本發(fā)明涉及玻璃生產(chǎn)，尤其是涉及一種玻璃基板及其制備方法、電子器件。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，各種器件均向著多功能集成化、小型化、可靠性、穩(wěn)定性、環(huán)保、等特點(diǎn)的方向發(fā)展。目前大功率芯片封裝器件可用于航空航天、微波通訊、電子元器件等領(lǐng)域，隨著器件向多功能集成化、小型化、輕型化的發(fā)展，傳統(tǒng)芯片封裝很難滿足當(dāng)前器件的可靠性要求。

2、傳統(tǒng)芯片封裝工藝是安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的，基板的材質(zhì)為pcb樹脂材質(zhì)，基板起著導(dǎo)電、固定、密封、保護(hù)芯片和散熱的作用。芯片封裝包括晶圓切割、貼片、引線鍵合、注塑成型、封裝測試的工藝步驟。

3、但pcb樹脂材質(zhì)的有機(jī)基板具有導(dǎo)熱系數(shù)低、介質(zhì)損耗高、信號(hào)傳輸速度慢等缺陷，因此采用更為先進(jìn)的玻璃材質(zhì)基板來替代傳統(tǒng)pcb基板。但現(xiàn)有技術(shù)中的玻璃材質(zhì)基板層與層之間的結(jié)合力較小，經(jīng)常出現(xiàn)粘接不牢固甚至膜層脫落的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種玻璃基板及其制備方法、電子器件。本技術(shù)提供的玻璃基板具有更低的熱膨脹系數(shù)，更高的強(qiáng)度、更好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，與高硼硅玻璃和微晶玻璃都有很高的結(jié)合力，并且玻璃粘結(jié)單層具有良好絕緣性和更高的安全性。

2、本技術(shù)提供一種玻璃基板，包括：底層、頂層、以及在所述底層和所述頂層之間設(shè)置的玻璃板疊層和玻璃粘結(jié)疊層；

3、所述玻璃板疊層包括m個(gè)玻璃板單層，m為大于或等于2的整數(shù)；m個(gè)所述玻璃板單層均設(shè)置于所述底層和所述頂層之間；

4、所述玻璃粘結(jié)疊層包括(m+1)個(gè)玻璃粘結(jié)單層，分別設(shè)置于任意兩個(gè)所述玻璃板單層之間、所述底層和最下層的所述玻璃粘結(jié)單層之間、以及最上層的所述玻璃粘結(jié)單層和所述頂層之間；

5、(m+1)個(gè)所述玻璃粘結(jié)單層的熔點(diǎn)均低于m個(gè)所述玻璃板單層的熔點(diǎn)；玻璃粘結(jié)單層的熔點(diǎn)在300℃～500℃的范圍內(nèi)，所述玻璃粘結(jié)單層絕緣，所述玻璃粘結(jié)單層的軟化溫度低于所述玻璃板單層的軟化溫度，所述玻璃粘結(jié)單層起到結(jié)合上下層的作用；

6、所述玻璃粘結(jié)單層為包括玻璃粉與有機(jī)粘合劑的玻璃漿料，其中，所述玻璃粉和所述有機(jī)粘合劑的含量達(dá)到70％-85％；

7、所述玻璃粉的原料包括：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～30％的三氧化二硼、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％～15％的二氧化硅、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為55％～70％的氧化鋅、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0％～25％的五氧化二釩、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0％～2％的三氧化二銻、和質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0％～2％的二氧化鍺。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，所述玻璃板單層的原料包括：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為77％～80％的二氧化硅、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為16％～20％的氧化硼、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.5％～2.7％的氧化鉀、質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.3％～1.6％的氧化鋁，以及，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.05％～0.5％的稀土氧化物，其中，二氧化硅、氧化硼、氧化鉀、氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和在99.5％～99.9％；所述稀土氧化物包括由：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧或釔組成的氧化物中的一種或多種。

9、在一個(gè)實(shí)施例中，m為6，6個(gè)所述玻璃板單層自下而上依次為第一玻璃板單層、第二玻璃板單層、第三玻璃板單層、第四玻璃板單層、第五玻璃板單層、第六玻璃板單層；

10、7個(gè)所述玻璃粘結(jié)單層自下而上依次為第一玻璃粘結(jié)單層、第二玻璃粘結(jié)單層、第三玻璃粘結(jié)單層、第四玻璃粘結(jié)單層、第五玻璃粘結(jié)單層、第六玻璃粘結(jié)單層、第七玻璃粘結(jié)單層；

11、所述第一玻璃粘結(jié)單層設(shè)置于所述底層和所述第一玻璃板單層之間；所述第二玻璃粘結(jié)單層設(shè)置于所述第一玻璃板單層和所述第二玻璃板單層之間；所述第三玻璃粘結(jié)單層設(shè)置于所述第二玻璃板單層和所述第三玻璃板單層之間；所述第四玻璃粘結(jié)單層設(shè)置于所述第三玻璃板單層和所述第四玻璃板單層之間；所述第五玻璃粘結(jié)單層設(shè)置于所述第四玻璃板單層和所述第五玻璃板單層之間；所述第六玻璃粘結(jié)單層設(shè)置于所述第五玻璃板單層和所述第六玻璃板單層之間；所述第七玻璃粘結(jié)單層設(shè)置于所述第六玻璃板單層和所述頂層之間；

12、所述第一玻璃板單層的厚度為0.2mm、所述第二玻璃板單層的厚度為0.3mm、所述第三玻璃板單層的厚度為0.3mm、所述第四玻璃板單層的厚度為0.2mm、所述第五玻璃板單層的厚度為0.2mm、所述第六玻璃板單層的厚度為0.2mm。

13、在一個(gè)實(shí)施例中，所述玻璃基板包括多個(gè)導(dǎo)通孔，多個(gè)所述導(dǎo)通孔的最大貫穿深度等于m個(gè)所述玻璃板單層的厚度與(m-1)個(gè)所述玻璃粘結(jié)單層的厚度之和。

14、在一個(gè)實(shí)施例中，所述導(dǎo)通孔的直徑為0.03-0.07mm，任意相鄰的兩個(gè)所述導(dǎo)通孔之間的間距大于或等于0.04mm。

15、在一個(gè)實(shí)施例中，所述玻璃基板還包括設(shè)置于所述玻璃板單層和所述玻璃粘結(jié)單層之間的第一金屬；所述第一金屬通過絲網(wǎng)印刷得到；

16、所述第一金屬設(shè)置于每一個(gè)所述玻璃板單層的第一表面，或者所述第一金屬設(shè)置于每一個(gè)所述玻璃板單層的第一表面和第二表面，所述第一表面和所述第二表面分別為所述玻璃基板的層疊方向上相互背離的兩個(gè)表面，所述第一表面更靠近所述底層。所述第一金屬填充至所述導(dǎo)通孔，所述第一金屬選自銅、銀、金、鎳等金屬材料。

17、本技術(shù)提供一種玻璃基板的制備方法，采用以下步驟，形成如上述任一項(xiàng)所述的玻璃基板：

18、s100、提供底層，并在所述底層上形成第一玻璃粘結(jié)單層；

19、s200、在所述第一玻璃粘結(jié)單層上形成間隔金屬層，在所述間隔金屬層的表面形成第一玻璃板單層；

20、s300、對(duì)所述第一玻璃板單層進(jìn)行多步驟操作，以形成上下面導(dǎo)通的所述第一玻璃板單層；

21、其中，s300包括：

22、s310，對(duì)所述第一玻璃板單層進(jìn)行激光加工形成圖案化的導(dǎo)通孔；

23、s320，通過磁控濺射在所述第一玻璃板單層的上表面形成導(dǎo)電金屬，所述導(dǎo)電金屬的厚度為1μm～10μm；

24、s330，通過電鍍的方式將所述導(dǎo)通孔電鍍填滿，以得到最小線間距為0.05mm、所述導(dǎo)通孔直徑為0.05mm的上下面導(dǎo)通的所述第一玻璃板單層；

25、s340，在所述第一玻璃板單層上形成第二玻璃粘結(jié)單層；

26、s400、在所述第二玻璃粘結(jié)單層上形成第二玻璃板單層；

27、s500、對(duì)所述第二玻璃板單層進(jìn)行多步驟操作，以形成上下面導(dǎo)通的所述第二玻璃板單層；上述形成上下面導(dǎo)通的所述第二玻璃板單層的步驟，與上述形成上下面導(dǎo)通的所述第以玻璃板單層的步驟相同；

28、s600、進(jìn)一步執(zhí)行形成所述玻璃粘結(jié)單層和形成所述玻璃板單層的步驟，直至第(m+1)個(gè)所述玻璃粘結(jié)單層制作完畢；

29、s700、在第(m+1)個(gè)所述玻璃粘結(jié)單層的上表面形成頂層；

30、其中，(m+1)個(gè)所述玻璃粘結(jié)單層(31)均為包括玻璃粉與有機(jī)粘合劑的玻璃漿料，所述玻璃粉和所述有機(jī)粘合劑的含量達(dá)到70％-85％；

31、所述玻璃粉采用以下步驟制成：

32、s1、取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％～30％的三氧化二硼、5％～15％的二氧化硅、55％～70％的氧化鋅、0％～25％的五氧化二釩、0％～2％的三氧化二銻、和0％～2％的二氧化鍺，混合后得到混合料；

33、s2、將所述混合料加熱熔融得到玻璃液；

34、s3、對(duì)所述玻璃液進(jìn)行水淬得到玻璃體；

35、s4、對(duì)所述玻璃體進(jìn)行粉碎處理，得到所述玻璃粉。

36、在一個(gè)實(shí)施例中，所述玻璃板單層采用以下步驟制成：

37、s10、取質(zhì)量分?jǐn)?shù)為77％～80％的二氧化硅、16％～20％的氧化硼、1.5％～2.7％的氧化鉀、1.3％～1.6％的氧化鋁，以及，0.05％～0.5％的稀土氧化物，進(jìn)行混合，以形成混合顆粒；其中，二氧化硅、氧化硼、氧化鉀、氧化鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和在99.5％～99.9％；所述稀土氧化物包括由：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧或釔組成的氧化物中的一種或多種；

38、s20，將所述混合顆粒放入坩堝中進(jìn)行溶解，其中溶解時(shí)采用1450℃～1600℃的高溫，熔解均化32小時(shí)～48小時(shí)，以形成預(yù)成型玻璃；

39、s30，將所述預(yù)成型玻璃放入成型容器中，進(jìn)行極速冷卻，以形成硅酸鹽玻璃。

40、本技術(shù)提供一種電子器件，包括：采用上述任一項(xiàng)所述的玻璃基板，或采用上述任一項(xiàng)所述的玻璃基板的制備方法制備形成的玻璃基板。

41、在一個(gè)實(shí)施例中，所述電子器件為人工智能算力芯片、光子芯片、高功率固體激光器芯片、6g傳輸芯片、或者大功率雷達(dá)芯片。

42、本技術(shù)提供的硅酸鹽玻璃具有以下的有益效果：

43、1、玻璃粘結(jié)單層為包括玻璃粉、有機(jī)粘合劑和水的玻璃漿料。玻璃粉采用高溫熔融-水淬的工藝制備得到，由該玻璃粉制得的玻璃粘結(jié)單層的熔點(diǎn)低、玻璃轉(zhuǎn)變點(diǎn)低、均勻性高，且原料價(jià)格低廉，來源豐富，合成溫度較低，工藝簡單，有利于工業(yè)化生產(chǎn)。

44、2、玻璃粘結(jié)單層具有更低的熱膨脹系數(shù)，更高的強(qiáng)度、更好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，與高硼硅玻璃和微晶玻璃都有很高的結(jié)合力，并且玻璃粘結(jié)單層具有良好絕緣性和更高的安全性。

45、3、采用本技術(shù)的制備方法形成的玻璃板單層具有良好的性能：密度為2.15±0.25g·cm-3，楊氏模量為70.00gpa，熱膨脹系數(shù)在0-300℃的溫度范圍內(nèi)為(3±0.5)×10-6·℃-1，在250℃時(shí)的對(duì)數(shù)體積電阻率為12.3ω*cm，在350℃時(shí)的對(duì)數(shù)體積電阻率為9.9ω*cm，在室溫20℃、1mhz時(shí)的介電常數(shù)為3.9±0.1，在室溫20℃、1mhz時(shí)的損耗小于0.0001、傳輸信號(hào)速度大于350gb。

46、4、本技術(shù)涉及的一種玻璃基板的制備方法，其與現(xiàn)有技術(shù)的區(qū)別體現(xiàn)在：第一，玻璃基板的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)置，即玻璃板疊層和玻璃粘結(jié)疊層的結(jié)構(gòu)設(shè)置，使得玻璃基板的整體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定。第二，玻璃粘結(jié)單層的特殊制備方法以及優(yōu)異性質(zhì)，玻璃粘結(jié)單層的熔點(diǎn)在300℃～500℃的范圍內(nèi)，所述玻璃粘結(jié)單層絕緣，所述玻璃粘結(jié)單層的軟化溫度低于所述玻璃板單層的軟化溫度，所述玻璃粘結(jié)單層起到結(jié)合上下層的作用。第三，玻璃粘結(jié)單層與玻璃板單層的性能差異，使得玻璃粘結(jié)單層與玻璃板單層或者其他的高硼硅玻璃和微晶玻璃都有很高的結(jié)合力，玻璃基板整體具有良好絕緣性和更高的安全性。

47、5、玻璃基板用于半導(dǎo)體芯片封裝結(jié)構(gòu)中，替代現(xiàn)有pcb線路板，提高了芯片集成度，單位面積放置的芯片數(shù)量提高，芯片與芯片之間的傳輸速率提高到300g以上。所述玻璃基板用于形成包括人工智能算力芯片、光子芯片封裝、高功率固體激光器芯片、6g傳輸芯片、或者大功率雷達(dá)芯片在內(nèi)的電子器件。