一种孔结构形成方法与流程

1.本发明涉及激光微加工领域，特别涉及一种孔结构形成方法。


背景技术：

2.玻璃通孔(through glass via，tgv)技术是实现三维集成、低成本和高性能无源器件最有效的技术之一，目前tgv的形成方式通常为激光改质加工结合化学腐蚀技术，具体的，通过将激光聚焦在玻璃基板的目标位置，使对应位置的结构发生改变，结构发生改变的区域作为改质区，其刻蚀速率远大于未经改质的区域，则可以以化学腐蚀的方式被刻蚀去除，从而形成相应的孔结构。但是目前利用tgv技术加工的产品的孔型种类较少，只有直孔、沙漏孔、盲孔等，无法使用于更多复杂的封装使用场景。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本技术的目的在于提供一种孔结构形成方法，可以同时形成连通的微孔和盲孔，工艺流程简单，孔型可控性高。
4.本技术实施例提供了一种孔结构形成方法，所述方法包括：
5.利用激光束照射待加工器件，以在所述待加工器件中形成从所述待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿所述待加工器件的第一改质线，以及从所述第一侧部分贯穿所述待加工器件的多个第二改质线，所述多个第二改质线在第一侧表面内沿第一预设轨迹分布，且包围所述第一改质线，所述第一改质线的深度大于所述第二改质线的深度；
6.将所述待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工，以在所述待加工器件中形成以所述第一改质线所在位置为中心的微孔，和从所述第一侧部分贯穿所述待加工器件的第一盲孔，所述第一盲孔覆盖所述多个第二改质线所在位置，所述第一改质线完全贯穿所述待加工器件时，所述微孔为通孔，所述第一改质线部分贯穿所述待加工器件时，所述微孔为盲孔；所述微孔的孔径小于所述第一盲孔的孔径，所述第一盲孔和所述微孔连通；所述腐蚀液对所述第一改质线和所述第二改质线的腐蚀速度大于对所述待加工器件的其他位置的腐蚀速度。
7.可选的，所述第一改质线位于所述多个第二改质线的中心位置，所述多个第二改质线构成的第一轮廓的孔径等于所述第一盲孔的孔径和所述微孔的孔径的差值，所述第一盲孔的孔径小于或等于所述微孔的孔径的3倍。
8.可选的，所述第一改质线完全贯穿所述待加工器件时，所述方法还包括：
9.利用激光束照射所述待加工器件，以在所述待加工器件中形成从与所述第一侧相对的第二侧部分贯穿所述待加工器件的多个第三改质线，所述多个第三改质线在第二侧表面内沿第二预设轨迹分布，且包围所述第一改质线；
10.则所述将待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工后，所述待加工器件中还形成有从所述第二侧部分贯穿所述待加工器件的第二盲孔，所述第二盲孔覆盖所述多个第三改质线所在位置，所述微孔的孔径小于所述第二盲孔的孔径，所述第二盲孔和所述微孔连通；所
述腐蚀液对所述第三改质线的腐蚀速度大于对所述待加工器件的除所述第一改质线和所述第二改质线之外的其他位置的腐蚀速度。
11.可选的，所述第一改质线位于所述多个第三改质线的中心位置，所述多个第三改质线构成的第二轮廓的孔径等于所述第二盲孔的孔径和所述微孔的孔径的差值，所述第二盲孔的孔径小于或等于所述微孔的孔径的3倍。
12.可选的，所述多个第二改质线中相邻的第二改质线之间的间距小于或等于所述第一盲孔的孔径的1/10。
13.可选的，所述多个第二改质线中相邻的第二改质线之间的间距范围为0.1μm-10μm。
14.可选的，所述第一盲孔在平行所述第一侧表面的方向上的截面为圆形或多边形，所述第一盲孔的孔径为所述圆形或多边形内的最长距离。
15.可选的，所述待加工器件包括相对的第一侧表面和第二侧表面，所述微孔的孔径小于未经过腐蚀加工的所述待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离。
16.可选的，第一盲孔的孔径范围为5μm-1000μm，所述微孔的孔径范围为5μm-1000μm，所述第一盲孔的深度大于或等于10μm，且小于经过腐蚀加工后的所述待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离。
17.可选的，所述待加工器件包括相对的第一侧表面和第二侧表面，所述利用激光束照射待加工器件，以在所述待加工器件中形成从所述待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿所述待加工器件的第一改质线，以及从所述第一侧部分贯穿所述待加工器件的多个第二改质线，包括：
18.控制第一激光束聚焦成第一激光束焦线导向到所述待加工器件中进行激光改质，以形成第一改质线；所述第一激光束焦线探入所述待加工器件的深度等于所述微孔的深度；
19.控制第二激光束激光聚焦成第二激光束焦线从所述第一侧表面导向到所述待加工器件中进行激光改质，以形成第二改质线；所述第二激光束焦线探入所述待加工器件的深度等于所述第一盲孔的深度；所述第一激光束和所述第二激光束中的至少一个为贝塞尔光束或成丝光束；
20.根据所述第一预设轨迹移动所述第二激光束或所述待加工器件，重复执行控制所述第二激光束聚焦成第二激光束焦线从所述第一侧表面导向到所述待加工器件中进行激光改质的操作，以形成在所述第一侧表面内沿所述第一预设轨迹分布的多个第二改质线。
21.可选的，所述第一激光束和所述第二激光束的至少之一的激光源为飞秒激光器或皮秒激光器。
22.可选的，所述腐蚀液包括酸性腐蚀液或碱性腐蚀液，所述酸性腐蚀液包括氢氟酸、盐酸、硫酸中的至少一种，所述碱性腐蚀液包括氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵中的至少一种。
23.可选的，所述酸性腐蚀液为：浓度范围为1％～49％的hf刻蚀液，或hf：nh4f比例范围为1：0.1～1：10的缓冲氧化物刻蚀液；碱性腐蚀液为：浓度范围为10％～60％的naoh溶液，或浓度范围为10％～60％的koh溶液。
24.本技术实施例提供了一种孔结构形成方法，利用激光束照射待加工器件，以在待
加工器件中形成从待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿待加工器件的第一改质线，以及从第一侧部分贯穿待加工器件的多个第二改质线，多个第二改质线在第一侧表面内沿第一预设轨迹分布，且包围第一改质线，第一改质线的深度大于第二改质线的深度，将待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工，腐蚀液对第一改质线和第二改质线的腐蚀速度大于对待加工器件的其他位置的腐蚀速度，则可以先腐蚀去除第一改质线和第二改质线，再腐蚀扩宽第一改质线得到以第一改质线为中心的微孔，第一改质线完全贯穿待加工器件时，该微孔为通孔，第一改质线部分贯穿待加工器件时，该微孔为盲孔，腐蚀扩宽第二改质线使多个第二改质线分别对应的多个盲孔连通得到沿第一预设轨迹且部分贯穿待加工器件的第一盲孔，第一盲孔覆盖多个第二改质线所在位置，由于第二改质线包围第一改质线，则第一盲孔的孔径大于微孔的孔径且包围该微孔，在第一盲孔和微孔连通构成阶梯孔，因此可以使不同孔径的微孔和盲孔同时形成，一次腐蚀即可完成阶梯孔的加工，简化工艺流程，得到的孔型可控性高，保证了阶梯孔加工的一致性和加工质量，利于阶梯孔的批量化生产，为三维集成封装和雾化结构提供更多的选择和使用场景。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
26.图1为本技术实施例提供的一种孔结构形成方法的流程图；
27.图2-图3为本技术实施例中待加工器件在孔结构形成过程中的结构示意图；
28.图4为本技术实施例中第二改质线构成的第一轮廓的示意图；
29.图5-图11为本技术实施例中待加工器件在孔结构形成过程中的结构示意图；
30.图12为本技术实施例中一种阶梯孔的检测示意图；
31.图13为本技术实施例提供的一种阶梯孔在第一侧表面的实物示意图；
32.图14为本技术实施例提供的一种阶梯孔的背光源实物图；
33.图15为本技术实施例提供的一种阶梯孔在第二侧表面的实物示意图；
34.图16为本技术实施例提供的一种待加工器件的结构示意图；
35.图17为本技术实施例提供的另一种待加工器件的结构示意图。
具体实施方式
36.为使本技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施方式做详细的说明。
37.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
38.其次，本技术结合示意图进行详细描述，在详述本技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
39.现有技术中，通过将激光聚焦在玻璃基板的目标位置，使对应位置的结构发生改变，结构发生改变的区域作为改质区，其刻蚀速率远大于未经改质的区域，则可以以化学腐蚀的方式被刻蚀去除，从而形成相应的孔结构。但是目前利用tgv技术加工的产品的孔型种类较少，只有直孔、沙漏孔、盲孔等，无法使用于更多复杂的封装使用场景。
40.目前，可以利用tgv技术在玻璃上制作沉孔，具体的，先在玻璃一面进行激光改质和化学腐蚀制备出一定孔径的盲孔，再在盲孔面涂覆抗腐蚀保护涂层，然后在玻璃另外一面再次进行激光改质和化学腐蚀制作通孔，最终得到包括通孔和盲孔的沉孔，但是这种方法工艺流程复杂，孔型可控性差，难以进行批量生产。
41.基于此，本发明提供了一种孔结构形成方法，利用激光束照射待加工器件，以在待加工器件中形成从待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿待加工器件的第一改质线，以及从第一侧部分贯穿待加工器件的多个第二改质线，多个第二改质线在第一侧表面内沿第一预设轨迹分布，且包围第一改质线，第一改质线的深度大于第二改质线的深度，将待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工，腐蚀液对第一改质线和第二改质线的腐蚀速度大于对待加工器件的其他位置的腐蚀速度，则可以先腐蚀去除第一改质线和第二改质线，再腐蚀扩宽第一改质线得到以第一改质线为中心的微孔，第一改质线完全贯穿待加工器件时，该微孔为通孔，第一改质线部分贯穿待加工器件时，该微孔为盲孔，腐蚀扩宽第二改质线使多个第二改质线分别对应的多个盲孔连通得到沿第一预设轨迹且部分贯穿待加工器件的第一盲孔，第一盲孔覆盖多个第二改质线所在位置，由于第二改质线包围第一改质线，则第一盲孔的孔径大于微孔的孔径且包围该微孔，在第一盲孔和微孔连通时构成阶梯孔，因此可以使不同孔径的微孔和盲孔同时形成，一次腐蚀即可完成阶梯孔的加工，简化工艺流程，得到的孔型可控性高，保证了阶梯孔加工的一致性和加工质量，利于阶梯孔的批量化生产，为三维集成封装和雾化结构提供更多的选择和使用场景。
42.为了更好地理解本技术的技术方案和技术效果，以下将结合附图对具体的实施例进行详细的描述。
43.参考图1所示，为本技术实施例提供的一种孔结构形成方法的流程图，该方法可以包括以下步骤：
44.s101，利用激光束照射待加工器件，以在待加工器件中形成从待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿待加工器件的第一改质线，以及从第一侧部分贯穿待加工器件的多个第二改质线，参考图2和图3所示，为本技术实施例中待加工器件在孔结构形成过程中的结构示意图，其中图3为图2中的待加工器件在aa向的剖视图。
45.s102，将待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工，以在待加工器件中形成以第一改质线所在位置为中心的微孔，和从第一侧部分贯穿待加工器件的第一盲孔，参见图5-图11所示，为本技术实施例中待加工器件在孔结构形成过程中的结构示意图，其中图6为图5中的待加工部件在aa向的剖视图，图7为图5中的待加工器件的实物图，图9为图8中的待加工器件在aa向的剖视图，图10为待加工器件的三维结构图，图11为图10中的待加工器件沿aa向的剖视图。
46.本技术实施例中，可以在待加工器件上形成孔结构，待加工器件的材料可以为玻璃板，待加工器件可以包括相对的第一侧表面和第二侧表面，第一侧表面为位于待加工器件的第一侧的表面，第二侧表面为位于待加工器件的第二侧的表面，作为一种示例，第一侧
表面可以为上表面，第二侧表面可以为下表面，在将待加工器件进行翻转后，第一侧表面可以转变为下表面，而第二侧表面相应转变为上表面。后续说明中，以第一侧表面为待加工器件的上表面为例进行说明。
47.孔结构可以为阶梯孔，阶梯孔也可以称为沉孔，阶梯孔包括部分贯穿待加工器件的盲孔，以及盲孔底部的微孔，且微孔的孔径小于盲孔的孔径，其中微孔可以为通孔，也可以为盲孔，在微孔为通孔时，微孔从第一侧表面延伸至第二侧表面，从而完全贯穿待加工器件，微孔为盲孔时，微孔从第一侧表面延伸至待加工器件内部，从而部分贯穿待加工器件。微孔为通孔时，孔结构在特定应用中例如芯片封装领域作为导电柱可以有效增强填充电极的电性能，在雾化器等领域作为雾化芯也可以对流体产生匀流的作用。盲孔的形状可以为圆形或多边形，多边形例如矩形、六边形等，多边形可以具有圆角，也可以具有折角，实际操作中可以根据需求定制孔型以及孔径，使其适用于更多应用场景，如应用在光通信、射频模块、光电系统集成、mems封装、消费电子、电子气体放大器、医疗器械、雾化器等领域。
48.具体的，可以利用激光束照射待加工器件，以在待加工器件中形成改质线，改质线是待加工器件的激光损伤痕迹，该位置容易被腐蚀，因此通过腐蚀放大改质线，实现对待加工器件的定向腐蚀进而形成所需求的通孔和/或盲孔。激光束可以为贝塞尔(bessel)光束或成丝(filamentation)光束，激光束在待加工器件内产生诱导吸收，从而产生改质线。
49.在待加工器件中，可以形成从待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿待加工器件的第一改质线，第一改质线的位置根据所需的微孔的位置确定，第一改质线位于微孔所在位置的中心位置处；在待加工器件中，还可以形成从待加工器件的第一侧部分贯穿待加工器件的多个第二改质线，多个第二改质线的位置根据所需的第一盲孔的位置确定，多个第二改质线可以在第一侧表面内沿第一预设轨迹分布，第一预设轨迹根据所需的第一盲孔的形状确定。多个第二改质线可以包围第一改质线，第一改质线的深度大于第二改质线的深度，以使形成的微孔和盲孔构成阶梯孔。
50.参考图2和图3所示，在待加工器件100中，第二改质线101构成的第一轮廓呈圆形，第二改质线101包围第一改质线102，其中，参考图3a，第一改质线102完全贯穿待加工器件100，第二改质线101部分贯穿待加工器件100，参考图3b，第一改质线102部分贯穿待加工器件100，第二改质线101部分贯穿待加工器件100，且第一改质线102的深度大于第二改质线101的深度。参考图4所示，为本技术实施例中第二改质线101构成的第一轮廓的示意图，参考图4a，第一轮廓可以为圆形，参考图4b，第一轮廓可以为矩形，参考图4c，第一轮廓可以为正六边形。
51.也就是说，多个第二改质线构成的轮廓根据所需的第一盲孔的形状确定，与所需的第一盲孔的形状理论上相同，且多个第二改质线构成的轮廓位于所需的第一盲孔所在位置之内，小于第一盲孔的边缘轮廓。第一盲孔的形状可以为圆形或多边形，多边形例如矩形、六边形等，多边形可以具有圆角，也可以具有折角，其中第一盲孔的形状指第一盲孔在平行第一侧表面的方向上的截面形状。例如第一盲孔为圆形时，第一预设轨迹为第一盲孔所在位置之内的与第一盲孔同圆心的圆形，第一盲孔为多边形时，第一预设轨迹为第一盲孔所在位置之内的与第一盲孔同中心的多边形，且第一预设轨迹中的各个边与第一盲孔中的各个边对应平行且成固定比例。
52.具体实施时，可以控制第一激光束聚焦成第一激光束焦线导向到所述待加工器件
中进行激光改质，以形成第一改质线，第一激光束焦线探入待加工器件的深度略小于或等于微孔的深度。第一激光束可以由脉冲激光光束转化得到，可以为贝塞尔光束或成丝光束，具有一定长度的线状聚焦光斑。第一激光束的激光源可以为飞秒激光器或皮秒激光器，以提高激光峰值功率密度，从而在后续腐蚀后，得到锥度更小的微孔，第一激光束的能量为1～500μj。
53.其中，在第一改质线完全贯穿待加工器件时，第一激光束焦线可以从待加工器件的第一侧表面导向到待加工器件中，也可以从待加工器件的第二侧表面导向到待加工器件中；第一激光束焦线的长度大于未经过腐蚀加工的待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离，即第一激光束焦线的长度大于待加工器件的原始厚度，以使第一侧表面和第二侧表面具有光斑；此外，第一激光束焦线的中心与第一侧表面的距离，和第一激光束焦线的中心与第二侧表面的距离的差值小于预设值，例如第一激光束焦线的中心与第一侧表面的距离等于第一激光束焦线的中心与第二侧表面的距离，使第一激光束焦线的中心位于待加工器件的中心位置。在第一改质线部分贯穿待加工器件时，第一激光束焦线可以从待加工器件的第一侧表面导向到待加工器件中，微孔的深度通过控制第一激光束焦线的中心位置与第一侧表面的相对位置来确定。
54.具体实施时，可以控制第二激光束聚焦成第二激光束焦线从第一侧表面导向到待加工器件中进行激光改质，以形成第二改质线，其中第二激光束焦线探入待加工器件的深度略小于或等于第一盲孔的深度。根据第一预设轨迹移动第二激光束或待加工器件，重复执行控制第二激光束聚焦成第二激光束焦线从第一侧表面导向到待加工器件中进行激光改质的操作，可以形成在第一侧表面内沿第一预设轨迹分布的多个第二改质线。此外，第二激光束焦线的中心靠近第一侧表面设置，例如正好在第一侧表面上，或者在第一侧表面上下一定的距离。第二激光束可以由脉冲激光光束转化得到，可以为塞尔光束或成丝光束，具有一定长度的线状聚焦光斑。第二激光束的激光源可以为飞秒激光器或皮秒激光器，以提高激光峰值功率密度，从而可以使槽底更平滑，第二激光束的能量为1～500μj。
55.其中，根据第一预设轨迹移动第二激光束或待加工器件，重复执行控制第二激光束聚焦成第二激光束焦线从第一侧表面导向到待加工器件中进行激光改质的操作，可以具体为，按照第一移动距离，根据第一预设轨迹移动第二激光束或待加工器件，重复执行控制第二激光束聚焦成第二激光束焦线从第一侧表面导向到待加工器件中进行激光改质的操作。也就是说，每移动一段距离，进行一次激光改质，形成一个第二改质线，经过多次移动和多次激光改质，可以形成多个第二改质线。
56.前述的第一改质线可以在第二改质线之前形成，也可以在第二改质线之后形成，不影响本技术实施例的实现，也不影响实际技术效果。
57.本技术实施例中，多个第二改质线中相邻的第二改质线之间的间距小于或等于第一盲孔的孔径的1/10，使第二改质线的数量足够多，从而能够使第二改质线的轮廓尽量接近所需的第一盲孔的形状，以保证形成的第一盲孔具有完整的形状。具体的，多个第二改质线中相邻的第二改质线之间的间距根据第二激光束或待加工器件的移动距离确定，多个第二改质线中相邻的第二改质线之间的间距范围为0.1μm-10μm。
58.一般来说，第一盲孔的深度取决于第二改质线的深度，腐蚀时间足够的情况下，第一盲孔的深度大于或等于第二改质线的深度，第一盲孔的深度可以大于或等于10μm，且小
于腐蚀加工后的待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离，第一盲孔的深度通过控制第二激光束焦线的中心位置与第一侧表面的相对位置来确定。例如第二改质线的深度为120μm，使第一盲孔的深度为120μm。
59.多个第二改质线可以包围第一改质线，使形成的第一盲孔位于微孔的外侧，且第一盲孔的孔径大于微孔的孔径。第一改质线可以位于多个第二改质线的中心位置，以使微孔位于第一盲孔的底部的中心位置。
60.本技术实施例中，在第一改质线完全贯穿待加工器件，使微孔为通孔时，阶梯孔可以包括微孔两侧的两个盲孔，即在待加工器件的第一侧设置第一盲孔，并在待加工器件的第二侧设置第二盲孔，第一盲孔和第二盲孔均与同一微孔连通，构成双面沉孔。则还可以利用激光束照射待加工器件，以在待加工器件中形成从待加工器件的第二侧部分贯穿待加工器件的多个第三改质线，多个第三改质线的位置根据所需的第二盲孔的位置确定，多个第三改质线可以在第二侧表面内沿第二预设轨迹分布，第二预设轨迹根据所需的第二盲孔的形状确定。其中第一预设轨迹和第二预设轨迹可以相同，使第一盲孔和第二盲孔的形状相同，当然第一预设轨迹和第二预设轨迹也可以不同，使第一盲孔和第二盲孔的形状不同。多个第三改质线可以包围第一改质线。
61.也就是说，多个第三改质线构成的轮廓根据所需的第二盲孔的形状确定，与所需的第二盲孔的形状理论上相同，且多个第三改质线构成的轮廓位于所需的第二盲孔所在位置之内，小于第二盲孔的边缘轮廓。第二盲孔的形状可以为圆形或多边形，多边形例如矩形、六边形等，多边形可以具有圆角，也可以具有折角，其中第二盲孔的形状指第二盲孔在平行第二侧表面的方向上的截面形状。例如第二盲孔为圆形时，第二预设轨迹为第二盲孔所在位置之内的与第二盲孔同圆心的圆形，第二盲孔为多边形时，第二预设轨迹为第二盲孔所在位置之内的与第二盲孔同中心的多边形，且第二预设轨迹中的各个边与第二盲孔中的各个边对应平行且成固定比例。
62.具体实施时，可以控制第三激光束聚焦成第三激光束焦线从第二侧表面导向到待加工器件中进行激光改质，以形成第三改质线，其中第三激光束焦线探入待加工器件的深度略小于或等于第二盲孔的深度。根据第二预设轨迹移动第三激光束或待加工器件，重复执行控制第三激光束聚焦成第三激光束焦线从第二侧表面导向到待加工器件中进行激光改质的操作，可以形成在第二侧表面内沿第二预设轨迹分布的多个第三改质线。此外，第二激光束焦线的中心靠近第一侧表面设置，例如正好在第一侧表面上，或者在第一侧表面上下一定的距离。第三激光束可以由脉冲激光光束转化得到，可以为塞尔光束或成丝光束，具有一定长度的线状聚焦光斑。第三激光束的激光源可以为飞秒激光器或皮秒激光器，以提高激光峰值功率密度，从而可以使槽底更平滑，第三激光束的能量为1～500μj。
63.其中，根据第二预设轨迹移动第三激光束或待加工器件，重复执行控制第三激光束聚焦成第三激光束焦线从第二侧表面导向到待加工器件中进行激光改质的操作，可以具体为，按照第二移动距离，根据第二预设轨迹移动第三激光束或待加工器件，重复执行控制第三激光束聚焦成第三激光束焦线从第二侧表面导向到待加工器件中进行激光改质的操作。也就是说，每移动一段距离，进行一次激光改质，形成一个第三改质线，经过多次移动和多次激光改质，可以形成多个第三改质线。
64.可以理解的是，在形成第二改质线时，可以令待加工器件的第一侧表面朝上放置，
而在形成第三改质线时，可以令待加工器件的第二侧表面朝上放置，在形成第一改质线时，可以令待加工器件的第一侧表面或第二侧表面朝上放置。第三改质线可以在第一改质线和第二改质线之前形成，也可以在第一改质线和第二改质线之后形成，还可以在第一改质线和第二改质线之间形成，不影响本技术实施例的实现。
65.本技术实施例中，多个第三改质线中相邻的第三改质线之间的间距小于或等于第二盲孔的孔径的1/10，使第三改质线的数量足够多，从而能够使第三改质线的轮廓尽量接近所需的第二盲孔的形状，以保证形成的第二盲孔具有完整的形状。具体的，多个第三改质线中相邻的第三改质线之间的间距根据第三激光束或待加工器件的移动距离确定，多个第三改质线中相邻的第三改质线之间的间距范围为0.1μm-10μm。
66.一般来说，第二盲孔的深度取决于第三改质线的深度，腐蚀时间足够的情况下，第二盲孔的深度大于或等于第三改质线的深度，第二盲孔的深度可以大于或等于10μm，且小于腐蚀加工后的待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离，在微孔同时与第一盲孔和第二盲孔连通时，第一盲孔和第二盲孔的深度之和，小于腐蚀加工后的待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离，第二盲孔的深度通过控制第三激光束焦线的中心位置与第一侧表面的相对位置来确定。例如第三改质线的深度为120μm，使第二盲孔的深度为120μm。
67.多个第三改质线可以包围第一改质线，使形成的第二盲孔位于微孔的外侧，且第二盲孔的孔径大于微孔的孔径。第一改质线可以位于多个第三改质线的中心位置，以使微孔位于第二盲孔的底部的中心位置。
68.本技术实施例中，在形成第一改质线和多个第二改质线之后，可以将待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工，腐蚀液对第一改质线和第二改质线的腐蚀速度大于对待加工器件的其他位置的腐蚀速度，则第一改质线和第二改质线会被快速腐蚀掉，实现对待加工器件的定向腐蚀，在第一改质线和第二改质线被腐蚀掉之后，形成第一改质线对应的微孔和第二改质线对应的盲孔，之后腐蚀液对待加工器件进行各向同性腐蚀，不断扩宽第一改质线对应的微孔和第二改质线对应的盲孔的孔径，使第二改质线分别对应的多个盲孔连通成为第一盲孔，在微孔的孔径达到预设微孔孔径时，取出待加工器件停止刻蚀，第一盲孔的孔径也达到了预设盲孔孔径。
69.参考图5、图6和图7所示，在腐蚀液对待加工器件进行各向同性腐蚀的过程中，第一盲孔103包围微孔104，此时第一盲孔103和微孔104还未连通，其中虚线表示第一改质线和第二改质线所在位置，其中，图6a表示第一改质线完全贯穿待加工器件时，微孔104也完全贯穿待加工器件，图6b表示第一改质线部分贯穿待加工器件时，微孔104也部分贯穿待加工器件；随着第一盲孔103和微孔104的逐渐扩宽，第一盲孔103和微孔104连通，形成包括第一盲孔103和微孔104的阶梯孔，参考图8-图11所示，其中，图9a中第一改质线完全贯穿待加工器件时，微孔104为通孔，也完全贯穿待加工器件，图9b表示第一改质线部分贯穿待加工器件时，微孔104为盲孔，也部分贯穿待加工器件。
70.这样通过腐蚀液对第一改质线和第二改质线的定向腐蚀，可以得到第一改质线对应的微孔和第二改质线对应的第一盲孔，使用较低的成本实现微孔的刻蚀，增强待加工器件上的芯片之间垂直电极电信号的传输性能。其中，微孔贯穿待加工器件，第一盲孔从第一侧部分贯穿待加工器件，微孔以第一改质线所在位置为中心，第一盲孔覆盖多个第二改质
线所在位置，微孔的孔径小于第一盲孔的孔径，第一盲孔和微孔连通。
71.由于腐蚀液对待加工器件进行各向同性腐蚀，则经过腐蚀的待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离，小于未经过腐蚀的待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离。第一侧表面和第二侧表面之间的距离记为待加工器件的厚度，未经过腐蚀的待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离记为待加工器件的原始厚度，经过腐蚀的待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离记为待加工器件的腐蚀后厚度。此外，为了统一说明，将微孔的孔径统一为微孔的直径，第一盲孔在平行第一侧表面的方向上的截面为圆形或多边形，第一盲孔的孔径为圆形或多边形内的最长距离，即第一盲孔的孔径为第一盲孔的直径或第一盲孔的外接圆的直径。
72.从第一侧表面腐蚀去除的厚度与从第二侧表面腐蚀去除的厚度相同，二者约等于形成的微孔的半径，因此形成的微孔的孔径小于待加工器件的原始厚度。微孔的孔径范围为5μm-1000μm，第一盲孔的孔径范围为5μm-1000μm，且第一盲孔的孔径大于微孔的孔径，作为一种示例，待加工器件的原始厚度为0.6mm，微孔孔径为50μm，微孔的深度等于待加工器件的腐蚀后厚度，第一盲孔的孔径为120μm，第一盲孔的深度为120μm。参考图12所示，为本技术实施例中一种阶梯孔的检测示意图，其中微孔的孔径为48.722μm，第一盲孔的孔径为120.554μm，第一盲孔的深度为116.902μm。
73.在腐蚀液对第二改质线对应的盲孔进行扩宽的过程中，各个盲孔以第二改质线为中心，在第二改质线分别对应的盲孔相互连通得到第一盲孔后，第一盲孔的外轮廓与第二改质线之间的距离，为腐蚀去除的厚度，约等于形成的微孔的半径。因此，多个第二改质线构成的第一轮廓的孔径等于第一盲孔的孔径和微孔的孔径的差值，在所需的第一盲孔为圆形，孔径为120μm时，多个第二改质线构成的第一轮廓为圆形，该圆形的直径为70μm。其中，第一轮廓的孔径为第一轮廓的直径或第一轮廓的外接圆的直径，第一盲孔的孔径为第一盲孔的直径或第一盲孔的外接圆的直径。
74.为了使第一盲孔和微孔连通，需要腐蚀去除第二改质线和形成的微孔之间的部分材料，因此第二改质线和形成的微孔外轮廓之间的距离小于或等于腐蚀去除的厚度，即小于或等于微孔的半径。由此，可以推导出，多个第二改质线构成的第一轮廓的孔径，等于微孔的半径与第二改质线和形成的微孔外轮廓之间的距离的总和；第一盲孔的孔径等于微孔的半径、第二改质线和形成的微孔外轮廓之间的距离，以及第二改质线和第一盲孔的外轮廓之间的距离的总和。由于第二改质线和形成的微孔外轮廓之间的距离小于或等于微孔的半径，则第一盲孔的孔径小于或等于微孔的孔径的三倍。
75.第一盲孔的形状根据多个第二改质线的第一轮廓确定，参考图13所示，为本技术实施例提供的一种阶梯孔在第一侧表面的实物示意图，其中深色表示第一盲孔所在位置，参考图13a，对应图4a中第一轮廓为圆形示例，此时第一盲孔103的形状也为圆形，参考图13b，对应图4b中第一轮廓为矩形的示例，此时第一盲孔103的形状也为矩形，参考图13c，对应图4c中第一轮廓为正六边形的示例，此时第一盲孔103的形状也为正六边形。参考图14所示，为本技术实施例提供的一种阶梯孔的背光源实物图，其中最深色位置表示第一盲孔103所在位置，第一盲孔103所包围的浅色区域为微孔104所在位置，图14a、图14b和图14c分别对应第一盲孔103为圆形、矩形和正六边形的示例。参考图15所示，为本技术实施例提供的一种阶梯孔在第二侧表面的实物示意图，其中深色表示微孔104所在位置，微孔104的形状
为圆形。
76.本技术实施例中，形成于同一待加工器件中的多个阶梯孔中，第一盲孔的形状可以相同，也可以不同。参考图16所示，为本技术实施例提供的一种待加工器件的结构示意图，其中待加工器件上具有五个阶梯孔，五个阶梯孔中的第一盲孔103的形状依次为正六边形、圆形、矩形、圆形和矩形，其中矩形的第一盲孔103可以具有圆角，也可以具有折角，五个阶梯孔中的微孔104均为圆形。
77.本技术实施例中，腐蚀液可以根据待加工器件的材质特性确定，腐蚀液包括酸性腐蚀液或碱性腐蚀液，所述酸性腐蚀液包括氢氟酸(hf)、盐酸(hcl)、硫酸(h2so4)、氟化铵(nh4f)等中的至少一种，所述碱性腐蚀液包括氢氧化钾(koh)、氢氧化钠(naoh)、四甲基氢氧化铵(c4h
13
no)等氢氧化物中的至少一种。在待加工器件的材质为玻璃时，酸性腐蚀液为：浓度范围为1％～49％的hf刻蚀液，或hf：nh4f比例范围为1：0.1～1：10的缓冲氧化物刻蚀液(buffered oxide etch，boe)；碱性腐蚀液为：浓度范围为10％～60％的naoh溶液，或浓度范围为10％～60％的koh溶液。
78.腐蚀液的浓度越大，待加工器件在腐蚀液中放置的时间越久，待加工器件被腐蚀去除的越多，因此可以根据腐蚀液的成分、腐蚀液的浓度和待加工器件在腐蚀液中放置的时间，可以控制待加工器件的被腐蚀去除厚度，即控制微孔的孔径，在微孔孔径达到预设值时，可以取出待加工器件，即可停止刻蚀，得到包括微孔和第一盲孔的阶梯孔。待加工器件在腐蚀液中放置的时间通常为几个小时。
79.在将待加工器件置于腐蚀液中之前，若待加工器件中还形成有第三改质线，则腐蚀液对第三改质线的腐蚀速度大于待加工器件的除第一改质线和第二改质线之外的其他位置的腐蚀速度，则第三改质线会与第一改质线和第二改质线同时被快速腐蚀调，实现对待加工器件的定向腐蚀，在第三改质线被腐蚀调之后，形成第三改质线对应的盲孔，之后腐蚀液对待加工器件进行各向同性腐蚀的过程中，第三改质线对应的盲孔孔径也被不断扩宽，使第三改质线分别对应的多个盲孔连通成为第二盲孔，在微孔的孔径达到预设微孔孔径时，去除待加工器件停止刻蚀，第二盲孔也达到了预设盲孔孔径。参考图17所示，为本技术实施例提供的另一种待加工器件的结构示意图，阶梯孔包括微孔104、位于第一侧的第一盲孔103以及位于第二侧的第二盲孔105，其中微孔104为通孔，微孔104、第一盲孔103和第二盲孔105连通，第一盲孔103和第二盲孔105均为圆形。
80.其中，第二盲孔从第二侧部分贯穿待加工器件，第二盲孔覆盖多个第三改质线所在位置，微孔的孔径小于第二盲孔的孔径，第二盲孔和微孔连通。第二盲孔的孔径范围为5μm-1000μm，且第二盲孔的孔径大于微孔的孔径。
81.在腐蚀液对第三改质线对应的盲孔进行扩宽的过程中，各个盲孔以第三改质线为中心，在第三改质线分别对应的盲孔相互连通得到第二盲孔后，第二盲孔的外轮廓与第三改质线之间的距离，为腐蚀去除的厚度，约等于形成的微孔的半径。因此，多个第三改质线构成的第二轮廓的孔径等于第二盲孔的孔径和微孔的孔径的差值，在所需的第二盲孔为圆形，孔径为120μm时，多个第三改质线构成的第二轮廓为圆形，该圆形的直径为70μm。其中，第二轮廓的孔径为第二轮廓的直径或第二轮廓的外接圆的直径，第二盲孔的孔径为第二盲孔的直径或第二盲孔的外接圆的直径。
82.为了使第二盲孔和微孔连通，需要腐蚀去除第三改质线和形成的微孔之间的部分
材料，因此第三改质线和形成的微孔外轮廓之间的距离小于或等于腐蚀去除的厚度，即小于或等于微孔的半径。由此，可以推导出，多个第三改质线构成的第二轮廓的孔径，等于微孔的半径与第三改质线和形成的微孔外轮廓之间的距离的总和；第二盲孔的孔径等于微孔的半径、第三改质线和形成的微孔外轮廓之间的距离，以及第三改质线和第二盲孔的外轮廓之间的距离的总和。由于第三改质线和形成的微孔外轮廓之间的距离小于或等于微孔的半径，则第二盲孔的孔径小于或等于微孔的孔径的三倍。
83.本技术实施例提供了一种孔结构形成方法，利用激光束照射待加工器件，以在待加工器件中形成从待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿待加工器件的第一改质线，以及从第一侧部分贯穿待加工器件的多个第二改质线，多个第二改质线在第一侧表面内沿第一预设轨迹分布，且包围第一改质线，第一改质线的深度大于第二改质线的深度，将待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工，腐蚀液对第一改质线和第二改质线的腐蚀速度大于对待加工器件的其他位置的腐蚀速度，则可以先腐蚀去除第一改质线和第二改质线，再腐蚀扩宽第一改质线得到以第一改质线为中心的微孔，第一改质线完全贯穿待加工器件时，该微孔为通孔，第一改质线部分贯穿待加工器件时，该微孔为盲孔，腐蚀扩宽第二改质线使多个第二改质线分别对应的多个盲孔连通得到沿第一预设轨迹且部分贯穿待加工器件的第一盲孔，第一盲孔覆盖多个第二改质线所在位置，由于第二改质线包围第一改质线，则第一盲孔的孔径大于微孔的孔径且包围该微孔，在第一盲孔和微孔连通时构成阶梯孔，因此可以使不同孔径的微孔和盲孔同时形成，一次腐蚀即可完成阶梯孔的加工，简化工艺流程，得到的孔型可控性高，保证了阶梯孔加工的一致性和加工质量，利于阶梯孔的批量化生产，为三维集成封装和雾化结构提供更多的选择和使用场景。
84.此外，本技术实施例的孔结构形成方法，其加工工艺流程简单，激光加工速度快，孔结构加工可实现每秒3000个以上，盲孔加工可实现每秒10个以上，且一次腐蚀即可得到最终产品，避免了镀膜、研磨等其他工序对孔型一致性的破坏，有利于大批量生产制造。
85.形成的孔结构的孔型可控性高：孔径大小、盲孔深度、盲孔形状均可进行量化设计。
86.工艺窗口大、物料成本低，可以实现的玻璃材质种类多、玻璃厚度范围宽泛等。
87.以上所述仅是本技术的优选实施方式，虽然本技术已以较佳实施例披露如上，然而并非用以限定本技术。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本技术技术方案的内容，依据本技术的技术实质对以上实施例所做的任何的简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本技术技术方案保护的范围内。

技术特征：
1.一种孔结构形成方法，其特征在于，所述方法包括：利用激光束照射待加工器件，以在所述待加工器件中形成从所述待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿所述待加工器件的第一改质线，以及从所述第一侧部分贯穿所述待加工器件的多个第二改质线，所述多个第二改质线在第一侧表面内沿第一预设轨迹分布，且包围所述第一改质线，所述第一改质线的深度大于所述第二改质线的深度；将所述待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工，以在所述待加工器件中形成以所述第一改质线所在位置为中心的微孔，和从所述第一侧部分贯穿所述待加工器件的第一盲孔，所述第一盲孔覆盖所述多个第二改质线所在位置，所述第一改质线完全贯穿所述待加工器件时，所述微孔为通孔，所述第一改质线部分贯穿所述待加工器件时，所述微孔为盲孔；所述微孔的孔径小于所述第一盲孔的孔径，所述第一盲孔和所述微孔连通；所述腐蚀液对所述第一改质线和所述第二改质线的腐蚀速度大于对所述待加工器件的其他位置的腐蚀速度。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一改质线位于所述多个第二改质线的中心位置，所述多个第二改质线构成的第一轮廓的孔径等于所述第一盲孔的孔径和所述微孔的孔径的差值，所述第一盲孔的孔径小于或等于所述微孔的孔径的3倍。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一改质线完全贯穿所述待加工器件时，所述方法还包括：利用激光束照射所述待加工器件，以在所述待加工器件中形成从与所述第一侧相对的第二侧部分贯穿所述待加工器件的多个第三改质线，所述多个第三改质线在第二侧表面内沿第二预设轨迹分布，且包围所述第一改质线；则所述将待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工后，所述待加工器件中还形成有从所述第二侧部分贯穿所述待加工器件的第二盲孔，所述第二盲孔覆盖所述多个第三改质线所在位置，所述微孔的孔径小于所述第二盲孔的孔径，所述第二盲孔和所述微孔连通；所述腐蚀液对所述第三改质线的腐蚀速度大于对所述待加工器件的除所述第一改质线和所述第二改质线之外的其他位置的腐蚀速度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一改质线位于所述多个第三改质线的中心位置，所述多个第三改质线构成的第二轮廓的孔径等于所述第二盲孔的孔径和所述微孔的孔径的差值，所述第二盲孔的孔径小于或等于所述微孔的孔径的3倍。5.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述多个第二改质线中相邻的第二改质线之间的间距小于或等于所述第一盲孔的孔径的1/10。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述多个第二改质线中相邻的第二改质线之间的间距范围为0.1μm-10μm。7.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述第一盲孔在平行所述第一侧表面的方向上的截面为圆形或多边形，所述第一盲孔的孔径为所述圆形或多边形内的最长距离。8.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述待加工器件包括相对的第一侧表面和第二侧表面，所述微孔的孔径小于未经过腐蚀加工的所述待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，第一盲孔的孔径范围为5μm-1000μm，所述
微孔的孔径范围为5μm-1000μm，所述第一盲孔的深度大于或等于10μm，且小于经过腐蚀加工后的所述待加工器件的第一侧表面和第二侧表面之间的距离。10.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述待加工器件包括相对的第一侧表面和第二侧表面，所述利用激光束照射待加工器件，以在所述待加工器件中形成从所述待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿所述待加工器件的第一改质线，以及从所述第一侧部分贯穿所述待加工器件的多个第二改质线，包括：控制第一激光束聚焦成第一激光束焦线从所述第一侧表面导向到所述待加工器件中进行激光改质，以形成第一改质线；所述第一激光束焦线探入所述待加工器件的深度等于所述微孔的深度；控制第二激光束聚焦成第二激光束焦线从所述第一侧表面导向到所述待加工器件中激光改质，以形成第二改质线；所述第二激光束焦线探入所述待加工器件的深度等于所述第一盲孔的深度；所述第一激光束和所述第二激光束中的至少一个为贝塞尔光束或成丝光束；根据所述第一预设轨迹移动所述第二激光束或所述待加工器件，重复执行控制所述第二激光束聚焦成第二激光束焦线从所述第一侧表面导向到所述待加工器件中进行激光改质的操作，以形成在所述第一侧表面内沿所述第一预设轨迹分布的多个第二改质线。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述第一激光束和所述第二激光束的至少之一的激光源为飞秒激光器或皮秒激光器。12.根据权利要求1-4任一项所述的方法，其特征在于，所述腐蚀液包括酸性腐蚀液或碱性腐蚀液，所述酸性腐蚀液包括氢氟酸、盐酸、硫酸中的至少一种，所述碱性腐蚀液包括氢氧化钾、氢氧化钠、四甲基氢氧化铵中的至少一种。13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述酸性腐蚀液为：浓度范围为1％～49％的hf刻蚀液，或hf：nh4f比例范围为1：0.1～1：10的缓冲氧化物刻蚀液；碱性腐蚀液为：浓度范围为10％～60％的naoh溶液，或浓度范围为10％～60％的koh溶液。

技术总结
本申请提供一种孔结构形成方法，利用激光束照射待加工器件，以在待加工器件中形成从待加工器件的第一侧完全贯穿或部分贯穿待加工器件的第一改质线，以及从第一侧部分贯穿待加工器件的多个第二改质线，多个第二改质线在第一侧表面内沿第一预设轨迹分布，且包围第一改质线，第一改质线的深度大于第二改质线的深度，将待加工器件置于腐蚀液中进行腐蚀加工，腐蚀液对第一改质线和第二改质线的腐蚀速度大于对待加工器件的其他位置的腐蚀速度，则可以得到以第一改质线为中心的微孔，得到沿第一预设轨迹且部分贯穿待加工器件的第一盲孔，第一盲孔的孔径大于微孔的孔径且包围该微孔，使不同孔径的微孔和盲孔同时形成，简化工艺流程。程。程。


技术研发人员：刘志磊 张松 朱凡 陆红艳
受保护的技术使用者：帝尔激光科技（无锡）有限公司
技术研发日：2022.08.29
技术公布日：2023/8/23