具有穿玻璃通孔的玻璃陶瓷基板的制作方法

本公开案大体上涉及具有蚀刻于其中的通路的制品。特定言之，本公开案涉及具有特定几何形状的通孔的制品，以及涉及用于制造此类制品的激光及蚀刻工艺。

背景技术：

1、诸如硅的基板已用作布置于电气部件(例如印刷电路板、集成电路及其类似物)之间的中介层。金属化的穿玻璃通孔提供了穿过中介层的使电信号在中介层的相对侧之间通过的路径。玻璃为一种对于中介层领域应用极具优势的基板材料，因为其具有尺寸稳定性、可调热膨胀系数(“cte”)、高频电气性能低电气损失、良好的热稳定性以及以一定的厚度及较大的面板大小形成的能力。然而，玻璃通孔(“tgv”)的形成及金属化在玻璃中介层市场的发展方面存在挑战。

2、通孔几何属性在基于玻璃的基板内的通孔经适当金属化的能力中发挥作用。举例而言，在溅射金属化工艺期间，通孔侧壁的锥角可增加通孔侧壁相对于溅射材料的视野，继而防止了气泡对玻璃表面的包封及朝向通孔的中心线。此等气泡在高温再分布层(“rdl”)操作期间产生处理问题，且可能降低基板的可靠性。

3、因此，需要具有特定通孔几何形状的基板，以及形成该等基板的方法。

技术实现思路

1、根据各种方面，一种形成具有穿玻璃通孔的玻璃陶瓷基板的方法可包括用激光能量源沿着激光扫描路径处理前体玻璃基板的第一主表面的至少一部分以形成经处理的前体玻璃基板。接着可用蚀刻剂处理该经处理的前体玻璃基板以形成经蚀刻的前体玻璃基板。接着可陶瓷化该经蚀刻处理的前体玻璃以形成包括穿玻璃通孔的基板。替代地，方法可包括用激光能量源沿着激光扫描路径处理前体玻璃基板的第一主表面的至少一部分以形成经处理的前体玻璃基板。接着可陶瓷化该经处理的前体玻璃基板以形成经处理的陶瓷化前体玻璃基板。接着可用蚀刻剂处理该经处理的陶瓷化前体玻璃基板以形成包括穿玻璃通孔的玻璃陶瓷基板。替代地，方法可包括陶瓷化前体玻璃基板以形成陶瓷化的前体玻璃基板。接着用激光能量源沿着激光扫描路径处理该陶瓷化的前体玻璃基板的第一主表面的至少一部分以形成经处理的陶瓷化前体玻璃基板。接着用蚀刻剂处理该经处理的陶瓷化前体玻璃基板以形成在玻璃陶瓷基板中包括穿玻璃通孔的该玻璃陶瓷基板。穿玻璃通孔具有预定形状且延伸穿过玻璃陶瓷基板的第一主表面及玻璃陶瓷基板的第二主表面。第一主表面限定第一开口且第二主表面限定第二开口，以及在第一开口与第二开口之间的位置处测量的穿玻璃通孔的腰部直径与在穿玻璃通孔的第一开口抑或第二开口处测量的穿玻璃通孔的表面直径的比率在约30％至约100％范围内。

2、根据本公开案的各种方面，玻璃陶瓷基板可包括独立地具有在约10μm至约150μm范围内的大径的多个穿玻璃通孔。穿玻璃通孔延伸穿过玻璃陶瓷基板的第一主表面及玻璃陶瓷基板的第二主表面。第一主表面限定第一开口且第二主表面限定第二开口，以及在第一开口与第二开口之间的位置处测量的穿玻璃通孔的腰部直径与在穿玻璃通孔的第一开口抑或第二开口处测量的穿玻璃通孔的表面直径的比率在约30％至约100％范围内。该玻璃陶瓷基板基本上不含碱离子。

技术特征：

1.一种形成具有穿玻璃通孔的玻璃陶瓷基板的方法，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的方法，其中包括所述穿玻璃通孔的所述玻璃陶瓷基板基本上不含碱金属。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述玻璃陶瓷基板包含sio2(50至70mol％)、al2o3(12至22mol％)、b2o3(0mol％)、以下的混合物：mgo、cao、sro及bao(0至15mol％)、mgo(0至15mol％)、bao(0至2mol％)、zno(0至22mol％)、zro2(0至6mol％)、tio2(0-8mol％)、sno2(0.01-0.1mol％)或其混合物。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述激光能量具有约50μj至约170μj的范围内的强度。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述蚀刻剂包含酸。

6.如权利要求5所述的方法，其中所述酸包含氢氟酸、硝酸、盐酸、硫酸或其混合物且所述酸于所述蚀刻剂中的浓度在约2体积％至约15体积％的范围内。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述穿玻璃通孔具有基本上沙漏形状且所述穿玻璃通孔的腰部直径与表面直径的所述比率在约10％至约75％的范围内。

8.如权利要求1所述的方法，其中所述穿玻璃通孔具有基本上圆柱形状且所述穿玻璃通孔的腰部直径与表面直径的所述比率在约76％至约100％的范围内。

9.如权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷化是通过在约500℃至约1000℃的范围内的温度下加热约1小时至约4小时的范围内的时间，接着在约800℃至约1200℃的范围内的温度下加热约2小时至约6小时的范围内的时间来进行。

10.如权利要求1所述的方法，其中陶瓷化包括：

11.如权利要求1所述的方法，其中所述玻璃陶瓷基板的介电常数低于所述前体玻璃的介电常数。

12.如权利要求1所述的方法，其中所述玻璃基板的热膨胀系数相对于所述玻璃前体增加约15％至约40％。

13.如权利要求1所述的方法，其中所述玻璃基板的密度相对于所述玻璃前体增加约1％至约4％。

14.如权利要求1所述的方法，其中所述前体玻璃的蚀刻速率在约0.001μm(前体玻璃材料)/min至约0.700μm/min的范围内。

15.如权利要求1所述的方法，其中所述穿玻璃通孔的大径在约10μm至约150μm的范围内。

16.如权利要求1所述的方法，其中所述穿玻璃通孔的内表面为基本上平滑的。

17.一种玻璃陶瓷基板，其包含：

18.如权利要求17所述的玻璃陶瓷基板，其中所述穿玻璃通孔具有基本上沙漏形状且所述穿玻璃通孔的腰部直径与表面直径的所述比率在约10％至约75％的范围内。

19.如权利要求17所述的玻璃陶瓷基板，其中所述穿玻璃通孔具有基本上圆柱形状且所述穿玻璃通孔的腰部直径与表面直径的所述比率在约76％至约100％的范围内。

20.如权利要求17所述的玻璃陶瓷基板，其中所述穿玻璃通孔的内表面为基本上平滑的。

技术总结
一种形成具有穿玻璃通孔的玻璃陶瓷基板的方法可包括用激光能量源沿着激光扫描路径处理前体玻璃基板的第一主表面的至少一部分以形成经处理的前体玻璃基板。所述穿玻璃通孔具有预定形状且延伸穿过所述玻璃陶瓷基板的所述第一主表面及所述玻璃陶瓷基板的第二主表面。所述第一主表面限定第一开口且所述第二主表面限定第二开口，以及在所述第一开口与所述第二开口之间的位置处测量的所述穿玻璃通孔的腰部直径与在所述穿玻璃通孔的所述第一开口抑或所述第二开口处测量的所述穿玻璃通孔的表面直径的比率在约30％至约100％范围内。

技术研发人员：小丹尼尔·韦恩·列夫斯克,马丽娜,希瑟·妮可·万塞卢斯,吴景实
受保护的技术使用者：康宁公司
技术研发日：
技术公布日：2024/5/6