[发明专利]在电绝缘或半导电的衬底中生成孔或凹进或井的方法

说明书

技术领域

本发明涉及在电绝缘或半导电的衬底中生成孔或凹进或井或其阵列的方法。本发明同样涉及由所述方法在衬底中生成的孔或井或凹进的阵列。本发明同样涉及用于执行根据本发明的方法的装置。

背景技术

WO2005/097439和WO2009/059786公开了一种采用将电压施加到衬底而在衬底中生成各种结构的方法。这些早期应用中的孔，当以阵列形式存在时，典型地需要在相邻孔之间具有大距离（典型地，距离>1毫米），以避免在生产无绝缘层的阵列期间出现闪络。WO2011/038788和WO2010/063462公开了采用将电压施加到衬底而在衬底中生成各种结构的方法，所述方法允许制造具有小间距（典型地，间距<1毫米）的孔的阵列。由于必须将高电压电容器再充电到开孔所需的能量，因此这些方法在用于生产多个孔的速度方面受到限制。这些专利申请在利用其能够执行的质量和可靠性方面也具有局限性。

因此，现有技术中需要提供改进的方法，以允许在衬底中生成高质量的孔及其致密阵列，并且显著地改善表面质量以及孔参数的可控性。

因此，本发明的目的是提供用于生产孔的装置和方法，具有孔形状以及在孔及孔周围处的表面质量的较好的可控性。同样，本发明的目的是提供一种较快且能量更有效的方法。本发明的目的同样是提供这样一种方法，所述方法易于执行并且能够适合于大规模生产这种穿孔的衬底。

发明内容

本发明的目的通过在电绝缘或者半导电的衬底中生成孔或凹进或井或其连续的线状结构或阵列的方法得以解决，所述方法包括如下步骤：

a)提供室温下为电绝缘或半导电的衬底，并将所述衬底放置在两个电极之间；

b)通过使用热源加热所述衬底的一定体积的材料而使所述一定体积的材料熔化，所述一定体积的材料从所述衬底的第一表面全部或局部延伸到所述衬底的第二表面，所述第二表面与所述第一表面相反，

c)通过使用两个电极在所述衬底两端施加用户定义了幅度的电压而去除由步骤b）所产生的熔化的一定体积的材料，所述两个电极连接到用户控制的电压源、并且被放置成离所述衬底具有一段距离且位于所述衬底的相反侧面上，从而将限定量的电能施加到所述衬底，并且从所述衬底耗散所述电能，

其中，耗散所施加的电能的速率受控于至少一个电流和/或功率调制元件，所述至少一个电流和/或功率调制元件为所述电压源和这些电极之间的电连接部的一部分，其中，所述电流和/或功率调制元件为电阻器、电容器或电感器或者前述的任意组合，附带条件是如果仅有一个电流和/或功率调制元件，则其不是欧姆电阻器。

在一个实施例中，使用装置来执行所述方法，所述装置包括：

第一电极和第二电极，

开关，

可选的AC电压源，

DC电压源，

定时和控制单元，

衬底保持部件，以及

激光器，

所述第一电极为地电极或参比电极，所述第二电极为用于向所述衬底施加电压的电压电极，这些电极位于所述衬底的相反侧面上，所述第二电极被连接到所述开关，所述开关被连接到所述AC电压源和所述DC电压源；所述AC电压源、所述DC电压源以及所述开关被连接到所述定时和控制单元。

在一个实施例中，所述至少一个电流和/或功率调制元件位于所述开关和所述DC电压源之间的电连接部中，或者位于所述第二电极和所述开关之间的电连接部中，或者位于所述第一电极和地之间的电连接部中，或者是所述DC电压源的固有部分，或者是所述开关的一部分，或者如果存在多于一个的电流和/或功率调制元件，则是前述的任意组合。

在一个实施例中，存在多于一个的电流和/或功率调制元件，各自独立地选自电阻器、电容器和电感器。

在一个实施例中，存在两个电流和功率调制元件的组合，并且所述组合为电阻器和电容器的组合，或者为电阻器和电感器的组合，或者为电容器和电感器的组合。

在一个实施例中，存在三个或更多个电流和/或功率调制元件的组合，并且所述组合为零、一个或更多个电阻器、零、一个或更多个电容器以及零、一个或更多个电感器的组合。

在一个实施例中，所述热源为激光器，优选地，为以上限定的所述装置的所述激光器或者加热元件或加热板，热源被连接到所述定时和控制单元，并且如果所述衬底被所述衬底保持部件保持，则所述热源能够在限定的位置处加热衬底。