一种TGV通孔加工装置及加工方法与流程

本发明属于电子封装，尤其涉及一种tgv通孔加工装置及加工方法。

背景技术：

1、随着移动互联网等新一代信息技术的快速发展，微电子器件向着集成化、小型化、多功能化和高可靠性等方向发展，延续半个多世纪的摩尔定律受到物理、功耗和制造工艺三重极限的挑战。为了应对这些挑战，工业界和学术界提出了三维集成技术-将一次流片的大芯片，改为若干颗小芯片堆叠封装互连，对大芯片进行替代。当前三维封装主要方式为tsv，但tsv成本较高且传输时信号完整度较差，而玻璃作为一种可能替代硅基转接板的材料，tgv三维互连技术因众多优势正在成为当前的研究热点，但现有tgv通孔加工方法，有些会对表面造成损伤，造成表面不光滑，有些方法的加工效率较低，无法量产，因此亟需优化tgv通孔的制造方法。

2、德国汉诺威大学、上海交通大学与法国、quartz实验室先后利用复合掩模双面喷粉工艺，采用干粉喷砂工艺对玻璃基板刻蚀，但所形成的通孔表面粗糙度较大，而且这种工艺对通孔的尺寸具有一定的局限性，要求通孔的直径大于200μm，且要求相邻通孔的中心间距较大。美国高通公司在玻璃的局部用正负电极放电，通过控制电压使该部分区域进行放电熔，玻璃内部由于应对焦耳热产生高应力。最终加载电极的区域内部击穿成通孔，但是通孔不够垂直。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，为克服现有技术缺陷，提供了一种tgv通孔加工装置及加工方法,为封装互连领域的研究提供手段和工具，以满足科研及工业生产的实际需要。

2、本发明目的通过下述技术方案来实现：

3、一种tgv通孔加工装置，所述装置包括：

4、激光器，所述激光器用于产生超短脉冲光束；

5、光束整形单元，所述光束整形单元用于调整所述超短脉冲光束的焦深长度和光斑直径，得到整形光束；

6、光束变焦系统，所述光束变焦系统用于将所述整形光束压缩成为斑点光束；

7、微透镜阵列系统，所述微透镜阵列系统将所述斑点光束转变为多束输出光；

8、聚焦单元，所述聚焦单元将经过所述微透镜阵列系统输出的光束进行聚焦，出射至加工样品表面；

9、加工平台，所述加工平台用于放置待加工样品。

10、进一步的，所述聚焦单元包括物镜。

11、进一步的，所述加工平台为三维运动平台。

12、另一方面，本发明还提供了一种tgv通孔加工方法，所述方法基于前述任一种的tgv通孔加工装置实现，所述方法包括：

13、激光器产生超短脉冲光束；

14、超短脉冲光束经过光束整形单元处理得到整形激光光束；

15、利用光束变焦系统将光束压缩成斑点光束；

16、光束射出并经过微透镜阵列系统，随后利用聚焦单元将光束进行聚焦于固定在加工平台上的待加工样品上。

17、进一步的，所述方法还包括：

18、在进行加工前，根据所需的tgv通孔的尺寸特征设定超短脉冲光束的能量、波长、功率密度和脉冲宽度。

19、进一步的，所述方法还包括：

20、根据tgv通孔的尺寸和位置，选择相应的微透镜阵列系统进行并行加工。

21、本发明的有益效果在于：

22、（1）本发明提供的tgv通孔加工装置产生的光斑小，能量密度高，且tgv通孔能够同时加工，大幅度提升tgv通孔加工效率。

23、（2）本发明可以通过调整飞秒激光的光路参数，从而灵活的调节通孔尺寸大小。

技术特征：

1.一种tgv通孔加工装置，其特征在于，所述装置包括：

2.如权利要求1所述的tgv通孔加工装置，其特征在于，所述聚焦单元包括物镜。

3.如权利要求1所述的tgv通孔加工装置，其特征在于，所述加工平台为三维运动平台。

4.一种tgv通孔加工方法，其特征在于，所述方法基于权利要求1-3任一所述的tgv通孔加工装置实现，所述方法包括：

5.如权利要求4所示的tgv通孔加工方法，其特征在于，所述方法还包括：

6.如权利要求4所示的tgv通孔加工方法，其特征在于，所述方法还包括：

技术总结
本发明公开了一种TGV通孔加工装置及加工方法，属于电子封装技术领域，该装置包括激光器、光束整形单元、光学变焦系统、微透镜阵列、聚焦单元和三维运动平台，利用激光器产生的飞秒量级超快脉冲光束，通过光束整形单元与光速变焦系产生贝塞尔光束，随后通过微透镜阵列，将入射的一束贝塞尔光束转变为多束输出光束。此时的输出光已经形成的多焦点阵列，但光束较弱，随后利用物镜紧聚焦，实现多焦点精确地定位到样品表面，对玻璃进行并行打孔。本发明产生的光斑小且焦深大，能大幅度提高TGV量产效率。

技术研发人员：阎德劲,冯剑波,王聪,林奈,苑博,殷营政,吴磊
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第十研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5