本發(fā)明屬于玻璃蝕刻，具體為一種用于激光誘導的玻璃蝕刻裝置及無氟刻蝕方法。

背景技術：

1、在人工智能和半導體集成電路產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的時代，國內外半導體技術廠商遇到的瓶頸是如何提高單位面積內可封裝的半導體芯片上的晶體管數(shù)量，同時又兼具優(yōu)異的電學性能，散熱性能，低損耗功能和耐極端環(huán)境的能力。作為后摩爾時代芯片性能提升的重要手段，三維封裝集成技術已經(jīng)成為半導體行業(yè)關注的研究熱點，因此使用玻璃制作多層結構的轉接板成為了三維集成系統(tǒng)的核心部件，起到承上啟下的作用。玻璃制造成本低廉，更容易實現(xiàn)更大的面積和更薄的厚度，同時，玻璃具有高強度，優(yōu)良的電絕緣性能等優(yōu)勢，因此，被看作是傳統(tǒng)硅基轉接板在半導體封裝應用領域的優(yōu)異替代品。

2、目前，如何實現(xiàn)高效，高質量的玻璃通孔，是限制玻璃轉接板技術發(fā)展的主要因素。激光誘導深度刻蝕技術（lide）可以高效率，低成本的實現(xiàn)優(yōu)異的玻璃通孔，成為行業(yè)內的研究熱點。

3、玻璃蝕刻具有較高的技術要求，既要具備高的蝕刻選擇比，也要具有很好的各向同性，保證刻蝕后孔特征的一致性和玻璃表面的光潔度。激光誘導刻蝕技術的玻璃蝕刻液通常采用含氫氟酸和hcl的酸性介質，雖然具有較高的刻蝕選擇比，但刻蝕后玻璃的孔特征通常較差，目前存在成孔圓度差、錐角大、深寬比不高等現(xiàn)實問題。更重要的是，氫氟酸具有很高的腐蝕性，能強烈地腐蝕金屬、玻璃和含硅的物體，如吸入蒸氣或接觸皮膚會造成難以治愈的灼傷，對生產(chǎn)人員的身心健康造成很大的危害，同時，對環(huán)境的破壞也很嚴重。

4、因此，為解決現(xiàn)有技術方案中的一些現(xiàn)實問題，開發(fā)一種新型的玻璃蝕刻裝備及不含氫氟酸的，具有高選擇性且成孔效果理想的無氟刻蝕方法，就顯得十分有意義。

技術實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種用于激光誘導的玻璃蝕刻裝置及無氟刻蝕方法，蝕刻裝置能夠提高刻蝕的均勻性，更有利于蝕刻反應的穩(wěn)定進行；無氟刻蝕方法采用無氟刻蝕液，不含氫氟酸，安全環(huán)保，能夠避免通孔特征劣化。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術方案實現(xiàn)：

3、一種用于激光誘導的玻璃蝕刻裝置，包括刻蝕槽和油浴加熱裝置，油浴加熱裝置包括磁力攪拌加熱器和充注有導熱油的油浴鍋，油浴鍋放置在磁力攪拌加熱器上，刻蝕槽放置在油浴鍋中，刻蝕槽底部設置有可通過磁力攪拌加熱器磁力驅動的磁力攪拌子。

4、進一步地，玻璃蝕刻裝置還包括支架，支架上設置有長橫桿和短橫桿，長橫桿上固定有電機，電機的輸出軸固定有伸入刻蝕槽內部的攪拌槳，短橫桿上固定有監(jiān)測導熱油溫度用的溫度傳感器。

5、一種用于激光誘導的玻璃無氟刻蝕方法，包括如下步驟：

6、將無氟蝕刻液注入刻蝕槽中，利用油浴加熱裝置將蝕刻液加熱至50-70℃，在1000-2000r/min的攪拌速度下使無氟蝕刻液循環(huán)流動，將激光誘導后的玻璃浸入無氟蝕刻液中刻蝕30-120min，冷卻至室溫后繼續(xù)刻蝕10-20min，取出玻璃，清水洗滌后真空干燥，完成該無氟刻蝕方法。

7、進一步地，無氟蝕刻液按質量百分數(shù)計包括如下組分：

8、氫氧化鈉1-50%、氫氧化鉀0.1-10%、氟碳表面活性劑0.1-5%、雙功能納米顆粒1-5%，余量為水。

9、進一步地，無氟蝕刻液按質量百分數(shù)計包括如下組分：

10、氫氧化鈉20-30%、氫氧化鉀2-5%、氟碳表面活性劑0.5-1.5%、雙功能納米顆粒1.5-2.5%，余量為水。

11、進一步地，雙功能納米顆粒通過如下步驟制備：

12、步驟1：將釔摻雜氧化鋯納米粉末通過3-氨基丙基三乙氧基硅烷處理，得到氨基改性釔摻雜氧化鋯納米粉末；將氨基改性釔摻雜氧化鋯納米粉末、吡啶和甲苯加入反應釜中攪拌混合，然后加入2-溴異丁基酰溴，4-5℃和200-300r/min攪拌50-60min，然后升溫至20-25℃并攪拌10-12h，離心過濾，將沉淀洗滌，干燥，得到接枝有2-溴異丁酰亞胺的接枝改性釔摻雜氧化鋯納米粉末。

13、步驟2：將無水溴化銅、l-抗壞血酸和混合溶劑加入反應釜中，20-25℃和200-300r/min攪拌10-15min，然后加入三(2-二甲氨基乙基)胺，攪拌5-10min，在氮氣保護和10-15℃的條件下，將接枝改性釔摻雜氧化鋯納米粉末和10wt%的3-氟苯乙烯溶液加入反應釜中，攪拌反應2-3h，再加入27wt%的n-異丙基丙烯酰胺溶液，攪拌反應4-5h，離心過濾，將濾餅洗滌，干燥，得到雙功能納米顆粒。

14、進一步地，步驟1中氨基改性釔摻雜氧化鋯納米粉末、吡啶、甲苯和2-溴異丁基酰溴的用量比為0.5-0.6g：0.3ml：25-30ml：0.2-0.24ml。

15、進一步地，步驟2中無水溴化銅、l-抗壞血酸、混合溶劑、三(2-二甲氨基乙基)胺、改性釔摻雜氧化鋯納米粉末、3-氟苯乙烯溶液和n-異丙基丙烯酰胺溶液的用量比為0.14-0.145g：0.085-0.088g：15ml：1.22-1.27g：0.5g：14-15ml：15-18ml。

16、進一步地，步驟3中3-氟苯乙烯溶液和n-異丙基丙烯酰胺溶液的溶劑均為混合溶劑。

17、進一步地，混合溶劑由dmf和去離子水按照7-9：1-3體積比混合而成。

18、進一步地，釔摻雜氧化鋯納米粉末通過如下步驟制備：

19、20-25℃下將六水合硝酸釔、八水氯氧化鋯和去離子水加入反應釜中，攪拌溶解后再用氨水調節(jié)ph值至9-10，200-300r/min攪拌反應50-60min，抽濾，將濾餅洗滌，干燥，研磨細化，得到前驅體粉末。

20、將前驅體粉末用去離子水分散成2-3wt%的前驅體分散液并轉移至水熱反應釜中，用鹽酸調節(jié)ph值至4，190-200℃水熱反應2.5-3.5h，冷卻，離心過濾，將沉淀洗滌，干燥，研磨細化，得到釔摻雜氧化鋯納米粉末。

21、進一步地，六水合硝酸釔、八水氯氧化鋯和去離子水的用量比為0.46-0.77g：12.88g：200ml。

22、本發(fā)明的有益效果：

23、1、本發(fā)明用于激光誘導的玻璃蝕刻裝置結構簡單，能夠通過加熱堿性無氟蝕刻液的方式提高刻蝕速度，而磁力攪拌子和攪拌槳的復合攪拌系統(tǒng)能夠使無氟蝕刻液循環(huán)流動，提高刻蝕的均勻性，更有利于蝕刻反應的穩(wěn)定進行。

24、2、本發(fā)明無氟刻蝕方法采用無氟刻蝕液，不含氫氟酸，安全環(huán)保，能夠避免通孔特征劣化。在氟碳表面活性劑的作用下，蝕刻液具備極好的浸潤性，其中的氫氧化鈉、氫氧化鉀能夠對激光誘導后的玻璃進行高選擇性刻蝕。

25、雙功能納米顆粒在高溫刻蝕下其表面的聚合物鏈段會收縮，保持其顆粒硬度，提高機械研磨的作用，而在低溫刻蝕下其表面的聚合物鏈段會溶脹，能夠起到吸附和清除硅酸鹽碎片等作用，從而起到輔助刻蝕的作用，降低通孔內壁粗糙度和錐度。雙功能納米顆粒中的聚(3-氟苯乙烯)短鏈能提高溫敏聚合物長鏈的耐堿性，提高其穩(wěn)定性，并且氟苯基具有奪電子能力，能夠促進硅氧鍵斷裂，進一步提高刻蝕后玻璃的表面光潔度。

26、無氟刻蝕后的玻璃表面光潔度高，具有更高的通孔圓度，并且通孔的表面和內壁光滑，通孔內壁粗糙度＜1μm，通孔錐度更小，達到很好的刻蝕效果。