表面99並流入孔26中。
在另一示例中,可以將導電層204設置為犧牲氧化物層,並且可以將載體層設置在氧化物層上方。可以將重新分佈層施加到基板20的外表面99,並且可以接著蝕刻氧化物,使得重新分佈層可以被施加到基板20的內表面99。
因此認識到,可以在來自空氣壓力差、離心力、靜電力或以上的組合的力的作用下迫使顆粒62進入孔中。此外,認識到,可以執行一或多個主體填充操作。在一些示例中,可以在一或多個主體填充操作之後執行最終填充操作。最終填充操作期間的顆粒的平均大小可以小於在主體填充操作期間的顆粒的平均大小。在一示例中,填充步驟可以包括填充基板20的限定第一表面22的第一側的孔、翻轉基板以及填充基板的限定第二表面24的相對的第二側的孔。替代地,認識到,填充基板的第一步驟可以包括根據本文所述的任何填充步驟將最終填充物引入到在基板的第一側的孔中,使得最終填充物積聚在基板的第二側。因此,最終填充物可以從基板的第二表面延伸到孔中。替代地或附加地,第一最終填充物可以上述方式從孔延伸到第二表面上,以便在硬按壓步驟之後限定鈕扣件。接著,可以根據本文所述的任何填充步驟將主體填充物引入到基板的第一側的孔中,以使得主體填充物從第一最終填充物朝向第一表面延伸。最後,可以根據本文所述的任何填充步驟將第二最終填充物引入到基板的第一側的孔中,以使得第二最終填充物從主體填充物向基板的第一表面延伸。除非另有說明,否則用於「到第一表面」、「基本上到第一表面」、「到第二表面」、「基本上到第二表面」和類似含義的短語旨在包括在相應表面終止或基本上在相應表面,以及從相應表面向外終止。替代地或附加地,第一最終填充物可以上述方式從孔延伸到第二表面上,以便在硬按壓步驟之後限定鈕扣件。
再次參考圖3,一旦完成一或多個填充步驟46(單獨或與一或多個壓實步驟50結合)而填充孔26,就可以在燒結步驟52燒結顆粒62。理解到,可以在燒結步驟52之前乾燥顆粒62。特別地,現在參考圖14,可以在足以燒結顆粒62的溫度下以任何合適的壓力將基板20放置在烘箱164中一段時間長度。例如,烘箱164中的壓力可以處於大氣壓。替代地,烘箱164可以限定真空。烘箱可根據需要進一步包括任何合適的氣體環境。在一示例中,燒結製程基本上是非緻密化燒結製程。認識到,在燒結期間中的緻密化可能使一部分相鄰的顆粒62彼此相向流動,從而使所得的導電填充物35收縮。
現在參考圖15A至圖15B中,認識到,顆粒62的變形可在基本上非緻密化的燒結步驟52期間發生。然而,該變形與緻密化燒結相比相對最小。例如,基本上的非緻密化被例示在圖15A中,由此多個相鄰的顆粒62彼此接觸並且限定了彼此隔開第一距離D1的各個幾何中心159。在基本上非緻密化燒結步驟之後,兩個相鄰顆粒62的幾何中心159在它們相應的幾何中心之間限定第二距離D2,如圖15B所示。在一示例中,第二距離D2與第一距離D1之間的差不大於第一距離的約30%。例如,該差值不大於第一距離的約20%。例如,該差值不大於第一距離的約15%。在另一示例中,該差值不大於第一距離的約10%。例如,在一特定示例中,該差值不大於第一距離的約5%。在一特定示例中,第一距離D1可以基本上等於第二距離D2。
認識到,燒結包括初始階段,由此形成頸部145以在相鄰的燒結顆粒之間延伸,以便在相鄰的燒結顆粒62之間的相應界面處限定晶粒邊界(grain boundary) 149。應理解到,顆粒62可以限定所謂的「主體奈米結構(bulk nanostructured)」的粉末。每個顆粒62可包括奈米晶粒(nanograin)的堆積陣列。在一示例中,每個顆粒62可包括至少一千上至超過一百萬個奈米晶粒。然而,設想到,顆粒62可各自包含少於一千個奈米晶粒,例如當顆粒的平均大小為0.22 μm時。在燒結的初始階段期間,組成顆粒62的奈米晶粒可以膨脹或生長。發生這種情況時,顆粒62內部的細孔可以移至顆粒62的外表面並去除。在燒結的第二階段或中間階段,相鄰顆粒62之間的空隙66在顆粒62的緻密化期間會收縮。然而,可以通過決定上述懸浮物60的原始合成的顆粒62中的平均晶粒大小來調節顆粒62的緻密化。可以通過決定顆粒62的模態分佈來進一步調節顆粒62的緻密化。例如,如以上關於圖7A至圖7C所示,顆粒62例如可以限定單峰分佈、雙峰分佈或三峰分佈。理解到,顆粒62的模態分佈不影響每個顆粒62中的奈米晶粒的晶粒生長行為。相對地,多峰分佈可影響燒結期間顆粒與顆粒相互作用(例如頸縮)的緻密化行為。
已經發現到,在緻密化的第一階段期間較小的奈米晶粒會產生較大的奈米晶粒生長。已經發現到,在緻密化的第一階段中較大的奈米晶粒生長導致在緻密化的第二或中間階段期間顆粒62的緻密化程度降低。此外,在燒結之前,孔26中的導電顆粒62的較大初始密度也可以在緻密化的第二或中間階段期間產生較不緻密化的顆粒62。認識到,三峰分佈比雙峰分佈具有更大的初始密度。此外,雙峰分佈具有比單峰分佈更大的初始密度。因此,三峰分佈的顆粒比單峰分佈具有更大的初始密度。
因此,為了減少在燒結的第二或中間階段期間的緻密化,可能希望降低形成顆粒62的奈米晶粒的大小。再者,為了減少在燒結的第二或中間階段期間的緻密化,可能希望提供雙峰分佈或三峰分佈的顆粒。然而認識到,顆粒可以單峰分佈基本上非緻密化地燒結。
不受理論限制,據信降低奈米晶粒大小(單獨或與提供雙峰或三峰顆粒分佈結合)可以降低在燒結的中間階段和燒結的最終階段之間的全部可實現緻密化的轉變點。除非另有說明,否則可以降低顆粒62在燒結的中間階段期間緻密化的能力,使得所得的燒結顆粒62是基本上非緻密化的。在燒結的最終階段期間,除了在初始燒結階段期間實現的生長,奈米晶粒還可以增長,這可以成為顆粒62內細孔的封閉的前驅物。燒結完成後的最終結果是在通孔內的連續金屬網狀填充物,其可以基本上從第一表面22延伸到第二表面24,而不會改變金屬化通孔和周圍基板20的共面性(見圖2A)。此外,連續的金屬網狀填充物可以在通孔中、在第一表面和第二表面24中的一或多個上至全部位置上接觸基板20。連續的金屬網狀填充物可以從通孔延伸出去而到基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者上。
因此應理解到,在步驟52期間調節顆粒62的緻密化的方法可以包括用具有主體奈米結構的導電粉末填充孔的步驟46,該主體奈米結構的導電粉末具有各自包括奈米晶粒的堆積陣列的顆粒。該方法可以進一步包括在一溫度範圍內將孔中的顆粒燒結一段時間的步驟52。該方法可以進一步包括在填充步驟之前決定平均晶粒大小和模態分佈中的至少一個的步驟,從而決定在燒結步驟期間緻密化的量。如上所述,填充步驟可包括用在液體介質中的顆粒的懸浮物填充孔,並在燒結步驟52之前將液體介質排出孔。
如上所述,孔26中的顆粒62的總體積的大部分可以如上所述被基本上非緻密化的燒結。在一示例中,孔26中的顆粒62的總體積的至少約60%被基本上非緻密化燒結。在另一示例中,孔26中的顆粒62的總體積的至少約70%被基本上非緻密化燒結。在又另一示例中,孔26中的顆粒62的總體積的至少約80%被基本上非緻密化燒結。在又另一示例中,孔26中的顆粒62的總體積的至少約90%被基本上非緻密化燒結。例如,在一特定示例中,孔26中的顆粒62的總體積的至少約95%被基本上非緻密化燒結。更特別地,在一示例中,孔26中的顆粒62的總體積的約100%被基本上非緻密化燒結。應理解到,由孔26中的非緻密化燒結的顆粒62限定的填充物的至少一部分可以接觸從第一表面22延伸到第二表面24並且至少部分限定孔的基板20的內表面。
燒結步驟52可以在約100攝氏度到約400攝氏度的溫度範圍內的燒結溫度下發生。在一示例中,溫度範圍可以從約200攝氏度到約400攝氏度。例如,溫度範圍可以從約300攝氏度到約400攝氏度。例如,溫度範圍可以從約300攝氏度到約350攝氏度。例如,燒結溫度可以是約325攝氏度。
燒結步驟52可以在上述指定的任何溫度範圍內根據需要進行任何合適的持續時間,以燒結顆粒62而基本上不使如上所述的顆粒62緻密化。例如,持續時間可以在從約15分鐘到約4小時的持續時間範圍內。在一示例中,持續時間可以從約30分鐘到約2小時。例如,持續時間可以為約1小時。
有利地,如上所述,顆粒62可以是可延展性的和可展性的。結果,顆粒62的熱膨脹係數(CTE)可以與基板20的熱膨脹係數不匹配,而不會在燒結期間損壞基板20。特別地,銀顆粒62的可展性例如允許非緻密化燒結,同時保持基板的結構完整性。因此理解到,不添加任何材料至第一懸浮物60a和第二懸浮物60b的任何一者,其意欲使所得的顆粒62的熱膨脹係數更接近於基板20的熱膨脹係數。因此,燒結顆粒62沒有作為燃燒的CTE匹配劑的產物的殘留材料。例如,第一和第二懸浮物60a和60b中的每一個可以沒有玻璃熔塊或是無熔塊的。此外,在顆粒62的導電材料是金屬的示例中,所得的導電通孔34可以限定基本上從基板20的第一表面22到第二表面24的單一均質金屬。例如,第一顆粒62a和第二顆粒62b(以及因此是主體填充物和最終填充物)可以是相同的金屬。在一示例中,相同的金屬可以是銀。在一示例中,相同的金屬可以是銅。當然應理解到,第一顆粒62a和第二顆粒62b(以及因此是主體填充物和最終填充物)可以替代地是不同的金屬。
替代地或附加地,燒結步驟52可以包括將射頻(RF)電流施加到顆粒62的步驟,該電流足以產生使顆粒62基本上非緻密化地燒結的渦流。
現在參考圖21A至圖21B,可以在燒結導電填充物之前將導電填充物的至少一部分接合到基板20的內壁29。例如,基板20可以包括導電塗覆210,其接合到內壁29和顆粒62中的每一者上。例如,塗覆210可以接合到內壁29和最終填充物的第二顆粒62b的每一者。
塗覆210可以從內表面延伸到第一表面22和第二表面24中的一或兩者上。塗覆210可以包括:第一部分210a,其被塗覆到基板26的內表面29的第一端;以及第二部分210b,其被塗覆到基板的內表面29的第二端,該第二端沿者將基板的第一表面22與第二表面24分開的相同方向與第二表面210b相對。在一示例中,塗覆的第一部分210a從內表面29的第一端延伸到基板20的第一表面22,並且第二部分210b從內表面29的第二端延伸到基板的第二表面24。替代地,塗覆210可以被定位在內表面29而不延伸到第一表面22和第二表面24中的一或兩者。
第一部分210a和第二部分210b在將第一表面22和第二表面24分開的方向上沿著內表面29彼此間隔開。特別地,塗覆210的第一部分210a可在與從主體填充物朝向第一表面22延伸的最終填充物的至少一部分對準的位置處沿著內表面29延伸。在與從主體填充物朝向第二表面22延伸的最終填充物的至少一部分對準的位置處,塗覆210的第二部分210b可沿著內表面29延伸。因此,塗覆210可以將最終填充物接合到基板20,特別是接合到內表面29。
在一示例中,塗覆210不沿著內表面29延伸到所得的導電通孔34的中間區域中,其中主體填充物設置在該中間區域中。替代地,如果需要,塗覆210可以沿著整個內表面29延伸。導電塗覆可以進一步從內表面29延伸到第一表面22和第二表面24中的一或兩者上。例如,第一部分210a可以從內表面29延伸到第一表面22上。第二部分210b可以從內表面29延伸到第二表面24上。
導電塗覆210可以包括至少一種金屬,該至少一種金屬被氣相沉積在基板20上,從而限定了第一金屬層212。因此,第一金屬層212接合到基板,特別是接合到內表面29。至少一種金屬可以進一步包括第二金屬層214,第二金屬層214接合到第一金屬212和最終填充物兩者,從而將最終填充物接合到基板20。例如,第二層可以被氣相沉積到第一金屬層212上。在這方面,第一層212可以被稱為黏著層。第一金屬可以是鈦、鉻、鉭、鎢及其合金(包括鈦-鎢合金)中的至少一種。第一層212可以根據需要具有任何合適的厚度。在一示例中,第一層212的厚度的範圍是從約1奈米(nm)到約100 nm。例如,第一層212的厚度的範圍是從約1奈米(nm)到約50 nm。在一示例中,厚度的範圍可以從約5 nm到約10 nm。
第二層214可以被稱為接合層,其接合到最終填充物的導電顆粒62b。在一示例中,第二層214的第二金屬可與導電顆粒62b的金屬混溶。因此,當導電顆粒62b是銀顆粒時,第二層214的第二金屬可以與第二導電顆粒62b的金屬互混溶,所述金屬可以是銀或如上所述的任何合適的替代金屬。因此,在一示例中,第二層的第二金屬可以是可銀混溶的。此外,第二金屬可以是過渡金屬。例如,第二金屬可以是銀、銅、鋁、鈀及其合金(包括銀鈀合金)中的至少一或多種。因此,在一些示例中,包括第一層212和第二層214(以及因此是第一和第二金屬)的塗覆可以由相同的單一金屬限定。除非另外說明,否則塗覆可以包括例如使用氣相沉積接合到玻璃基板的內表面並且燒結接合到第二導電顆粒62b的單一金屬。
第二層214可以比第一層212厚。例如,第二層的厚度可以在約200 nm到約5微米的範圍內。例如,厚度的範圍可以從約0.5微米到約2微米。在其他示例中,認識到,第一層212可以直接與最終填充物的導電顆粒62b燒結接合。
如上所述,塗覆210和特別是第一層212可以通過氣相沉積製程施加到內表面29,並且可選地施加到第一表面22和第二表面24中的一或兩者上。例如,氣相沉積製程可以是物理氣相沉積(PVD)。因此,第一層212可以通過離子化物理氣相沉積(iPVD)、磁控濺射、DC濺射和蒸鍍沉積中的任何一種施加到內表面29。類似地,第二層214可以通過氣相沉積製程施加到第一層212。例如,氣相沉積製程可以是物理氣相沉積(PVD)。因此,第二層214可以通過離子化物理氣相沉積(iPVD)、磁控濺射、DC濺射和蒸鍍沉積中的任何一種施加到第一層。
一旦塗覆210已被接合到內表面29,則導電填充物(例如最終填充物)可以被接合到塗覆210。特別地,諸如最終填充物的導電填充物可以接合到第二層214。在一示例中,可以在孔26中顆粒的燒結期間將最終填充物燒結接合到第二層214。最終填充物可以根據需要是單峰填充物或多峰填充物。在一示例中,最終填充物可以是雙峰或三峰填充物。在這方面,應理解到,塗覆210限定了最終填充物與基板26的內表面29之間的界面。界面可以對滲透進入導電通孔34的氣體提供阻隔物。替代地或附加地,界面可以對滲透進入導電通孔34的液體呈現阻隔物。
應理解到,在執行將限定最終填充物的第二導電顆粒62b填充到孔26中的步驟之前,可以將導電塗覆210施加到基板20。例如,在執行將限定主體填充物的第一導電顆粒62a填充到孔26中的步驟之前,可以將導電塗覆210施加到基板20。因此,在將任何導電顆粒62填充到孔26中之前,可以將導電塗覆210施加到內表面29。
替代地,該方法可以包括執行第一填充操作步驟的步驟,該步驟迫使多個第一導電顆粒62a進入孔26中。可以使用本文所述的任何合適的填充技術來施加該第一填充步驟。一旦已經使用一或多個第一填充步驟迫使全部第一導電顆粒62a進入孔中,並且已經根據需要堆積顆粒62a,就可以上述方式將塗覆210施加到基板26。因此,施加塗覆的步驟可以在包括多個第一填充步驟的第一填充步驟之後。因此,塗覆210因此可以進一步施加到主體填充物的相對外端中的至少一個。例如,塗覆的第一部分210a可以被施加到主體填充物的第一外端。塗覆的第二部分210b可以施加到主體填充物的第二外端,該第二外端沿著分開基板20的第一表面22和第二表面24的相同方向與第一外端相對。接著,可以執行至少一最終填充操作,其迫使第二導電顆粒62b進入孔中,以限定分別從第一導電顆粒朝向第一表面22和第二表面24中每一者延伸的最終填充物。最終填充操作可以在如上所述的真空下、在如上所述的離心力下、在如上所述的靜電力下或者根據需要使用任何合適的替代方法來執行。一旦已經將塗覆施加到內表面29並且第一顆粒62a和第二顆粒62b已經被填充到孔26中,就可以上述方式對顆粒進行非緻密燒結。
理解到,塗覆210可以在氣相沉積腔室中氣相沉積至內表面29。此外,包括第一顆粒62a和第二顆粒62b的導電顆粒62可以在相同的共同氣相沉積腔室中被非緻密化燒結。因此,可以將熱量施加到氣相沉積腔室,其將腔室內的溫度增加到足以使第一和第二導電顆粒燒結的燒結溫度。燒結溫度的範圍可以從約100攝氏度到約400攝氏度。例如,燒結溫度的範圍可以從約300攝氏度到約400攝氏度。特別是,燒結溫度的範圍可以從約300攝氏度到約350攝氏度。在一特定示例中,燒結溫度可以是約325攝氏度。可以根據需要以任何合適的方式將熱施加到氣相沉積腔室。例如,可以將輻射熱、傳導熱或對流熱施加到氣相沉積腔室的外表面,以增加腔室內部的溫度。
由於顆粒62被非緻密化燒結,所以最終填充物的第二顆粒62b可以被燒結接合到塗覆210。此外,由於顆粒62是非緻密燒結的,所以第一顆粒62a (例如在主體填充物的一或多個末端)可以被燒結接合到塗覆210上。
在一示例中,可將熱量施加到氣相沉積腔室,同時將塗覆施加到基板20的內表面29。因此,可以在將塗覆施加(例如,氣相沉積)到內表面的同時將熱施加到腔室。替代地,在已經在氣相沉積腔室中完成燒結之後,可以降低氣相沉積腔室中的溫度,並且可以將塗覆210氣相沉積至內壁。特別地,第一層212可以被氣相沉積到內表面29上,並且第二層214可以被氣相沉積到第一層212上。在氣相沉積期間,氣相沉積腔室內部的提高的溫度可足以將顆粒62燒結接合到塗覆210上。例如,氣相沉積可以在約80攝氏度到約250攝氏度的範圍內的提高的溫度下發生。
又替代地,可以在將氣相沉積腔室中的溫度升高至燒結溫度之前將塗覆210氣相沉積至內表面29。例如,在燒結之前,可以冷卻並保持氣相沉積腔室中的溫度,使得在氣相沉積期間,基板20的內表面29處的溫度保持在約100攝氏度以下。例如,在氣相沉積期間,內表面29處的溫度可以保持在從約0攝氏度到約80攝氏度的範圍內的溫度。可以根據需要使用任何合適的設備和方法來冷卻氣相沉積腔室。例如,可以將氦氣背側冷卻施加到氣相沉積腔室。替代地或附加地,集水器(water jack)可以降低氣相沉積腔室的溫度。替代地或附加地,多個內部熱交換管可以在氣相沉積腔室內攜帶冷卻的流體。
一旦完成了氣相沉積,就可以將熱量施加到氣相沉積腔室,以將腔室241中的溫度升高至上述的非緻密化燒結溫度。
認識到,塗覆210可以施加到基板20中任何合適的孔的內表面上,無論該孔是否被金屬化。在這方面,基板20可包括未金屬化或不導電的孔。可以將塗覆210施加到這種孔的內表面,以有助於孔的氣密性。
認識到,如果如本文所述的是適用的,除了引入孔中的任何金屬,所得的導電通孔34還基本上僅包含如上所述的導電材料和空氣。此外,如現在將描述的,所得的導電通孔34可以是氣密的。
現在參考圖27,導電通孔34可以根據需要限定任何合適的大小和形狀。例如,導電通孔34可以是基本上沙漏形的,其具有從基板20的第一表面延伸到基板20的第二表面的第一和第二不同的導電材料。沙漏形導電通孔34的內表面可限定至少一到三度的錐度。替代地或附加地,導電通孔34可包含使用不同沉積技術沉積在其中的金屬。例如,導電通孔34可包括施加到孔的內表面的塗覆210。塗覆210可以沿著孔以及所得的導電通孔34的整個內表面延伸。此外,塗覆可以沿著基板20的第一和第二相對表面的每一者的一部分延伸。
塗覆210的第一層可以無電式鍍製在孔的內表面上。因此,如上所述,第一層212可以被稱為黏著層。第一層可以是例如鈦的第一金屬。第二層可以是第二金屬的電性導體層。例如,第二金屬可以是銅或銀。第二層可以使用電化學沉積來施加。第二層可以沿著第一層基本上均勻地施加。第二層的厚度可以在約3微米到約7微米的範圍內。如所例示的,塗覆210可以配置以不完全填充孔的最窄部分或頸部。可以根據上述任何合適的方法將導電填充物35引入孔中,使得導電填充物35佔據孔中未被塗覆佔據的基本上整體的其餘部分。因此,塗覆210和導電填充物35可以接合以完全填充孔26及所得的通孔的頸部。例如,導電填充物35可以在流體壓力、離心力、靜電作用或它們的某些組合下被引入。導電填充物35可以上述方式燒結接合到第二層。
現在參考圖12A至圖12C,在一示例中,可以將填充有顆粒的基板20放入腔室中,並且可以將氧化氣體引入腔室中並且在提高的溫度下迫使其穿過孔26,使得可以從相應的孔排空顆粒的氧化物。在一示例中,提高的溫度可以大於約50攝氏度,並且小於約400攝氏度。腔室可以是真空腔室。替代地或附加地,腔室可以是燒結烘箱。一旦顆粒62被乾燥,就可以將基板20放入腔室中,該乾燥通過在上述的真空填充製程期間排空液體,或是通過在離心力下填充孔或是在本文所述的任何替代方法填充孔之後而使顆粒乾燥。
在一示例中,當將基板設置在腔室中時,可以迫使氮氣和氧氣混合物在高於環境溫度的提高的溫度下流過孔。因此,包括顆粒62的基板可以基本上處於提高的溫度下。在一示例中,提高的溫度的範圍可以從約40攝氏度到約75攝氏度。例如,提高的溫度可以是約50攝氏度。接著,將腔室中的溫度升高到導致孔中有機物形成氧化物的水平。例如,腔室中的溫度可以增加到從約75攝氏度到約150攝氏度的範圍內的水平。在一示例中,溫度可以增加到約120攝氏度。氮氣和氧氣的混合物通過孔的流動導致氧化物從顆粒62排出,因此從孔中排出。可以在整個製程中監控基板的重量,認識到,隨著基板減少或停止失去重量,就可以得知基本上所有形成氧化物的有機物都已從孔排出。
接者,可以從孔中排出氮氣和氧氣的混合物。特別地,隨後可以將清潔氣體引入腔室中並迫使其流過基板的孔。在一示例中,清潔氣體可以是氮氣。氮氣可以是純氮氣。清潔氣體從孔除去氮和氧的混合物,以防止金屬性的顆粒62在氮和氧的混合物的存在下被氧化。清潔氣體可以在約0 torr到約760 torr的範圍內的壓力下被添加。再者,清潔氣體可以在約120攝氏度到約180攝氏度的範圍內的溫度下被添加。
接著,可以執行後續步驟,從而可以去除在使氮氣和氧氣的混合物流過孔的步驟期間形成的金屬氧化物。後續步驟可以包括使氮氣和氫氣的混合物流過孔,以便從孔去除金屬氧化物。最後,可以從孔中排出氮氣和氫氣的混合物。特別地,隨後可以將清潔氣體引入腔室中並迫使其流過基板的孔。在一示例中,清潔氣體可以是氮氣。氮氣可以是純氮氣。清潔氣體從孔除去氮氣和氫氣的混合物。接者,可以上述的方式燒結基板。特別地,可以將基板移動到燒結烘箱中。替代地,腔室可以由燒結烘箱限定,使得腔室中的溫度增加到如上所述的燒結溫度。
特別地,再次參考圖3和圖22A至圖22B,通常一旦在步驟52已經燒結了基板20,就可以對基板20進行按壓步驟53以密封基板20和顆粒62之間的界面。界面可以包括在燒結的導電填充物與第一表面22和第二表面24中的一或兩者之間的第一界面。替代地或附加地,在沿著內表面29朝向或至第一表面22以及沿著內表面29朝向或至第二表面24的位置處,界面可包括在基板20和燒結的導電填充物之間的第二界面。
在一示例中,參考圖22A至22B,可以在硬按壓機140中執行按壓步驟53。特別地,硬按壓機140可包括第一按壓表面142和第二按壓表面142,該第一按壓表面142和第二按壓表面142可與基板20接觸,並且朝向基板20的第一表面22和第二表面24按壓。當顆粒62被過量填充在孔26中,使得它們分別在其第一端和第二端延伸超出第一表面22和第二表面24並且被燒結時,所得的燒結的導電填充物延伸穿過孔26,並且包括延伸超過基板20的第一表面22的第一部分和延伸超過基板20的第二表面24的第二部分。導電填充物的第一部分和第二部分分別限定了第一端和第二端,該第一端和該第二端分別沿著孔26的中心軸位於第一表面22和第二表面24的外側。在按壓步驟53期間,可使按壓表面142與導電填充物的第一端和第二端接觸。特別地,第一和第二按壓表面142中的至少一或兩者都可以單軸地朝向第一和第二按壓表面中的另一者移動,並且因此朝向相應的第一表面22和第二表面24移動。按壓步驟53可以被稱為單軸按壓步驟。
壓板141中的一或兩者可以彼此靠近,直到按壓表面142接觸從第一表面22和第二表面24中的一或兩者延伸出的金屬結構的那些部分,其也稱為導電填充物的過度填充部分,該導電填充物可以是如上所述的金屬填充物。隨著按壓表面142繼續朝向彼此,並且因此朝向基板20,按壓表面142壓縮燒結的導電填充物的過度填充的第一和第二部分以抵靠在第一表面22和第二表面24上,如圖22C所示出。特別地,金屬結構可以變形以限定工字梁形結構,該工字梁形結構具有在孔26內部延伸到第一表面22和第二表面24的幹部144以及被壓縮以抵靠在第一表面22和第二表面24上的外部凸塊146。導電填充物的第一部分和第二部分可以限定外部凸塊146。外部凸塊146可以是平坦的外部凸塊146,其具有與基板20的相應的第一表面22和第二表面24基本上平行的外表面。此外,外部凸塊146可相對於孔26(因此是導電通孔34)而沿著垂直於孔26(因此是導電通孔34)的方向延伸。
平坦的外部凸塊146分別抵靠第一表面22和第二表面24的壓縮可以密封在基板20的第一表面22和第二表面24兩者處的導電通孔34的端部。此外,應理解到,由非緻密化燒結的顆粒62形成的至少一些導電填充物可以在按壓步驟43期間變得緻密化。此外,導電填充物的過度填充部分可分別在第一表面22和第二表面24中的一或兩者處接觸基板20。按壓表面142還可以將軸向壓縮力施加到沿孔26的中心軸設置在孔26內部的導電填充物的部分。孔26中的導電填充物的壓縮可導致燒結的顆粒62密封以抵靠在孔26的內表面29上。導電填充物抵靠基板20的壓縮可使導電通孔34呈氣密的。因此,導電通孔34的金屬結構在第一表面22和第二表面24中的基本上每一者可以是基本上無孔的。此外,平坦的外端與基板20之間的干涉可以抵抗或防止在操作期間導電填充物35的遷移。儘管本文所述的通孔提供了改善的電性能,並且不受理論限制,但是據信,進一步緻密化導電材料可以進一步改善所得的通孔的某些態樣的電性能。
在一示例中,如圖22A所示,按壓表面142可由單軸按壓機的相應壓板141限定。所希望的是,壓板141在相應的按壓表面142處是足夠平坦,使得外部凸塊146的相應外表面在變形之後同樣平坦。替代地,如圖22B所示,可以通過設置在壓板141與基板20的相應第一表面22和第二表面24之間的按壓構件143來限定按壓表面142。在一示例中,按壓構件143可以由面向基板20的壓板141的相應表面承載。因此,當使壓板141中的至少一或兩者朝向彼此時,按壓構件143的按壓表面142接觸顆粒162的第一端和第二端並且對顆粒162施加力從而使顆粒變形,如上面所述的。施加到顆粒162的力可以高達每平方英吋約300,000磅(PSI),例如高達大約150,000 PSI。按壓構件143可以由任何合適的剛性不可壓縮材料(例如玻璃、鎢或是具有合適硬度的任何合適替代材料)來限定,以壓縮顆粒62而不變形,且不與顆粒62反應。此外,按壓表面142可以在它們接觸顆粒62之前、當它們壓縮顆粒62抵靠基板20時以及在完成硬按壓步驟53之後是平坦的。特別地,平坦的按壓表面142可以分別平行於基板20的第一表面22和第二表面24。
認識到,可以在不向基板施加任何額外層的情況下形成外部凸塊146,該外部凸塊146人為地(artificially)使孔26(因此是導電通孔34)延伸超出第一表面22和第二表面24中的一或兩者。例如,可以在不將犧牲層(諸如乾膜抗蝕劑)施加到基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者上的情況下形成外部凸塊146,其人為地使孔26(因此是導電通孔34)延伸超出第一表面22和第二表面24中的一或兩者。在這方面,可以在不首先將乾膜光阻劑添加到第一表面22和第二表面24上的情況下執行填充步驟46。因此,在一示例中,沒有任何部分的孔26或導電通孔34由從第一表面22和第二表面24中的任一個延伸出來的抗蝕劑層限定。此外,可以在不在第一表面22和第二表面24上沉積導電層(例如金或鈦)的情況下用顆粒62填充孔26(因此是導電通孔34),以便人為地使孔26延伸超過第一表面22和第二表面24。因此,在一示例中,沒有任何部分的孔由從第一表面22和第二表面24中的任一個延伸出來的鈦或金層限定。
在一些示例中,可以在大氣溫度和加熱溫度下執行硬按壓步驟,並且可以對過度填充的顆粒進行表面加工。在一些示例中,加熱溫度可能足以使相應孔中的所有顆粒在硬按壓步驟中燒結。
再者,可以在大氣壓力下執行按壓步驟53。替代地,可以在真空下執行按壓步驟53。例如,參考圖23A至圖23B,第一和第二剛性按壓構件143可被設置在任何合適的外殼內部,諸如以上參照圖8A至圖8B描述的外殼118。因此,外殼可包括第一層壓結構119a和第二層壓結構119b。第一層壓結構119a和第二層壓結構119b對於穿過其中的氣流可以是不可滲透的。應理解到,層壓結構119a可以根據需要由單一層代替。可以將基板20放置在外殼中而在相對的按壓構件143之間,使得第一表面22面對按壓構件中的第一者,並且第二表面24面對按壓構件143中的另一者。因此,第一按壓構件143設置在第一表面22與第一結構119a之間,並且第二按壓構件143設置在第二表面與第二結構119b之間。外殼的內部可以上述方式置於真空下。接著,壓板141可以向外殼,特別是第一結構119a和第二結構119b施加壓縮力,該壓縮力被施加到外殼內部的按壓構件143。因此,按壓構件143的相應按壓表面施加單軸力,該單軸力以上述方式抵靠基板20壓縮導電填充物。替代地,可以在等靜壓按壓機中執行按壓步驟253,由此可以向第一和第二按壓構件143施加等靜壓壓力,這使得按壓構件143將單軸力施加至導電填充物。
單軸力可以施加任何合適的持續時間,從幾秒到幾小時不等。可以在當基板20處於從約零℃到基板20的熔化溫度的任何合適的溫度時進一步施加單軸力。因此,在一示例中,按壓步驟53可以是在室溫下的冷硬按壓步驟。替代地,按壓步驟可以是在高於室溫上至基板20的熔化溫度的溫度下的溫或熱硬按壓步驟。例如,溫度可以高達約1200 ℃。在按壓步驟期間,壓板141的溫度足以使導電填充物軟化和變形,但不會使其液化。壓板141可直接加熱導電填充物或通過按壓構件143加熱導電填充物。因此,在一些示例中,按壓步驟53可以鍛造導電填充物。單軸力的範圍可以上到約100,000 PSI。
又替代地,現在參考圖24A,可以將等靜壓力(isostatic force)施加到基板20以及設置在相對的第一結構119a和第二結構119b之間的外殼內部的導電填充物。在一示例中,等靜壓力被施加到外殼,並且可展性的結構119a和119b可以將等靜壓力直接施加到基板20和導電填充物。當等靜壓力被施加到外殼時,第一結構119a符合第一表面22和導電填充物的第一端,並且第二結構119b符合第二表面24和導電填充物的第二端。因此,第一結構119a和第二結構119b將等靜壓壓縮力施加到延伸超過基板20的第一表面22和第二表面24的導電填充物的過度填充部分。可以沿著基本上正交於該過度填充部分的外表面的方向將等靜壓力施加到該導電填充物的過度填充部分。過度填充的導電填充物的所得的第一和第二部分可以被壓縮和緻密化,並且在施加等靜壓壓力之後限定呈基本上圓頂狀的外表面。
替代地,參考圖24B,任何合適的可展性層127可以設置在外殼中並且構造成向基板20和燒結的導電填充物的兩個相對端施加等靜力。因此,可展性層127可限定相應的按壓表面,所述按壓表面被構造成抵靠燒結的導電填充物的過度填充部分。可展性層127可以被配置為任何合適的高溫聚合物,例如聚四氟乙烯( PTFE),或者可以是金屬箔。在這方面,理解到,可展性層127耐熔化或分解。可展性層127還可以有利地防止黏附到基板20和導電填充物或改變基板20和導電填充物的材料組成。等靜壓力被施加到外殼,這使得施加到第一結構119a和第二結構119b的等靜壓分別被施加到第一和第二的可展性層127。因此,當等靜壓力被施加到外殼時,第一的可展性層127符合第一表面22和導電填充物的第一端,並且第二的可展性層127符合第二表面24和導電填充物的第二端。因此,可展性層127將等靜壓縮力施加到延伸超過基板20的第一表面22和第二表面24的導電填充物的過度填充部分。可以沿著基本上正交於該過度填充部分的外表面的方向將等靜壓力施加到該導電填充物的過度填充部分。過度填充的導電填充物的第一部分和第二部分可以被壓縮和緻密化,並且在施加等靜壓之後限定呈基本上圓頂狀的外表面。
在按壓步驟53期間,可以在室溫下施加等靜壓力(也稱為冷等靜壓按壓)。替代地,可以在高達約2,200 ℃的高溫下施加等靜力,例如在約45 ℃至約500 ℃的範圍內。因此,當將等靜壓力施加到基板和導電填充物時,結構119a和199b(單獨或與可展性層127結合)的溫度可以相對於室溫升高。當在提高的溫度下施加等靜壓力時,期望將外殼構造成使得第一結構119a和第二結構199b不熔化而抵靠基板和導電填充物。等靜壓壓力可以施加到高約100,000 PSI。
現在亦參照圖3,認識到,可以如上所述在燒結步驟52之後執行按壓步驟53。此外,按壓步驟53可以單獨執行,或者與一或多個壓實步驟50結合執行。替代地,可以在方法40中執行按壓步驟53,由此不執行壓實步驟50。替代地,方法40可以包括一或多個壓實步驟50,由此按壓步驟53不被執行。當該方法包括按壓步驟53但不包括壓實步驟50時,導電填充物的外部部分在其外端的密度可以大於從導電填充物的第一外部部分延伸到導電填充物的第二外部部的導電填充物的部分。
在另外其他示例中,按壓步驟53可以在燒結步驟52之前執行。特別地,可以執行一或多個填充步驟46,直到導電顆粒過度填充孔26為止,使得顆粒延伸超過第一表面22和第二表面24,如同上面所述。接著,在按壓步驟53之後,導電顆粒可以如上所述在步驟52中燒結。替代地,可以同時執行燒結步驟52和按壓步驟53。也就是說,可以在執行按壓步驟53的等靜壓壓力下燒結導電顆粒。因此,可以對經燒結的導電填充物、未經燒結的導電顆粒或對在燒結時的導電顆粒執行按壓步驟53。
在一些示例中,方法40可以包括密封通孔的步驟54(參見圖3)。在一示例中,可以通過對顆粒62進行拋光或表面加工來執行密封步驟。特別地,如圖16A至圖16B所示,在第一表面22和第二表面24中的每一者處的燒結顆粒62的面朝外表面可以被拋光以增加燒結顆粒62的面朝外表面的平坦度。認識到,燒結顆粒62的面朝外表面可以由最終填充物限定。例如,在第一表面22和第二表面24中的每一者處的燒結顆粒62的面朝外表面可以用被驅動橫跨相應表面的細棒166按壓。細棒166的硬度可以大於導電材料的硬度並且小於基板的硬度。例如,硬度可以大於銀和銅之一或兩者,並且小於玻璃。因此,細棒166可以使第一表面22和第二表面24中的每一者處的燒結顆粒62改變其形狀而不會損害基板的完整性。特別地,細棒166可以改變在第一表面和第二表面中的每一者處的燒結顆粒的過度填充部分的形狀,以便在導電材料與基板20之間的一或多個界面處將通向通孔的開口密封。例如,界面可以分別設置在基板20的第一表面22和第二表面24。在一示例中,細棒166可以由鎳製成。認識到,第一表面22和第二表面24處的燒結顆粒62可以由最終填充物限定,如同上面所述的。因此,可以說最終填充物限定了導電通孔34的端蓋161。此外,端蓋可以氣密地密封通孔。端蓋161可以如上所述的被表面加工。
細棒166可以被按壓進入最終填充物中並且横跨最終填充物移動,以使得在通孔的第一端和第二端處的多個空隙被導電材料堵塞。銀或銅最終填充物的延展性可能特別適合此目的。此外,可以在基板20的第一表面22和第二表面24中的每一者處具有通向孔26的開口的一或多個界面上方按壓最終填充物。在一示例中,密封步驟54可以在真空中執行,使得基板20和細棒166都可以在導電材料的表面加工期間被置於真空環境中。應理解到,對導電材料進行表面加工的步驟可以進一步使導電材料齊平。替代地或附加地,密封步驟54可以包括對導電材料進行真空沉積到在通孔的端部的導電材料中,以便於達成以下一或兩者:1)堵塞多個空隙;以及2)填充導電材料和基板20之間的界面處的開口。替代地或附加地,密封步驟54可以包括對導電材料進行真空熔化,以便於達成以下一或兩者:1)堵塞多個空隙;以及2)填充導電材料和基板20之間的界面處的開口。
密封步驟54可以產生具有小於約10-7
的氣密性的氣密通孔。例如,氣密性可以小於約10-8
。例如,氣密性可以小於約10-9
。例如,氣密性可以小於約10-10
。例如,氣密性可以小於約10-11
。
然而,認識到,按壓步驟53和後續步驟可以代替密封步驟54。因此,方法40可以包括按壓步驟53並且省略密封步驟54。替代地,方法40可以包括密封步驟54並且省略按壓步驟53。又替代地,預見到,方法可以包括密封步驟54和按壓步驟53兩者。按壓步驟53可以在密封步驟54之前執行。替代地,按壓步驟53可以在密封步驟54之後執行。如圖16A至圖16B所示,理解到,密封步驟54可以在分別限定第一表面22和第二表面24的基板的第一側和第二側處密封導電通孔34的端部。因此,導電通孔34可以是氣密的。因此,燒結顆粒62(且因此亦是導電通孔34)的導電材料在第一表面22和第二表面24中的每一者處基本上是無孔的。特別地,細棒會沿著玻璃的外表面塗抹顆粒。替代地,如上所述,可以從方法40中省略密封步驟54。
在一些示例中,密封步驟54(單獨或與如上所述的按壓步驟53和驅動細棒橫跨最終填充物中的一或兩者結合)可包括選擇性雷射燒結最終填充物的外端部中的一或兩者的步驟,以限定基本上無孔的且進一步密封導電通孔34的緻密端蓋。因此,最終填充物的外端中的至少一或兩者可以在其外端處限定出基本上無孔的雷射熔化的端蓋。特別地,在步驟52(見圖3)之後,可以選擇性地將雷射光引導到最終填充物的至少一或兩個末端,足以使最終填充物熔化並限定緻密的端蓋。引導雷射光的步驟可以在受控的脈衝時間和雷射強度下執行,以熔化最終填充物的外端部,從而限定緻密的端蓋。如上所述,可以將最終填充物填充超過孔,使得最終填充物的過度填充部分延伸超出基板的外部的第一表面22和外部的第二表面24(例如,參見圖12B至圖12C)。雷射光可以被引導在最終填充物的過度填充部分。在一些示例中,雷射可以是綠光雷射。緻密的端蓋可以相對於滲透到孔中的氣體和液體中的一或兩者來限定阻隔物。如下面更詳細描述的,緻密的端蓋可以至少部分地由燒結的薄片或薄片顆粒225(見圖25)限定。
在其他示例中,可以使用拋光或研磨(lapping)方法對顆粒進行表面加工,以代替使用細棒進行表面加工。特別地,可以按照上述方式對顆粒進行過度填充和燒結,並且根據需要在燒結之前或之後對其進行硬按壓或等靜壓按壓。在一些示例中,可以使用拋光基板來拋光過度填充的顆粒,拋光基板可以根據需要構造並且由CeO2
製成。
替代地或附加地,可以在燒結步驟52之後將導電的保形塗覆施加到通孔的端部。在這方面,可以在按壓步驟53之後施加保形塗覆。替代地,可以在執行按壓步驟53之前施加保形塗覆。又替代地,當方法40不包括按壓步驟53時,可以施加保形塗覆。例如,可以將保形塗覆施加到基板的外部的第一表面22和第二表面24中之一或兩者上,並且可以施加到可以與基板20的第一表面22和第二表面24基本上平面的通孔中。可以根據需要使用任何合適的沉積技術將保形塗覆施加到通孔的端部。在一示例中,如果執行了最終填充步驟,則可以在通孔的端部將保形塗覆施加到最終填充物的顆粒62。替代地,可以在通孔的端部將保形塗覆施加到主體填充物的顆粒62。在一示例中,保形塗覆可以電鍍到顆粒62。替代地,可以通過諸如蒸鍍、物理氣相沉積(PVD)或化學氣相沉積(CVD)(諸如原子層沉積(ALD))的技術的各種變化來沉積保形塗覆。又替代地,可以在無電式鍍製步驟中施加保形塗覆。
認識到,保形塗覆可以佔據並且在某些情況下填充如上面參照圖7A至圖7C所述的在相鄰顆粒之間限定的空隙66。在一些示例中,最終填充物可以包括鈀。鈀可以任何合適的量存在,例如以最終填充物的重量上約0.5%至約30%。例如,鈀可以最終填充物的重量上約0.5%至約1%的範圍內的量存在。替代地,鈀可以最終填充物的重量上約10%至約30%的範圍內的量存在。例如,在第二顆粒62b的雙峰分佈中,第二雙峰顆粒可以如上所述由鈀限定。替代地,第二雙峰顆粒可以至少部分或全部為鉍。替代地,第二雙峰顆粒可以至少部分或全部是鋁。替代地,第二雙峰顆粒可以至少部分或全部為錫。替代地,第二雙峰顆粒可以至少部分或全部為銅。
替代地或又附加地,在最終壓實步驟之後,可以將任何合適的金屬沉積到顆粒62 (特別是最終填充物的顆粒62b)的空隙中。認識到,也可能期望將金屬沉積到由第一填充物的第一顆粒62a限定的空隙中。例如,在一示例中,可電鍍的金屬可被電鍍到設置在孔中的銀顆粒62的空隙中。因此,可電鍍的金屬可以至少部分地或基本上填充空隙。可以在燒結步驟52之前或在燒結步驟54之後執行電鍍步驟。根據需要,可電鍍的金屬可以是鋁、銅、鈦、銀或任何合適的替代金屬或合金中的任何一或多種上至全部。
在另一示例中,金屬可以使用任何合適的製程(例如化學氣相沉積)沉積到空隙中。特別地,製程可以是金屬有機化學氣相沉積。例如,製程可以是原子層沉積製程。沉積可以在真空下進行。經化學氣相沉積的金屬可以是銦、鋁、鉍、銅、鈦、銀或者根據需要是任何合適的替代金屬中的至少一種。沉積在空隙中的金屬會降低填充物的孔隙率。因此,當金屬沉積在主體填充物的空隙中時,主體填充物的孔隙率降低。類似地,當金屬沉積在最終填充物的空隙中時,設置在空隙中的金屬可以降低由最終填充物限定的端蓋的孔隙率。化學氣相沉積可以在主體和最終填充物的顆粒被燒結之前發生。替代地,化學氣相沉積可以在將主體和最終填充物的顆粒燒結之後,但是在以上述方式對端蓋進行表面加工之前進行。
在又另一示例中,可以將金屬濺射到主體填充物和最終填充物中之一或兩者上。例如,可以在將最終填充顆粒62b引入孔中之前將金屬濺射到主體填充物上。可以在壓實主體填充物之前濺射金屬。替代地,可在將主體填充物壓實之後但將顆粒燒結之前將金屬濺射到主體填充物。替代地,可在將顆粒燒結之後將金屬濺射到主體填充物。例如,在一些示例中,可以在填充之前燒結主體填充物,接著燒結最終填充物。在這方面,認識到,可以在下游製程(例如施加重新分佈層)期間將主體填充物和濺射的金屬加熱至提高的溫度,這導致濺射的材料熔化。接著,熔化的濺射材料可以進入主體填充物的空隙中。根據需要,金屬可以是鋁、銅、鈦、銀、銦、鋁、鉍、錫或任何合適的替代金屬或其合金。
替代地或附加地,可以將金屬濺射到最終填充物上。例如,可以將金屬濺射到最終填充物上。可以在最終填充物被壓實之前將金屬濺射到最終填充物上。替代地,可在將最終填充物壓實之後但將顆粒燒結之前將金屬濺射到最終填充物。因此,燒結溫度可以使濺射的金屬熔化並進入空隙。替代地,可在將顆粒燒結之後將金屬濺射到最終填充物上。此外,可以在最終填充物被表面加工之前將金屬濺射到最終填充物上,使得例如當施加重新分佈層時,濺射的金屬可以行進到空隙中。替代地,可以在最終填充物被表面加工之前將金屬濺射到最終填充物上。儘管認識到所得的表面加工的最終填充物可能缺乏孔隙率以使濺射金屬進入空隙,但認識到在施加重新分佈層期間,在最終填充物(尤其是端蓋)中應會出現孔隙,濺射的金屬可以熔化並流入細孔中,從而降低了包括端蓋的最終填充物的孔隙率。
因此,沉積到空隙中的保形塗覆可以進一步密封基板20的第一表面22和第二表面24。密封步驟可以防止氣體和液體污染物中的一或兩種進入孔並進入相鄰顆粒之間的空隙中。替代地或附加地,密封步驟可以防止氣體和液體污染物中的一或兩種進入導電材料的細孔中。
現在參考圖25,導電填充物以及特別是最終填充物可以包括多個薄片25。特別地,薄片25可以沉積在最終填充物上。例如,薄片25可以沉積在最終填充物的第二顆粒62b上。特別地,薄片25可以沉積在最終填充物的相對端部的一或兩者上。如以下將認識到,薄片可以被硬按壓和燒結以限定出基本上無孔的層,該層提供相對於液體和氣體之一或兩者進入孔26的阻隔物。
薄片25可以是不規則形狀的,並且大小和形狀可以彼此不同。薄片25的平均比表面積(specific surface area)可以在每克約0.3平方米至每克約1.5平方米的範圍內。例如,比表面積可以在每克約0.3平方米上至每克約1平方米的範圍內。在一示例中,比表面積可為每克約0.76平方米。當然,認識到薄片25可以根據需要具有任何合適的比表面積。此外,大多數薄片的平均尺寸比可以在約2:1至約10:1的範圍內。在一示例中,薄片可以被進行球磨(ball milled)。替代地,薄片可以磨碎。又替代地,可以將薄片顆粒進行行星式研磨(planetary milled)。又替代地,可以將薄片冷凍研磨。在這方面,應理解到,可以根據需要以任何合適的方式來製造薄片。薄片25可以是與最終填充物相同的金屬。替代地,薄片25可以是與最終填充物不同的金屬。因此,薄片可以是銅、銀、金、鋁、銀塗覆的銅,鋁等。
當例如使用本文所述的硬按壓機和等靜壓按壓機中的一或兩者對薄片25進行按壓時,薄片可破裂成薄片顆粒並在最終填充物的一或兩個外端處堆積,從而限定設置在最終填充物中的一或兩個外端的層。薄片顆粒的密度例如可以為約百分之80至約百分之98。薄片顆粒可以被燒結,以限定沿著最終填充物的外端延伸的緻密基本上無孔性的塗覆。例如,可以在上述燒結步驟52之前將薄片25施加到最終填充物。替代地,薄片25可以在燒結步驟52之後施加。因此,薄片52可以在下游操作的製程期間(例如在重新分佈層的施加期間)被燒結。替代地,可以使用本文所述的雷射燒結來燒結薄片。
最後,可以根據需要將重新分佈層(RDL)施加到基板20。例如,現在參考圖17至圖18B,可以將重新分佈層37施加到基板20的第一表面22和第二表面24中的一或兩者,以便與導電通孔34電性連通,因此與通孔中的導電材料電性連通。例如,可以施加濺射層,並且導電金屬鍍層可以常規方式施加在濺射層上方。如圖18A所示,替代地,溝槽170可以形成在第一表面22和第二表面24中的相應至少一個。應理解到,溝槽170可以通向孔26和通孔。因此,還可以使用諸如真空、離心力和靜電力的使顆粒進入孔中的方法來使顆粒進入溝槽。顆粒可以如上所述被乾燥、堆積和燒結,以限定重新分佈層37。
應理解到,可以根據任何合適的替代實施例來構造重新分佈層37。現在參考圖18C,重新分佈層37可以被設置在基板26的第一表面22和基板26的第二表面24中的至少一者上。因此,儘管將重新分佈層37描述為沿著基板20的第一表面22延伸,但是應理解到,該描述對於沿著基板20的第二表面24延伸的重新分佈層有相同的作用和效果。
在一示例中,重新分佈層37可以包括沉積在第一表面22上的導電保形塗覆420,並因此與導電通孔34電性連通。例如,塗覆420可以被氣相沉積到第一表面22上。在一示例中,塗覆420可以包括接合到基板20的第一層422。如果參照圖21A至圖21B描述的導電塗覆210被沉積在基板20的第一表面22上,則導電塗覆420 (特別是第一層422)可以延伸在塗覆210上方且沉積在塗覆210上。第一層422可以被稱為黏著層。第一層422可以由任何合適的第一金屬限定。例如,第一金屬可以是鈦、鉭、鉻、鈀,鋁、或鈦、鎢、銀或鈀的合金。第一層422可以被氣相沉積到第一表面22上。氣相沉積可以是物理氣相沉積(PVD)。因此,第一層422可以通過離子化物理氣相沉積(iPVD)、磁控濺射、DC濺射和蒸鍍沉積中的任何一種施加到第一表面22。第一層422可以根據需要具有任何合適的厚度。例如,厚度的範圍可以從約1奈米(nm)到約100 nm。特別地,第一層422的厚度的範圍可以從約1奈米(nm)到約50 nm。在一示例中,厚度的範圍可以從約5 nm到約10 nm。
塗覆420可以進一步包括第二層424,該第二層424接合到第一層422,並且延伸遠離基板20。第一層424可以由任何合適的第二金屬限定。例如,第二層424可以由第二金屬限定。第二金屬可以是銀、銅或其合金。第二層424可以被氣相沉積到第一表面422上。氣相沉積可以是物理氣相沉積(PVD)。因此,第二層424可以通過離子化物理氣相沉積(iPVD)、磁控濺射、DC濺射和蒸鍍沉積中的任何一種施加到第一層422。第二層424可以根據需要具有任何合適的厚度。在一示例中,第二層424的厚度可以大於第一層422的厚度。例如,第二層424的厚度的範圍可以從約0.5微米到約3微米。因此,第二層424可以比第一層422厚。
塗覆420可以根據需要圖案化。例如,可以將光阻劑施加到第二層424的外表面以露出第二層424的暴露部分。接著,可以將蝕刻製程施加至第二層424,以去除第二層424的暴露部分以及下方的第一層422的對準部分(參見圖18D)。蝕刻製程可以是濕蝕刻製程,或根據需要的任何合適的替代蝕刻製程,例如乾蝕刻製程。
現在參考圖18D,可以將導電的第三層426電鍍或電化學沉積到第二層上。因此,第二層424和第三層426可以由共同金屬限定。在一示例中,共同金屬可以是銅。在另一示例中,共同金屬可以是銀。在又另一示例中,共同金屬可以是鋁。第三層426可以根據需要具有任何合適的厚度。例如,第三層426可以比第一層422厚。例如,第三層426的厚度的範圍可以從約2微米到約10微米。
替代地,參考圖18E,重新分佈層37可以包括沉積在第二層424上的第三層428。例如,第三層428可以氣相沉積到第二層424。氣相沉積可以是物理氣相沉積(PVD)。因此,第三層428可以通過離子化物理氣相沉積(iPVD)、磁控濺射、DC濺射和蒸鍍沉積中的任何一種施加到第二層424。第三層428可以被配置為抗反射金屬層,其設置在第二層424上並且被設計為輔助圖案化第二層424(和下方的第一層422)。第三層可以由鈦、鉭、鉻、鈀、鋁和鈦、鎢、銀和鈀的合金中的任何一種製成。第三層428可以根據需要具有任何合適的厚度。例如,厚度的範圍可以從約5 nm到約100 nm。
第三層428可以根據需要圖案化。例如,可以將光阻劑施加到第三層428的外表面以露出第三層428的暴露部分。接著,可以將蝕刻製程施加至第三層428,以去除第三層428的暴露部分以及下方的第二層424和第一層422的對準部分。因此,可以類似的方式圖案化第二層424和第一層422。蝕刻製程可以是濕蝕刻製程,或根據需要的任何合適的替代蝕刻製程,例如乾蝕刻製程。接著,可以在圖案化的第三層428上沉積金屬性第四層430。例如,第四層可以被電化學沉積到第三層428上。第四層430可以是銅、銀或鋁等。例如,第四層430可以是與第二層424相同的材料。第四層430可以根據需要具有任何合適的厚度。例如,第四層可以比第二層厚。特別地,第四層430的厚度可以在約2微米到約10微米的範圍內。
又替代地,在第三層428被圖案化之後,可以去除第三層428的剩餘部分。特別地,可以在不去除第二層424的情況下選擇性地蝕刻第三層428的剩餘部分。接著,金屬性層可以直接沉積到第二層424上。例如,金屬性層可以被電化學沉積到第二層424上。金屬性層可以是銅、銀、鋁或任何合適的替代金屬中的一種。因此,金屬性層可以是與第二層424相同的金屬。金屬性層可以根據需要具有任何合適的厚度。例如,金屬層的厚度可以在約2微米到約10微米的範圍內。
再次參照圖1A至圖4,所得的導電通孔34限定了可以是金屬的顆粒62的導電材料,以及由固體材料中的相鄰顆粒之間的空隙限定的空穴,也可以稱為氣體細孔,其由在方法40期間未填充的上述空隙限定。所得的通孔可進一步限定保形塗覆(如果如上所述施加)。顆粒62的導電材料可以限定支架基質(scaffold matrix),該支架基質設計為具有內部氣態空穴或細孔,所述內部氣態空穴或細孔沿著基本上從第一表面22到第二表面24的孔的大部分長度來佈置。燒結的導電材料限定了基本上從第一表面到第二表面的導電路徑。在某些示例中,細孔可以限定通孔的總體積的至少25%上至通孔的75%。然而,理解到在其他示例中,細孔可限定小於通孔的總體積的25%。此外,細孔可以沿著通孔的大部分長度基本上均勻地佈置。所得的通孔可以限定基本上從第一表面22到第二表面24的導電路徑。由燒結的顆粒限定的所得的導電網狀基質可以限定至少一個氣流路徑,該氣流路徑從網狀基質的第一終端延伸至網狀基質的第二終端。第一終端和第二終端可以由無孔的端蓋限定。
因此,網狀基質可以包括導電材料,該導電材料包括燒結和表面加工的顆粒,其限定沿著基本上從第一表面22到第二表面24的孔26的大部分長度的連續的導電互連的網絡,其中導電材料未在孔26中與基板融合,並且其中導電材料沿通孔的整個長度限定導電路徑。
導電通孔34的導電填充物35可以由多個導電顆粒的基質限定,該多個導電顆粒被堆積並且後續被燒結以便將相鄰顆粒彼此接合。從下面的描述中將認識到,導電路徑可以根據需要限定任何形狀。設想到,導電路徑的至少一部分是非線性的。
可能需要用非氣態材料填充細孔,以限制或消除在隨後的製程期間可能膨脹的氣體,例如在施加重新分佈層至基板20期間。在一示例中,導電填充物可以包括銀或銅顆粒,其可以與其他導電材料混合以產生一顆粒分佈,由此導電的其他導電材料可以佔據由銀或銅顆粒限定的一些空隙。其他導電材料可包括以下一或多種:導電聚合物、導電金屬、導電陶瓷、導電化合物或類似者,例如石墨烯、導電碳化物和金屬間的複合材料。替代地或附加地,超臨界流體具有極低的表面張力,並且可以用於沉積金屬。設想到,在燒結步驟之後,它們可以至少部分地填充通孔中的空隙。超臨界流體以低表面張力承載金屬,所以金屬可以進入緊密的空間。因此,金屬可以沉積在孔26中。另一種選擇是在孔中進行奈米顆粒的超臨界沉積,從而佔據空隙的至少一部分。
在一示例中,可以將金屬電鍍到最終填充物的空隙中。該金屬可以是鎢、銅、鈦、鋁銀及其合金中的至少一或多種。替代地或附加地,可以將金屬沉積到最終填充物的空隙中(參見圖7A至7C)。該金屬可以是鎢、銅、鈦、銀及其合金中的至少一或多種。在一示例中,可使用化學氣相沉積製程來沉積金屬。例如,化學氣相沉積製程可以是金屬有機化學氣相沉積製程、電漿增強化學氣相沉積製程或原子層沉積製程。沉積可以在真空下進行。可以在堆積最終填充物之後執行沉積。此外,可以在燒結填充物之前執行沉積。替代地,可以在燒結之後進行沉積。
認識到,用於清潔基板20的方法可以根據需要提供。例如,殘餘懸浮物可以根據需要從第一表面22和第二表面24清除或去除,其包括在壓實步驟之前,在燒結步驟之前,在表面加工步驟之前以及表面加工步驟之後。例如,可以上述的方法使用任何合適的細棒沿著基板20的第一表面22和第二表面24的一或兩者驅動細棒來去除殘餘懸浮物。細棒的硬度可以大於殘餘懸浮物的硬度並且小於基板的硬度。例如,細棒可以是鐵氟龍細棒或橡膠細棒。替代地或附加地,可以將諸如IPA的醇(單獨或與軟的半研磨材料結合)放置在第一表面22和第二表面24中的一或兩者上,並且可以上述方式沿著第一表面22和第二表面24驅動細棒,以去除殘餘粉末。
在另一示例中,參照圖28並且如上所述,導電通孔34可以包括至少延伸到基板20中或延伸穿過基板20的孔26,以及建立從基板20的第一表面22至基板20的第二表面24的電路徑的燒結的導電材料135。導電材料135可以由本文所述的導電顆粒62的燒結的導電填充物35限定。燒結的導電填充物35可至少部分地限定至少一個氣態細孔,例如多個細孔。細孔可以佈置在基板20的第一表面22和第二表面24之間。至少一個細孔可以至少部分地由導電填充物35的導電顆粒62限定。例如,細孔可以由空隙限定,而空隙又由如上所述的導電顆粒62限定。替代地或附加地,可以在導電填充物35的導電顆粒62與限定孔26的基板20的內表面之間限定一或多個細孔。如果如同以上參考圖27所述的將導電塗覆210施加到基板20的內表面,則可以在塗覆210和導電填充物35的導電顆粒62之間限定一或多個細孔。
在其他示例中,導電材料135可以由包含導電顆粒的導電膏限定。在PCT公開案第WO 2018/094162 A1號中描述了此種厚膜無鉛膏的一示例,其揭示內容通過引用併入於此,如同在此完整闡述的一樣。認識到,某些導電膏在燒結之後會變得多孔的。燒結的導電膏可至少部分地限定至少一氣態細孔,例如多個細孔。例如,在燒結期間,膏的收縮可產生設置在基板20的內表面和燒結的膏之間的細孔。如果將塗覆施加到基板20的內表面上,則可以在塗覆和燒結膏之間限定細孔。在另外其他示例中,細孔可以由燒結的膏本身限定。由膏所限定的至少一細孔可以佈置在基板20的第一表面22和第二表面24之間。
可能需要用非氣體材料填充細孔,以從通孔去除其他會佔據細孔的氣體。氣體的去除限制或防止了在後續處理(例如在高溫下施加重新分佈層)期間之通孔內部的氣體膨脹。非氣體材料可以是在固化時硬化的可流動的黏性的聚合物137。聚合物137可以是導電聚合物。例如,聚合物可以包括多個懸浮的金屬性顆粒。金屬性顆粒可以是銀、銅、金或任何合適的導電金屬。替代地,聚合物可以是非導電聚合物,認識到無論聚合物是導電的或是非導電的,導電填充物35都可以建立從基板20的第一表面22到第二表面24的導電路徑。當所得的導電通孔34包括塗覆210時,塗覆210和聚合物137可以結合,以分別相對於氣體和液體中的一者滲透到導電通孔34以限定對於氣體和液體中的一或二者的阻隔物。
當導電材料135由導電填充物35的導電顆粒62限定時,導電填充物35可包括主體填充物和從主體填充物延伸到上面所述的第一表面22和第二表面24中的一或兩者的最終填充物。導電填充物35的細孔可以被網絡化以建立從通孔的第一端到通孔的第二端的路徑。類似地,當導電材料135是膏時,膏的細孔可以被網絡化以建立從通孔的第一端到通孔的第二端的路徑。在此些示例中,聚合物可以在壓力差下被引入孔26中。例如,可以將聚合物施加到基板20的第一表面22和第二表面24中的一者,包括通孔的第一端和第二端,並且可以將負壓力或真空施加到第一表面和第二表面中而將聚合物經由細孔吸入孔26中的另一者。在其他示例中,認識到,細孔可能不會建立從通孔的第一端到通孔的第二端的路徑。因此,真空不足以將聚合物吸入孔26中。在此些示例中,可以將聚合物施加到包括通孔的第一端和第二端的第一表面22和第二表面24中的一或兩者上,並按壓進入孔26中。例如,來自等靜壓按壓機或硬按壓機的力會導致聚合物被引入孔中。當聚合物被引入孔中時,聚合物流入孔中。
在一些示例中,可以在將主體填充物和最終填充物兩者都引入孔中並燒結之後,將聚合物137引入孔26中。在其他示例中,可以在將主體填充物引入孔26之後並且在將最終填充物引入孔中之前將聚合物137引入孔26中。在這方面,可以在將聚合物137引入孔26中之前燒結主體填充物。接著,可以固化聚合物137。因為聚合物減少或基本上消除了主體填充物的孔隙率,所以真空可能不足以將包括最終填充物的懸浮物吸入孔26中。因此,可能期望以上述方式在離心力或靜電力下將最終填充物引入孔26中。接者,可以上述的方式燒結最終填充物。在如上所述燒結最終填充物之前和/或之後,可以在第一表面22和第二表面24處平坦化最終填充物。根據需要,可以如上所述在等靜壓按壓機或硬按壓機下將聚合物引入最終填充物的細孔中。替代地,可以上述任何合適的方法將金屬引入最終填充物的細孔中。例如,可以將金屬電鍍到最終填充物上,以便佔據由最終填充物至少部分限定的至少一細孔。在這方面,在一些示例中,導電材料135可以指主體填充物而不是最終填充物。
繼續參考圖28,可以在第一表面22和第二表面24中的一或兩者將導電材料135平坦化之前,或者在第一表面22和第二表面24中的一或兩者將導電材料135平坦化之後,將聚合物137引入孔26中。在將導電材料135燒結之後將導電材料135平坦化的示例中,平坦化可以基本上消除外部的第一表面22和第二表面24處的細孔,從而如上所述產生氣密通孔。在這些示例中,聚合物137在平坦化之前被引入孔26中。如圖28所示,在燒結導電材料之前,已經在第一表面22和第二表面24處將導電材料135平坦化。
在將聚合物137引入孔26中之後,可以在任何合適的溫度下固化聚合物137,以硬化聚合物137。在一些示例中,聚合物137可以在約300攝氏度下固化。替代地,聚合物可以在大於或小於約300攝氏度的溫度下固化。在一些示例中,聚合物137可以是黏合劑。聚合物137可以是樹脂,或者可以根據需要採用任何合適的替代形式。在一些示例中,聚合物137可以是熱固性聚合物。在一些示例中,聚合物137可以是環氧樹脂。在其他示例中,聚合物137可以是熱塑性塑膠。在一些示例中,聚合物137可以是矽樹脂。在其他示例中,聚合物137可以是酯類。在其他示例中,聚合物137可以是聚醯亞胺。在一特定示例中,聚合物137可以是可從Ablestik Laboratories商購的Ablebond® JM7000晶粒附接黏合劑,其營業地點在美國加利福尼亞洲的蘭喬多明格斯。
一旦聚合物固化,理解到,殘餘聚合物137可以設置在第一表面22和第二表面24中的一或兩者上。因此,殘餘的聚合物137可以在通孔的第一端和第二端覆蓋導電材料135。因此,可能需要從第一表面22和第二表面24中的一或兩者去除殘除的聚合物137,從而在導電通孔34的第一端和第二端中的一或兩者暴露導電材料135。在一些示例中,可以通過對第一表面和第二表面中的一或兩者進行化學機械拋光(CMP)步驟來去除殘餘懸浮物或殘餘的聚合物137。例如,如圖28所示,在將聚合物137引入到基板20的孔26中並固化之後,可以將一定量的聚合物137設置在導電材料135上。如上所述,導電材料135可以如上所述由導電填充物35限定。替代地,如下面將更詳細描述的,導電材料135可以由厚膜膏限定。化學機械拋光步驟可以去除殘除的聚合物137,從而在基板20的第一端和第二端的每一者處暴露下方的導電材料135。可以選擇任何合適的漿料來選擇性地CMP去除聚合物137。
因為聚合物137佔據了由導電填充物135所至少部分地限定的至少一個細孔至全部細孔的至少一部分至全部,所以所得的導電通孔34可以是氣密的。替代地或附加地,在導電通孔34的第一端和第二端處平坦化導電材料135也可以使所得的導電通孔34氣密。因此,在諸如RDL處理的後續處理之前和之後,將聚合物引入細孔中和平坦化導電材料135的組合可以產生氣密的通孔。
圖26示出了根據本文記載的系統和方法的一態樣的上文和全文所討論的部件的示例性組合件500的概略圖。在該示例中,多個裝置可以被安裝在中介件21上,並且在底部是附加裝置。中介件21可具有上述類型的玻璃穿孔或矽穿孔的多個部分。附加的中介件或其他類型的層以綠色顯示,作為裝置的組合件結構的部分。這些層可用於額外的互連。可以在中介件21的頂部或底部進行一些互連。在一示例中,可以將特定應用積體電路安裝到基板20,以便至少部分地限定晶粒封裝。在另一示例中,可以將矽光子晶片(silicon photonics ship)安裝到基板上,以便與基板20光學連通。在又一個示例中,可以將收發器安裝到玻璃基板上,以便與導電材料電性連通。
應理解到,附圖中示出的實施例的例示和討論僅出於示例性目的,並且不應被解釋為限製本記載內容。本領域的技術人員將理解,本記載內容考慮了各種實施例。附加地,應當理解到,以上結合上述實施例描述的概念可以單獨使用,也可以與上述任何其他實施例結合使用。應當進一步理解的是,除非另外指出,否則以上關於一個示出的實施例所描述的各種替代實施例可以應用於這裡描述的所有實施例。
20:基板
21:中介件
22:第一表面
23:第一開口
24:第二表面
25:第二開口
26:孔 / 第一孔
27:孔陣列
28:穿孔
29:內壁 / 內表面
30:盲孔
34:導電通孔 / 金屬化通孔
35:導電填充物
36:貫孔
37:重新分佈層
39:內埋通孔
40:方法
42:空氣
44:步驟
46:步驟
50:步驟
52:步驟
53:步驟
54:步驟
55:程序
56:步驟
60:懸浮物
60a:第一懸浮物
60b:第二懸浮物
62:顆粒 / 燒結的顆粒 / 導電顆粒
62a:第一顆粒
62b:第二顆粒
63:粉末
64:液體介質
65:第一填充物
66:空隙
67:填充物
68:分散物
69:第三三峰空隙
70:單峰分佈
72:雙峰分佈
73:三峰分佈
74:第一三峰顆粒 / 第一雙峰顆粒
75:第二三峰空隙 / 第二雙峰空隙
76:第二雙峰顆粒 / 第二三峰顆粒
77:粉末
78:第三雙峰顆粒 / 第三三峰顆粒
79:粉末
81:粉末
82:流體填充設備 / 空氣壓力填充設備 / 真空填充設備
84:真空填充設備 / 真空設備
85:懸掛式真空設備
86:框架
87:框架主體
88:內部空腔
90:真空腔室
91:出口
92:開口端
94:墊圈
95:插塞
96:擱架
97:內表面
98:密封構件
99:外表面
100:過濾介質
102:第一介面
103:細棒
106:排除區域
108:支撐構件
110:對準區域
112:影響區域
114:排放口
116:圍壩
118:外殼
119a:第一層壓結構 / 第一結構 / 第一層壓板
119b:第二層壓結構 / 第二結構 / 第二層壓板
120:外板片
120a:第一外板片
120b:第二外板片
121:熔合材料
122:內層
122a:內層 / 第一內層
122b:內層 / 第二內層
124:內部空間
126:外殼
127:可展性層
130:主體填充物
132:粉末
134:最終填充物
135:導電材料
136:空氣間隙
140:硬按壓機
141:壓板
142:按壓表面
143:按壓構件
144:幹部
145:勁部
146:外部凸塊
149:晶粒邊界
159:幾何中心
161:端蓋
164:烘箱
166:細棒
170:溝槽
171:基底
202:弱化區域
204:導電層
205:第二電荷
206:非反應性遮罩
209:搖動構件
210:塗覆 / 導電塗覆
212:第一金屬層
214:第二金層層
225:薄片顆粒
422:第一層
424:第二層
426:第三層
428:第三層
430:第四層
當結合附圖閱讀時,將更好地理解前述發明內容以及以下對本申請案的示例性實施例的詳細描述。為了說明本申請案的鎖定結構(locking structure),在附圖中示出了示例性實施例。然而應理解到,本申請案不限於所示的精確配置和手段。在圖示中:
[圖1A]是具有多個孔陣列的基板的立體圖,每個孔陣列限定相應的多個孔;
[圖1B]是圖1A所示的基板的部分的示意性截面剖面圖,其示出了穿孔和盲孔;
[圖2A]是類似於圖1的示意性截面剖面圖,但是示出了包括導電填充物以限定導電通孔的孔以及在通孔上方的導電重新分佈層;
[圖2B]是圖2A所示的通孔中之一個的SEM顯微照片;
[圖3]是示出用於導電填充圖1B中所示的孔以產生圖2A中所示的導電通孔的方法的方法步驟的流程圖;
[圖4A]是在液體介質中的導電顆粒的懸浮物的立體圖;
[圖4B]是攪拌後的懸浮物的立體圖;
[圖4C]是第二懸浮物的立體圖;
[圖5]是真空填充設備的示意性截面圖,該真空填充設備配置成將懸浮物驅動到基板的孔中;
[圖6A]是圖1B所示的基板的部分的示意性截面剖面圖,其示出了在使用圖5所示的真空填充設備進行第一填充操作以在其中一個孔中產生第一導電填充物之後的狀態;
[圖6B]是圖6A所示的基板的部分的示意性截面剖面圖,其是在按壓操作已增加第一導電填充物的堆積密度之後的狀態;
[圖7A]是圖4A至圖4B所示的懸浮物的顆粒的示意圖,其包括基本上單一尺寸的導電顆粒;
[圖7B]是圖4A至圖4B所示的懸浮物的顆粒的示意性截面圖,其包括根據替代實施例的小顆粒和大顆粒的雙峰分佈;
[圖7C]是圖4A至圖4B所示的懸浮物的顆粒的示意性截面圖,其包括小顆粒、大顆粒和中型大小顆粒的三峰分佈;
[圖8A]是設置在外殼(envelope)中的基板的示意性截面圖,該外殼被配置以在填充操作之後和移除液體介質之後壓縮顆粒;
[圖8B]是設置在圖8A所示的外殼中的基板的示意性截面圖,其示出了與基板表面接觸的外殼;
[圖8C]是設置在如圖8B所示的外殼中的基板的示意性截面圖,但是示出了外殼在按壓操作期間在壓力下以將顆粒緻密地堆積在基板的孔中;
[圖9A]是圖6A所示的基板的部分的示意性側面剖視圖,其示出了在使用圖5所示的真空填充設備進行後續的填充操作之後的狀態;
[圖9B]是圖9A所示的基板的部分的示意性側面剖視圖,其示出了在按壓後續的填充物並且使用圖5所示的真空填充設備添加第三填充操作之後的狀態;
[圖9C]是圖9A所示的基板的部分的示意性側面剖視圖,其示出了在第二和第三填充操作之後的狀態;
[圖10]是類似於圖5但被配置以懸掛基板的懸掛式真空填充設備的示意性截面圖;
[圖11]是圖9C所示的基板的示意性截面側視圖,其示出了由真空填充設備所填充的狀態;
[圖12A]是圖11所示的基板的示意性截面側面剖視圖,其示出了在多個程序的填充、乾燥和按壓操作之後並且示出了用小顆粒的最終填充懸浮物填充的孔;
[圖12B]是圖12A所示的基板的放大示意性截面側面剖視圖,其示出了在按壓小顆粒之後的狀態;
[圖12C]是圖12A所示的基板的放大示意性截面側面剖視圖,其示出了根據另一示例的經填充的孔;
[圖13A至圖13C]示出了在一示例中在填充操作期間將懸浮物輸送到基板的孔中的方法,其中:
[圖13A]示出了處於初始角度取向的基板;
[圖13B]示出處於不同於初始角度取向的第一角度取向的基板;
[圖13C]示出處於與第一角度取向相對的第二角度取向的基板;
[圖13D]示出了在另一示例中在填充操作期間將懸浮物輸送到基板的孔中的方法;
[圖14]是燒結基板的方法步驟的示意性截面側面剖視圖;
[圖15A]是在按壓之後且在燒結之前在孔中的相鄰顆粒的示意性側視圖;
[圖15B]是在燒結之後在孔中的相鄰顆粒的示意性側視圖;
[圖16A]是圖14所示但是在燒結之後的基板的示意性側視圖,其示出了表面加工操作之後的狀態;
[圖16B]是圖16A所示的基板的示意性側視圖,其示出了在表面加工操作之後被氣密密封的狀態;
[圖17]是圖16A的基板的示意圖,其示出了根據一示例的施加到基板的導電重新分佈層;
[圖18A]是圖16A的基板的示意圖,其示出了在其外表面中形成的溝槽;
[圖18B]是圖18A的基板的示意圖,其示出了施加到基板而在溝槽中的導電重新分佈層;
[圖18C]是具有根據另一實施例構造的導電重新分佈層的基板的示意圖;
[圖18D]是具有根據又另一實施例構造的導電重新分佈層的基板的示意圖;
[圖18E]是具有根據再另一實施例構造的導電重新分佈層的基板的示意圖;
[圖19A]是根據替代實施例的用於填充孔的離心機的示意性俯視圖,其示出為具有多個可旋轉的箕斗(bucket);
[圖19B]是圖1A所示的基板的示意性側面剖視圖,該基板示出為放置在一個箕斗中並覆蓋有導電顆粒的懸浮物;
[圖19C]是圖19B所示的箕斗的示意性側視圖,其示出了在離心機的旋轉期間取向的箕斗;
[圖19D]是圖19C所示的箕斗的示意性側視圖,其示出了在離心力迫使導電顆粒進入基板的孔中之後的狀態;
[圖19E]是圖19D所示的箕斗的示意性側視圖,其示出了從基板的外表面移除懸浮物;
[圖20A]是表示燒蝕後的弱化區域的基板的示意圖;
[圖20B]是圖20A所示的基板的示意圖,其示出了施加到基板的內表面的導電層;
[圖20C]是圖20B所示的基板的示意圖,但是示出了弱化區域被去除以露出孔,並且包括施加至導電層的遮罩;
[圖20D]是圖20C所示的基板的示意圖,但示出了被驅使到孔中的導電顆粒;
[圖20E]是圖20C所示的基板的示意圖,但示出了堆積在孔中且沿著孔的整個長度延伸的導電顆粒;
[圖20F]是圖20E所示的基板的示意圖,但示出了在一示例中移除導電層;
[圖20G]是類似於圖20D的示意圖,但是示出了根據另一示例施加靜電力到懸浮物以填充基板的孔;
[圖21A]是具有內表面的基板的示意圖,該內表面限定了包含導電顆粒的孔,該基板包括將導電顆粒接合到內表面的導電塗覆;
[圖21B]是圖21A所示的基板的部分的放大示意圖,其示出了塗覆的部分;
[圖22A]是根據另一示例的施加到過度填充的基板的硬按壓機的示意圖;
[圖22B]是圖22A的硬按壓機的示意圖,但是包括在另一個實施例中的按壓構件;
[圖22C]是硬壓操作後的基板的示意圖;
[圖23A]是單軸按壓步驟的示意圖,其中基板設置在真空外殼中設置的第一和第二壓制構件之間;
[圖23B]是圖23A的單軸按壓步驟的示意圖,其示出了施加到基板的單軸力;
[圖24A]是等靜壓按壓(isostatic pressing)步驟的示意圖,其中基板設置在真空外殼中並配置成由外殼的第一和第二相對結構按壓;
[圖24B]是等靜壓按壓步驟的示意圖,其中基板設置在真空外殼中,並且配置成分別由設置在基板與外殼的相對第一和第二結構之間的第一和第二層按壓;
[圖25]是在最終填充物的一或兩個外端處沉積的多個薄片顆粒中的薄片顆粒的立體圖;
[圖26]是配置為安裝到本文所述類型的中介件的部件的組合件的示意性全覽圖;
[圖27]是在另一示例中的經混合填充的通孔的示意性截面側視圖;
[圖28]是金屬化通孔的示意性截面圖,該金屬化通孔包括填充有導電材料的孔和至少部分填充導電材料的一或多個細孔的聚合物。
20:基板
21:中介件
22:第一表面
24:第二表面
34:導電通孔/金屬化通孔
35:導電填充物
37:重新分佈層
Claims (85)
- 一種電性部件,其包括: 基板,其限定第一表面和與所述第一表面相對的第二表面,以及內表面,所述內表面限定從所述第一表面延伸至所述第二表面的孔;及 導電填充物,其包括導電顆粒,所述導電顆粒在所述孔中基本上從所述第一表面延伸到所述第二表面以限定導電通孔,從而所述導電填充物限定了基本上從所述第一表面到所述第二表面的導電路徑。
- 如請求項1所述的電性部件,其中所述基板是玻璃基板。
- 如請求項1或2所述的電性部件,其中所述金屬包括燒結顆粒。
- 如請求項3所述的電性部件,其中大多數所述顆粒基本上是非緻密化燒結的。
- 如請求項1至4任一項所述的電性部件,其中所述顆粒在由壓力差、離心力和靜電力之一所限定的力下被迫使進入所述孔中。
- 如請求項1至5任一項所述的電性部件,其中所述導電填充物包括主體填充物和鄰近所述主體填充物的最終填充物。
- 如請求項6所述的電性部件,其中所述導電填充物還包括多個薄片顆粒。
- 如請求項7所述的電性部件,其中所述最終填充物包括所述薄片顆粒。
- 如請求項7或8所述的電性部件,其中所述薄片顆粒的比表面積在每克約0.3平方米至每克約1.5平方米的範圍內。
- 如請求項7至9任一項所述的電性部件,其中大多數所述薄片顆粒的平均尺寸比在約2∶1至約10∶1的範圍內。
- 如請求項6至10任一項所述的電性部件,還包括將所述導電填充物接合到所述內表面的導電塗覆。
- 如請求項11所述的電性部件,其中所述導電塗覆將所述最終填充物接合到所述內表面。
- 如請求項11或12所述的電性部件,其中所述塗覆包含至少一金屬。
- 如請求項13所述的電性部件,其中所述至少一金屬包括接合至所述基板的第一金屬和接合至所述第一金屬與所述最終填充物兩者的第二金屬。
- 如請求項14所述的電性部件,其中所述第一金屬包括黏著層。
- 如請求項15所述的電性部件,其中所述第二金屬包括接合層。
- 如請求項15或16所述的電性部件,其中所述第二金屬包括過渡金屬。
- 如請求項15至17任一項所述的電性部件,其中所述第二金屬是銀可混溶金屬。
- 如請求項11至18任一項所述的電性部件,其中所述塗覆通過氣相沉積製程施加到所述內表面。
- 如請求項19所述的電性部件,其中所述氣相沉積是物理氣相沉積(PVD)。
- 如請求項1至20任一項所述的電性部件,還包括重新分佈層,其設置在所述基板的所述第一表面和所述基板的所述第二表面中的至少一個上。
- 如請求項21所述的電性部件,其中所述重新分佈層包含氣相沉積的導電塗覆。
- 如請求項21或22所述的電性部件,其中,所述重新分佈層包括接合至所述基板的第一層和接合至所述第一金屬的第二層。
- 如請求項23所述的電性部件,其中所述第一層包括黏著層。
- 如請求項23或24所述的電性部件,其中所述第二層包括金屬。
- 如請求項25所述的電性部件,還包括設置在所述第二層上的由電性導體組成的第三層。
- 如請求項26所述的電性部件,其中所述第三層被電化學沉積到所述第二層上。
- 如請求項25或26所述的電性部件,還包括設置在所述第二層上的抗反射金屬性第三層。
- 如請求項28所述的電性部件,還包括設置在所述抗反射層上的由電性導體組成的第四層。
- 如請求項29所述的電性部件,其中所述第四層被電化學沉積到所述第二層上。
- 如請求項6至30任一項所述的電性部件,其中,所述基板的所述第一表面和所述第二表面沿一方向彼此相對,並且所述基板限定具有基底的溝槽,所述基底限定了所述第一表面的第一部分,所述第一部分沿著朝向所述第二表面的所述方向偏離所述第一表面的第二部分。
- 如請求項31所述的電性部件,其中所述通孔終止於所述溝槽。
- 如請求項31或32所述的電性部件,還包括至少一個電性導體,其設置在所述溝槽中與所述通孔電性連通。
- 如請求項33所述的電性部件,其中所述至少一個電性導體基本上填充所述溝槽。
- 如請求項1至34任一項所述的電性部件,其中所述基板的所述第一表面和所述第二表面沿一方向彼此相對,並且所述基板限定具有基底的溝槽,所述基底限定了所述第一表面的第一部分,所述第一部分沿著朝向所述第二表面的所述方向偏離所述第一表面的第二部分。
- 如請求項6至34任一項所述的電性部件,還包括設置在所述最終填充物的空隙中的金屬。
- 如請求項36所述的電性部件,其中所述金屬包括可電鍍的金屬。
- 如請求項1至37任一項所述的電性部件,其中所述孔是沙漏形的,並且所述基板還包括沿所述內表面延伸的導電塗覆,並且所述導電填充物設置在所述孔的其餘部分中。
- 如請求項38所述的電性部件,其中所述導電塗覆包括接合至所述內表面的導電黏著層和接合至所述黏著層的電性導體,其中所述導電填充物被燒結接合至所述電性導體。
- 如請求項39所述的電性部件,其中所述導電黏著層無電式鍍製在所述內表面上。
- 如請求項39或40所述的電性部件,其中所述電性導體被電化學沉積到所述黏著層上。
- 如請求項38至41任一項所述的電性部件,其中所述導電塗覆沿著基本上整個所述內表面延伸。
- 如請求項6至42任一項所述的電性部件,其中所述最終填充物在其外端包括至少一個基本上無孔性的雷射熔化的端蓋。
- 如請求項6至43任一項所述的電性部件,其中所述最終填充物在其相對的外端的每一者處包括基本上無孔性的雷射熔化的端蓋。
- 如請求項6至44任一項所述的電性部件,其中所述主體填充物包括第一導電顆粒,且所述最終填充物包括第二導電顆粒。
- 如請求項45所述的電性部件,其中所述第二導電顆粒具有第一平均顆粒大小,所述第二導電顆粒具有第二平均顆粒大小,以及所述第一平均顆粒大小和所述第二平均顆粒大小限定在約1.5:1至約12:1的範圍內的比率,包括約1.5:1到約3.5:1。
- 如請求項46所述的電性部件,其中所述第一平均顆粒大小在約1微米至約6微米之間。
- 如請求項46或47所述的電性部件,其中所述第二平均顆粒大小在約0.3微米至約1微米之間。
- 如請求項45至48任一項所述的電性部件,還包括在所述內表面上的導電塗覆。
- 如請求項49所述的電性部件,其中所述第二導電顆粒燒結接合到所述塗覆
- 如請求項3或4所述的電性部件,還包括聚合物,所述聚合物設置在由燒結的導電材料限定的至少一個細孔中。
- 如請求項51所述的電性部件,其中所述導電填充物包括主體填充物和鄰近所述主體填充物的最終填充物。
- 如請求項51或52所述的電性部件,還包括將所述導電填充物接合到所述內表面的導電塗覆。
- 如請求項53所述的電性部件,其中所述導電塗覆將所述最終填充物接合到所述內表面。
- 如請求項51至54任一項所述的電性部件,其中所述至少一個細孔包括多個細孔。
- 如請求項55所述的電性部件,其中所述細孔包含由相鄰的顆粒限定的空隙。
- 如請求項55或56所述的電性部件,其中所述細孔限定了設置在所述塗覆和所述導電填充物之間的至少一個孔隙。
- 如請求項53至57任一項所述的電性部件,其中所述塗覆和所述聚合物結合以對於氣體滲透進入所述通孔的氣體限定阻隔物。
- 如請求項53至58任一項所述的電性部件,其中所述塗覆和所述聚合物結合以對於液體滲透進入所述通孔的液體限定阻隔物。
- 如請求項1至59任一項所述的電性部件,其中所述孔是沙漏形的。
- 一種填充孔的方法,所述孔由玻璃基板的內表面限定,所述內表面從所述玻璃基板的第一表面延伸到所述玻璃基板的第二表面,所述第二表面沿一方向與所述第一表面相對,所述方法包括以下步驟: 執行至少一填充步驟,以便用多個導電顆粒過量填充所述孔,使得所述顆粒延伸超過所述基板的所述第一表面和所述第二表面; 在所述至少一填充步驟之後,燒結導電顆粒以形成燒結的導電填充物,其延伸穿過所述孔並且具有延伸超過所述基板的所述第一表面的第一部分和延伸超過所述基板的所述第二表面的第二部分; 在所述燒結步驟之後,向所述導電填充物的所述第一部分和所述第二部分施加壓縮力,以密封在所述燒結的導電填充物和所述玻璃基板之間的界面。
- 如請求項61所述的方法,其中所述顆粒不會受到在所述執行步驟和所述燒結步驟之間的按壓操作。
- 如請求項61或62所述的方法,其中所述施加步驟包括使第一平坦剛性按壓表面和第二平坦剛性按壓表面抵靠所述導電填充物的所述第一部分和所述第二部分,以將所述導電填充物壓縮抵靠所述基板並密封所述界面。
- 如請求項61至63任一項所述的方法,其中所述界面包括在所述燒結的導電填充物與所述基板的所述第一表面和所述第二表面的每一者之間限定的第一界面。
- 如請求項61至64任一項所述的方法,其中所述基板具有限定所述孔的內表面,並且在沿著所述內表面至所述第一表面並且進一步沿著所述內表面至所述第二表面的位置處,所述界面包括在所述基板與所述燒結的導電填充物之間的第二界面。
- 如請求項61至65任一項所述的方法,其中所述引入步驟(bringing step)在室溫下執行。
- 如請求項61至65任一項所述的方法,其中所述引入步驟在室溫以上的提高的溫度下執行。
- 如請求項67所述的方法,其中所述提高的溫度在約120℃至約250℃的範圍內。
- 如請求項61至68任一項所述的方法,其中所述按壓表面由硬按壓機的相應壓板限定,並且所述施加步驟包括使所述按壓表面單軸地與所述燒結的導電填充物的所述第一部分和所述第二部分接觸。
- 如請求項61至68任一項所述的方法,其中所述按壓表面由硬按壓機的相應壓板所攜載的按壓構件所限定,並且所述施加步驟包括使所述按壓構件單軸地與所述燒結的導電填充物的所述第一部分和所述第二部分接觸。
- 如請求項61至68任一項所述的方法,其中所述按壓表面由設置在真空密封的外殼中的剛性平坦按壓構件限定,並且施加步驟包括使第一壓板和第二壓板單軸地與所述外殼接觸,從而使所述按壓表面抵靠所述燒結的導電填充物的所述部分。
- 如請求項61至71任一項所述的方法,其中所述第一部分和所述第二部分限定分別沿著所述第一表面和所述第二表面延伸的鈕扣件,並且限定基本上平坦的外表面。
- 如請求項72所述的方法,其中所述基本上平坦的外表面分別基本上平行於所述基板的所述第一表面和所述第二表面延伸。
- 如請求項61至68任一項所述的方法,其中所述施加步驟包括向所述燒結的導電填充物的所述第一部分和所述第二部分施加等靜壓(isostatic pressure)。
- 如請求項74所述的方法,其中所述按壓表面由真空密封的外殼的第一結構和第二結構限定,並且施加步驟包括向所述外殼施加所述等靜壓,以使所述第一結構符合所述第一外表面以及所述燒結的導電填充物的所述第一部分,以及使所述第二結構符合所述第二外表面以及所述燒結的導電填充物的所述第二部分。
- 如請求項74所述的方法,其中所述按壓表面由設置在真空密封的外殼中的第一可展性層和第二可展性層限定,並且施加步驟包括向所述外殼施加等靜壓,以使所述第一可展性層符合所述第一外表面以及所述燒結的導電填充物的所述第一部分,以及使所述第二可展性層符合所述第二外表面以及所述燒結的導電填充物的所述第二部分。
- 如請求項74至76任一項所述的方法,其中所述等靜壓沿著基本上正交於所述第一部分和所述第二部分的相應的第一端和第二端的方向分別施加到相應的所述第一端和所述第二端。
- 如請求項61至68及74至77任一項所述的方法,其中在所述施加步驟之後,所述燒結的導電填充物的所述第一部分和所述第二部分限定了基本上呈圓頂的表面。
- 如請求項61至78任一項所述的方法,其中所述施加步驟使所述繞結的導電填充物的所述第一部分和所述第二部分緻密化。
- 如請求項61至79任一項所述的方法,其中所述施加步驟將所述導電填充物氣密地密封以抵靠玻璃。
- 如請求項61至79任一項所述的方法,還包括用CeO2 製成的基板對過度填充的顆粒進行表面加工的步驟。
- 一種填充孔的方法,所述孔由玻璃基板的內表面限定,所述內表面從所述玻璃基板的第一表面延伸到所述玻璃基板的第二表面,所述第二表面沿一方向與所述第一表面相對,所述方法包括以下步驟: 執行至少一填充步驟,以便用多個導電顆粒過量填充所述孔,使得所述顆粒延伸超過所述基板的所述第一表面和所述第二表面;及 在所述至少一填充步驟之後,向所述導電填充物的所述第一部分和所述第二部分施加壓縮力,以便密封在所述燒結的導電填充物和所述玻璃基板之間的界面, 其中施加壓縮力的所述步驟在適合於燒結所述顆粒的溫度下執行。
- 如請求項82所述的方法,其中施加壓縮力的所述步驟包括等靜壓地按壓所述顆粒。
- 如請求項82所述的方法,其中施加壓縮力的所述步驟包括硬按壓所述顆粒。
- 如請求項82至84任一項所述的方法,進一步包括在所述施加步驟之後用CeO2 製成的基板對過度填充的顆粒進行表面加工的步驟。
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