一種預埋金屬通孔圓片的製造方法及其裝置的製作方法
2023-05-05 02:28:56 2
專利名稱：一種預埋金屬通孔圓片的製造方法及其裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種圓片(wafer)的製造方法及其裝置，尤其是一種用於預埋金屬通 孔圓片的製造方法以及裝置。
背景技術：
隨著半導體製程技術的不斷發展，半導體封裝技術也是隨之不斷發展。在封裝領 域，晶圓級封裝的發展也是取得了很大的進步，並越來越廣泛地應用於各種領域，尤其是在 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微電機系統)封裝中。 而對於MEMS封裝而言，矽通孔技術作為其中的核心技術，決定了晶圓級封裝的命 運。近年來各種通孔技術層出不窮，但受限於技術瓶頸和高成本，鮮有技術能運用於實際生 產中。 業界目前通常使用的矽通孔技術解決方案，主要是採用刻蝕技術。在標準的圓片 上刻蝕出一定尺寸的通孔，然後採用電鍍等方法填充通孔，以形成完整的電連接。而玻璃圓 片的通孔，則通常是採用雷射鑽孔或者噴砂的方法，在標準的玻璃圓片上製作出通孔，再採 用電鍍等方法填充通孔，得到包含金屬通孔的玻璃圓片。 但是，該等上述方法存在一定的局限。首先，通孔的製作需要標準的圓片作為基 材，每次只能處理一片圓片，生產效率先對較低。其次，受限於電鍍的填隙能力，通孔的深寬 比有限。第三，刻蝕、濺射、電鍍等技術的大量使用，使得通孔製作的成本居高不下，嚴重限 制了三維晶圓級封裝技術的推廣應用。 因此，業界確有必要開發出一種低成本的預埋金屬通孔圓片的製造方法，實現圓 片通孔的低價生產，以利於晶圓級封裝的推廣普及。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是現有預埋金屬通孔圓片的製造方法成本過高，不利
於預埋金屬通孔圓片的大量生產，進而限制了其廣泛的應用。 為了解決上述技術問題，本發明所提出的技術方案是 —種預埋金屬通孔圓片的製造方法，其包括有以下步驟提供一對承載裝置、耐 高溫的模具以及若干線形金屬；其中承載裝置上預設有若干通孔；而模具內設有柱狀收容 腔，且其底部上設有若干通孔以將收容腔內部與模具外部連通。將線形金屬從一個承載裝 置及模具底部的通孔中穿過，通過模具的收容腔後，再穿過另一承載裝置的通孔，然後固定 在各承載裝置的兩端並拉緊。將圓片原料注入模具的收容腔內，加熱模具至圓片原料的軟 化點100度以上的溫度，然後保溫至少IO分鐘。冷卻模具至室溫，取出圓片柱體，切割圓片 柱體，得到帶金屬通孔的圓片。另外，據業界已知，其中圓片的形狀，不僅限於圓形，其也可 以包括矩形或是方形等其他形狀。 進一步的，在不同實施方式中，其中在加熱模具至圓片原料的軟化點100度以上 的溫度的步驟中，具體加熱的溫度，在不同實施方式中，其可以是100度、120度、150度、180
3度、200度、220度、250度、280度、300度等等。可根據具體實際情況，自行設定高出的溫度 度數。 進一步的，在不同實施方式中，其中保溫的具體時間，也可以是根據實際需要來具 體限定。例如，保溫時間可以是10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘、30分鐘、35分鐘、40分 鍾、50分鐘、60分鐘、70分鐘、80分鐘、90分鐘、100分鐘、110分鐘、120分鐘、130分鐘、140 分鐘、150分鐘等等。 進一步的，在不同實施方式中，其中所使用的一對承載裝置，可以是一對金屬平 板。 進一步的，在不同實施方式中，其中對於承載裝置以及模具底部上設置的通孔的 排列方式，可以是按照實際具體要求設置。如此可使得圓片上預埋金屬的位置可根據實際 製造需要而定。例如，可以是所謂的規則排布或是按照預訂設置的不規則排布等等，並無限 制。 進一步的，在不同實施方式中，其中圓片為玻璃圓片。而在本發明涉及的方法中， 向模具收容腔內添加的玻璃圓片的原料最好為粉狀。 進一步的，粉狀玻璃圓片原料的目數最好是在200目以上。具體在不同實施方式 中，使用的粉狀玻璃圓片原料的目數可以是200目、250目、300目、350目、400目等等。
進一步的，在不同實施方式中，其中所使用的線形金屬為熔點高於所述粉狀玻璃 軟化點的金屬或金屬合金。其中對於線形金屬的截面形狀及大小，其可以是各種形狀及尺 寸大小，並無限定。如此，圓片的金屬通孔的大小及形狀，就可隨實際需要，通過選擇適當形 狀及尺寸的線形金屬實現。在實際使用中，一般使用的是圓形。 進一步的，在不同實施方式中，其中所使用的金屬為鎢、銅、可伐中的一種或幾種。
進一步的，在不同實施方式中，其中向模具收容腔中注入的圓片原料，並不注滿整 個模具收容腔。 進一步的，在不同實施方式中，其中在切割圓片柱之前，還包括研磨圓片柱體的步 驟。其可以是將圓片柱體研磨至指定尺寸。而對於切割圓片柱得到的圓片，其厚度，可以是 根據實際需要而定，如此，圓片的金屬通孔的深度，就可通過具體的切割厚度來實現。
進一步的，本發明的又一個方面，提供了一種可實施本發明涉及的預埋金屬通孔 圓片的製造方法的裝置。其採用以下技術方案 —種預埋金屬通孔圓片的製造裝置，其包括有一對承載裝置、耐高溫模具、加熱裝 置、研磨裝置以及切割裝置。其中承載裝置上設有若干通孔。模具用於形成圓片柱體於其 內，其內設有用於收容圓片原料的柱狀收容腔，且其底部上設有若干通孔以將收容腔內部 與模具外部連通。加熱裝置用於對模具加熱，進而軟化模具收容腔內的圓片原料使其混合 在一起形成圓片柱。研磨裝置用於對從模具收容腔內取出的圓片柱體進行研磨。而切割裝 置則是用於對圓片柱體進行切割得到圓片。 與現有技術相比，本發明的有益效果是本發明涉及的預埋金屬通孔圓片的製造 方法及其裝置，其將通孔製作與圓片的製造相融合，在製造玻璃圓片的同時製作出金屬通 孔，縮短了生產周期，並且實現了多片圓片的同時生產。而且由於免除了刻蝕等高成本技術 的使用，降低了預埋金屬圓片的製造成本，從而實現了帶金屬通孔圓片的批量生產。另外， 依本發明涉及的製造方法製造出的通孔深度不受限制，可以根據需要切割出不同厚度的圓片，可以實現大深寬比通孔的製造。
圖1為本發明涉及的預埋金屬通孔圓片的製造裝置的結構示意圖。
圖2為本發明涉及的帶金屬通孔的圓片。
具體實施例方式
下面結合附圖詳細說明本發明實用新型的具體實施方式
。 本發明涉及的一種預埋金屬通孔圓片的製造方法，在本實施方式中，其為玻璃圓 片的製造方法，其包括有以下步驟 第一步，提供一對承載裝置、耐高溫的模具以及若干金屬鎢線；其中承載裝置上預 設有若干通孔；而模具內設有柱狀收容腔，且其底部上設有若干通孔以將收容腔內部與模 具外部連通。 第二步，將鎢線從一個承載裝置及模具底部的通孔中穿過，通過模具的收容腔後， 再穿過另一承載裝置的通孔，然後固定在各承載裝置的兩端並拉緊。 第三步，將玻璃圓片原料玻璃粉注入模具的收容腔內，但不要注滿，加熱模具至高 於玻璃圓片原料的軟化點100度的溫度，然後保溫10分鐘。
第四步，冷卻模具至室溫。 第五步，剪斷承載裝置兩端的鎢線，將模具收容腔內形成的玻璃柱體從模具中取 出。 第六步，研磨玻璃柱體至指定尺寸。 第七步，切割玻璃柱體，得到一定厚度的帶鎢孔的玻璃圓片。 其中在第一步中，具體使用的承載裝置為一對金屬平板，其上設有預先形成的通
孔，其用於定位金屬通孔的位置。在第三步中，具體使用的玻璃粉，其目數為200。 在不同實施方式中，其中對於承載裝置以及模具底部上設置的通孔的排列方式，
可以是按照實際具體要求設置。如此可使得圓片上預埋金屬的位置可根據實際製造需要而
定。例如，可以是所謂的規則排布或是按照預訂設置的不規則排布等等，並無限制。 其中所使用的線形金屬為熔點高於玻璃粉軟化點的金屬或金屬合金。在具體實施
方式中，線性金屬還可以是銅、可伐或者鎢、銅、可伐中的幾種合金。另，對於線形金屬的截
面形狀及大小，其可以是各種形狀及尺寸大小，並無限定。通常使用的可以是圓形。如此，圓
片的金屬通孔的大小及形狀，就可隨實際需要，通過選擇適當形狀及尺寸的線形金屬實現。 在本實施方式中，第三步驟中加熱模具至高於玻璃圓片原料的軟化點100度的溫
度，保溫10分鐘。而在其他具體實施方式
中，還可以加熱模具至高於玻璃圓片原料的軟化
點100度以上的任意溫度，具體的溫度度數通常是在100至200度範圍內，但不限制200度
以上的更高的溫度度數。而且，保溫時間也是可以根據具體情況而定，通常是至少10分鐘
以上，而具體的保溫時間最好是在10分鐘至2小時範圍內，但也不限制2小時以上的保溫時間。 另外，在不同實施方式中，其中模具收容腔的截面可以是各種形狀，如圓形、方形 等，故切割玻璃柱體得到的玻璃圓片也可以是各種形狀。而且，對於切割圓片柱體得到的圓片，其厚度，也可以是根據實際需要而定。如此，圓片的金屬通孔的深度，就可通過具體的切 割厚度來實現。 進一步的，本發明的又一個方面還涉及一種用於實施以上本發明涉及的預埋金屬 通孔圓片方法的裝置。 請參閱圖1所示，一種預埋金屬通孔圓片的製造裝置100，其包括有一對承載裝置 110、耐高溫模具120、加熱裝置130、研磨裝置(未圖示)以及切割裝置(未圖示)。其中 承載裝置上設有若干通孔。模具用於形成圓片柱於其內，其內設有用於收容圓片原料的柱 狀收容腔，且其底部上設有若干通孔以將收容腔內部與模具外部連通。加熱裝置用於對模 具加熱，進而軟化模具收容腔內的圓片原料使其混合在一起形成圓片柱。研磨裝置用於對 從模具收容腔內取出的圓片柱進行研磨。而切割裝置則是用於對圓片柱體進行切割得到圓 片。 請參閱圖2所示，其圖示了從圓片柱切割下來的圓片200，其內形成有若干按預設 布局形成的金屬通孔210。對於圓片200的厚度以及金屬通孔210的大小，均可以是根據實 際需要而定，並無限制。 進一步的，對於本發明涉及的預埋金屬通孔圓片的製造裝置的操作方法，可參閱 以上揭示的本發明涉及的預埋金屬通孔圓片的製造方法，由於內容類似，此處不再贅述。
進一步的，對於本發明涉及的預埋金屬通孔圓片的製造裝置中所使用的一對承載 裝置，其可以是一對金屬平板，其上預設有通孔。而涉及使用的加熱裝置、研磨裝置以及切 割裝置，均可為業界已知的具有該等功能的裝置。 本發明涉及的預埋金屬通孔圓片的製造方法及其裝置，其將金屬通孔製作與玻璃 圓片的生產相融合，在生產玻璃圓片的同時製作出金屬通孔，剔除了刻蝕等高成本技術的 使用，實現了帶金屬通孔玻璃圓片的批量生產，而且依本發明製造出的金屬通孔深度不受 限制，可以根據需要切割出不同厚度的玻璃圓片，是一種低成本，高產量的預埋金屬通孔玻 璃圓片的製造方法。 以上所述僅為本發明的較佳實施方式，本發明的保護範圍並不以上述實施方式為 限，但凡本領域普通技術人員根據本發明揭示內容所作的等效修飾或變化，皆應納入權利 要求書中記載的保護範圍內。
權利要求
一種預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於，其包括有以下步驟提供一對承載裝置、耐高溫的模具以及若干線形金屬，其中承載裝置上預設有若干通孔，而模具內設有柱狀收容腔，且其底部上設有若干通孔以將收容腔內部與模具外部連通；將線形金屬從一個承載裝置及模具底部的通孔中穿過，通過模具的收容腔後，再穿過另一承載裝置的通孔，然後固定在各承載裝置的兩端並拉緊；將圓片原料注入模具的收容腔內，加熱模具至圓片原料的軟化點100度以上的溫度，然後保溫至少10分鐘；冷卻模具至室溫，取出圓片柱體並進行切割，得到帶金屬通孔的圓片。
2. 根據權利要求1所述的預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於其中所使用的 一對承載裝置，是一對金屬平板。
3. 根據權利要求1所述的預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於所述圓片為玻 璃圓片。
4. 根據權利要求3所述的預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於所述玻璃圓片 原料為粉狀。
5. 根據權利要求4所述的預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於所述粉狀玻璃 圓片原料的目數為200以上。
6. 根據權利要求4所述的預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於其中所使用的 線形金屬為熔點高於所述粉狀玻璃軟化點的金屬或金屬合金。
7. 根據權利要求6所述的預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於其中所使用的 金屬為鎢、銅、可伐中的一種或幾種。
8. 根據權利要求1所述的預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於其中向模具收 容腔中注入的圓片原料，並不注滿整個模具收容腔。
9. 根據權利要求1所述的預埋金屬通孔圓片的製造方法，其特徵在於其中在切割圓 片柱之前，還包括研磨圓片柱體的步驟。
10. —種用於實施權利要求1所述的預埋金屬通孔圓片製造方法的預埋金屬通孔圓片 的製造裝置，其特徵在於其包括有一對承載裝置、耐高溫模具、加熱裝置、研磨裝置以及切 割裝置；其中承載裝置上設有若干通孔，模具用於形成圓片柱體於其內，其內設有用於收容 圓片原料的柱狀收容腔，且其底部上設有若干通孔以將收容腔內部與模具外部連通；加熱 裝置用於對模具加熱，進而軟化模具收容腔內的圓片原料使其混合在一起形成圓片柱；研 磨裝置用於對從模具收容腔內取出的圓片柱體進行研磨；而切割裝置則是用於對圓片柱體 進行切割得到圓片。
全文摘要
本發明涉及一種預埋金屬通孔圓片的製造方法及其裝置。其中該方法包括有以下步驟將線形金屬從一個承載裝置及模具底部的通孔中穿過，通過模具的收容腔後，再穿過另一承載裝置的通孔，然後固定在各承載裝置的兩端並拉緊。將圓片原料注入模具的收容腔內，加熱模具至圓片原料的軟化點100度以上的溫度，然後保溫至少10分鐘。冷卻模具至室溫，取出圓片柱體，切割圓片柱體，得到帶金屬通孔的圓片。本發明涉及的預埋金屬通孔圓片製造方法及其裝置，圓片製造成本低，利於圓片的大量生產，使得其可被廣泛的應用。
文檔編號B81C1/00GK101746710SQ20101002244
公開日2010年6月23日 申請日期2010年1月6日 優先權日2010年1月6日
發明者朱大鵬, 段志偉, 陳利軍 申請人:美新半導體(無錫)有限公司