加工贯穿玻璃的通孔的高硅酸盐玻璃制品及其制造和使用方法技术

本文公开的具有高硅酸盐含量的玻璃组合物相比于目前用于RF的再分配层、插入物和类似应用的玻璃和其他材料呈现出数个优势。本文公开的玻璃是低成本的平坦玻璃，其对于用于产生贯穿玻璃的通孔(TGV)的激光破坏和蚀刻工艺具有高产量。采用本文所述的硅酸盐玻璃和工艺产生的TGV具有大的腰部直径，这对于生产诸如插入物之类的玻璃制品是合乎希望的特征。入物之类的玻璃制品是合乎希望的特征。入物之类的玻璃制品是合乎希望的特征。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】加工贯穿玻璃的通孔的高硅酸盐玻璃制品及其制造和使用方法
[0001]本申请要求2019年5月10日提交的美国临时申请系列第62/846,102号的优先权，本文以其作为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术介绍

[0002]目前，对于用于电子应用的具有精密成形的孔的薄玻璃具有强烈的兴趣。孔填充了导电材料并被用于将电信号从一个部件传导到另一个，从而提供中央处理单元、存储芯片、图形处理单元或者其他电子组件的精密连接。对于此类应用，在其中具有金属化孔的基材通常被称作“插入物”。相比于目前所使用的插入物材料(例如，纤维强化的聚合物或硅)，玻璃具有许多有利的性质。玻璃可以被成形为薄且光滑的大型片材而不需要进行抛光，其相比于有机物替代品具有更高的刚性和更好的尺寸稳定性，其相比于硅具有好得多的电绝缘性，其相比于有机物选项具有更好的尺寸(热和刚度)稳定性，并且其能够被调节至具有不同热膨胀系数来控制集成电路中的堆叠翘曲。玻璃元件具有低的电损耗，因为玻璃是绝缘体同时具有高电阻。
[0003]虽然孔(当完成蚀刻工艺时，也被称作“贯穿玻璃的通孔”或TGV)在玻璃表面处的直径是宽的，但是玻璃的中心处或者最窄部分(“腰部”)处的直径通常要小得多。具有更宽腰部直径的TGV会得到改进的TGV金属化(因此，得到改进的电性能)。具体来说，较宽的腰部直径可以帮助降低电磁能作为热量消散(例如，介电损耗、焦耳加热)；当插入物材料具有低的损耗角或者损耗角正切时，这是可以实现的。
[0004]需要的是新的玻璃组合物，其实现了高产量的玻璃制造并且能够制造具有高的腰部直径的贯穿玻璃的通孔。理想的是，玻璃组合物还会具有合乎希望的电性质用于堆叠集成电路和其他电子技术。本公开内容的主题解决了这些需求。

技术实现思路

[0005]本文公开的具有高硅酸盐含量的玻璃组合物相比于目前用于RF的再分配层、插入物和类似应用的玻璃和其他材料呈现出数个优势。本文公开的玻璃是低成本的平坦玻璃，其对于用于产生贯穿玻璃的通孔(TGV)的激光破坏和蚀刻工艺具有高产量。采用本文所述的硅酸盐玻璃和工艺产生的TGV具有大的腰部直径，这对于生产诸如插入物之类的玻璃制品是合乎希望的特征。
[0006]在第1个方面中，硅酸盐玻璃制品包括一个或多个贯穿玻璃的通孔。贯穿玻璃的通孔具有第一表面直径(D
S1
)、第二表面直径(D
S2
)和腰部直径(D
w
)。D
S1
/D
w
之比是1:1至2:1，以及D
S2
/D
w
之比是1:1至2:1。硅酸盐玻璃制品包含大于75摩尔％SiO2和少于2摩尔％P2O5。
[0007]在第2个方面中，硅酸盐玻璃制品包括一个或多个贯穿玻璃的通孔。贯穿玻璃的通孔具有第一表面直径(D
S1
)、第二表面直径(D
S2
)和腰部直径(D
w
)。D
S1
/D
w
之比是1:1至2:1，以及D
S2
/D
w
之比是1:1至2:1。硅酸盐玻璃制品包含大于75摩尔％SiO2和少于12摩尔％Al2O3。
[0008]在第3个方面中，第1个方面或第2个方面的硅酸盐玻璃制品包含大于75摩尔％至
95摩尔％SiO2。
[0009]在第4个方面中，第1个方面或第2个方面的硅酸盐玻璃制品包含80摩尔％至95摩尔％SiO2。
[0010]在第5个方面中，第1个方面或第2个方面的硅酸盐玻璃制品包含0.5摩尔％至10摩尔％Al2O3。
[0011]在第6个方面中，第1个方面或第2个方面的硅酸盐玻璃制品不包含P2O5。
[0012]在第7个方面中，第1个方面或第2个方面的硅酸盐玻璃制品不包含碱金属氧化物。
[0013]在第8个方面中，第1个方面或第2个方面的硅酸盐玻璃制品包含：
[0014]大于75摩尔％至95摩尔％SiO2，
[0015]1摩尔％至13摩尔％的至少一种碱金属氧化物，
[0016]1摩尔％至10摩尔％的至少一种碱土金属氧化物，
[0017]1摩尔％至10摩尔％Al2O3，
[0018]0摩尔％至10摩尔％B2O3，
[0019]0.01摩尔％至4摩尔％ZnO，和
[0020]0摩尔％至0.5摩尔％SnO2。
[0021]在第9个方面中，第1个方面或第2个方面的硅酸盐玻璃制品包含：
[0022]大于75摩尔％至85摩尔％SiO2，
[0023]1摩尔％至10摩尔％Al2O3，
[0024]8摩尔％至13摩尔％Na2O、K2O，或其组合，
[0025]2摩尔％至8摩尔％MgO，和
[0026]0.01摩尔％至0.5摩尔％SnO2。
[0027]在第10个方面中，任意前述方面中的硅酸盐玻璃制品，其中，贯穿玻璃的通孔具有10μm至100μm的第一表面直径和第二表面直径。
[0028]在第11个方面中，任意前述方面的硅酸盐玻璃制品具有5μm至90μm的腰部直径。
[0029]在第12个方面中，任意前述方面的硅酸盐玻璃制品具有50μm至500μm的厚度。
[0030]在第13个方面中，在硅酸盐玻璃制品中产生贯穿玻璃的通孔的方法包括以下步骤：(1)用激光束照射硅酸盐玻璃制品从而产生损坏轨迹，其中，所述硅酸盐玻璃制品包含大于75摩尔％SiO2和小于2摩尔％P2O5；以及(2)用包含酸的蚀刻溶液对所述硅酸盐玻璃制品进行蚀刻从而产生贯穿玻璃的通孔。
[0031]在第14个方面中，在硅酸盐玻璃制品中产生贯穿玻璃的通孔的方法包括以下步骤：(1)用激光束照射硅酸盐玻璃制品从而产生损坏轨迹，其中，所述硅酸盐玻璃制品包含大于75摩尔％SiO2和小于12摩尔％Al2O3；以及(2)用包含酸的蚀刻溶液对所述硅酸盐玻璃制品进行蚀刻从而产生贯穿玻璃的通孔。
[0032]在第15个方面中，第13个方面或第14个方面的方法的激光束是通过皮秒激光形成的。
[0033]在第16个方面中，第13个方面或第14个方面的方法的激光束具有大于500nm的波长。
[0034]在第17个方面中，第13个方面或第14个方面的方法的激光束具有大于535nm的波长。
[0035]在第18个方面中，第13个方面或第14个方面的方法的激光束具有大于500nm至1100nm的波长和40μJ至120μJ的功率。
[0036]在第19个方面中，第13个方面或第14个方面的方法的激光束是激光群。
[0037]在第20个方面中，第13个方面或第14个方面的方法的蚀刻溶液包含氢氟酸和水。
[0038]在第21个方面中，第20个方面的方法的氢氟酸具有1重量％至50重量％的浓度。
[0039]在第22个方面中，第20个方面的蚀刻溶液包括氢氟酸结合了盐酸、硫酸、硝酸、乙酸，或其任意组合。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种硅酸盐玻璃制品，其包含一个或多个贯穿玻璃的通孔，其中：(a)贯穿玻璃的通孔具有第一表面直径(D
S1
)、第二表面直径(D
S2
)和腰部直径(D
w
)，其中，D
S1
/D
w
之比是1:1至2:1，以及D
S2
/D
w
之比是1:1至2:1，以及(b)硅酸盐玻璃制品包含大于75摩尔％SiO2和少于2摩尔％P2O5。2.一种硅酸盐玻璃制品，其包含一个或多个贯穿玻璃的通孔，其中：(a)贯穿玻璃的通孔具有第一表面直径(D
S1
)、第二表面直径(D
S2
)和腰部直径(D
w
)，其中，D
S1
/D
w
之比是1:1至2:1，以及D
S2
/D
w
之比是1:1至2:1，以及(b)硅酸盐玻璃制品包含大于75摩尔％SiO2和少于12摩尔％Al2O3。3.如权利要求1或2所述的硅酸盐玻璃制品，其中，所述硅酸盐玻璃制品包含大于75摩尔％至95摩尔％SiO2。4.如权利要求1或2所述的硅酸盐玻璃制品，其中，所述硅酸盐玻璃制品包含80摩尔％至95摩尔％SiO2。5.如权利要求1或2所述的制品，其中，所述硅酸盐玻璃制品还包含0.5摩尔％至10摩尔％Al2O3。6.如权利要求1或2所述的硅酸盐玻璃制品，其中，所述硅酸盐玻璃制品不包含P2O5。7.如权利要求1或2所述的硅酸盐玻璃制品，其中，所述硅酸盐玻璃制品不包含碱金属氧化物。8.如权利要求1或2所述的玻璃制品，其中，所述硅酸盐玻璃制品包含：大于75摩尔％至95摩尔％SiO2，1摩尔％至13摩尔％的至少一种碱金属氧化物，1摩尔％至10摩尔％的至少一种碱土金属氧化物，1摩尔％至10摩尔％Al2O3，0摩尔％至10摩尔％B2O3，0.01摩尔％至4摩尔％ZnO，和0摩尔％至0.5摩尔％SnO2。9.如权利要求1或2所述的玻璃制品，其中，所述硅酸盐玻璃制品包含：大于75摩尔％至85摩尔％SiO2，1摩尔％至10摩尔％Al2O3，8摩尔％至13摩尔％Na2O、K2O，或其组合，2摩尔％至8摩尔％MgO，和0.01摩尔％至0.5摩尔％SnO2。10.如前述权利要求中任一项所述的硅酸盐玻璃制品，其中，第一表面直径和第二表面直径是10μm至100μm。11.如前述权利要求中任一项所述的硅酸盐玻璃制品，其中，腰部直径是5μm至90μm。12.如前述权利要求中任一项所述的硅...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓菊，黄甜，金宇辉，T，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：