CN116177897B

CN116177897B - 一种利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法

Info

Publication number: CN116177897B
Application number: CN202310165928.4A
Authority: CN
Inventors: 薛成; 张松; 刘志磊; 朱凡; 陆红艳
Original assignee: Dier Laser Technology Wuxi Co ltd
Current assignee: Dier Laser Technology Wuxi Co ltd
Priority date: 2023-02-24
Filing date: 2023-02-24
Publication date: 2024-08-09
Anticipated expiration: 2043-02-24
Also published as: CN116177897A

Abstract

本发明公开了一种利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，包括如下步骤：S1：将激光改性后的玻璃基板浸没在弱酸液中，搅拌循环，在第一温度下腐蚀改性区域使通孔出口直径增加第一预设值；S2：浸没在碱液中，搅拌循环，在第二温度下清洗并使通孔出口直径增加第二预设值；S3：浸没在强酸液中，在第三温度下超声清洗预设时间；重复步骤S1、S2、S3中至少两个步骤循环腐蚀通孔至目标出口直径。本发明通过利用酸液和碱液与玻璃基板交替反应，溶解并清除玻璃基板改性区的反应生成物，保证通孔锥度和孔径的良率。

Description

一种利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法

技术领域

本发明属于半导体技术领域，具体涉及一种利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法。

背景技术

随着半导体技术发展，玻璃基板越来越多的应用在显示和封装等领域。玻璃基板通孔技术能够实现垂直互连，将集成技术扩展到了三维空间，显著提升了空间的利用率，有着成本和性能优势。玻璃基板通孔精细加工是工艺和制造的难点。传统的玻璃基板通孔方法有金刚钻头钻孔、激光烧蚀等，这些方法都无法对通孔做到精细加工，孔径较大且表面会出现裂纹等损伤。

激光诱导刻蚀法通过脉冲激光诱导玻璃改性，再用腐蚀液选择性腐蚀形成通孔，具有低成本、高效率优势，有大规模应用前景。玻璃基板的微观结构是无序而均匀的，由不同大小的环形单元组成无规则网络结构。玻璃基板的Si-O-Si键角可在120°～180°范围变化，激光改性前后键角的变小、Si-O键和Si-Si键密度的增加，并伴随纳米缝隙的形成。激光照射影响区贯穿玻璃，在玻璃基板的正反面形成直径约1μm的微小光斑，其光斑照射区完成改性。激光改性区Si-O键断裂，重新形成键角更小的小元环结构，如SiO₂三元环和Si-Si键的数量显著增加，其结构的不稳定性和Si-O键、Si-Si键的致密化是改性区腐蚀速度显著提高的主要原因。改性后的玻璃基板用腐蚀液刻蚀，改性区腐蚀速度远大于非改性区，改性区贯穿玻璃基板，腐蚀液会更快的将改性区去除，形成贯穿玻璃基板的通孔。

目前行业中普遍用氢氟酸或含氟离子的酸液腐蚀通孔，氟离子和玻璃基板反应，会生成不溶物附着玻璃表面，影响腐蚀均匀性，导致通孔锥度较大；并且对于不同材质的玻璃基板，因其与腐蚀液反应速度的差异需要选用不同浓度的腐蚀液和循环搅拌速度。如高铝玻璃和无碱硼铝硅玻璃与氢氟酸反应速度较快，且会生成不溶物影响腐蚀液深度腐蚀，容易形成孔出口直径迅速扩大，而酸液进入改性区内受到不溶物的阻挡，导致孔腰部的腐蚀速度不如孔出口的腐蚀速度，形成孔腰部直径小而孔出口直径大的喇叭状，锥度较大。另外腐蚀液的成分、比例和腐蚀方法的不同，腐蚀形成的通孔锥度有着较大的差异。

通孔的锥度是衡量通孔质量的重要指标，如何减少对非改性区的影响，形成没有锥度的垂直通孔，一直是行业中的难点，现有技术中有用耐酸涂层保护表面腐蚀或者用超声波辅助腐蚀，但其改性效果有限，并且操作难以稳定控制，如耐酸涂层的脱落、超声不均匀的问题难以解决。

基于上述原因，需要一种玻璃基板通孔腐蚀液及基于腐蚀液的玻璃基板通孔制备方法，能够稳定控制通孔锥度，提高通孔质量。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求中的一种或者多种，本发明提供了一种利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，利用酸液和碱液与玻璃基板交替反应，溶解并清除玻璃基板改性区的反应生成物，从而控制玻璃基板通孔的锥度。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，包括如下步骤：

S1：将激光改性后的玻璃基板浸没在弱酸液中，搅拌循环，在第一温度下腐蚀改性区域使通孔出口直径增加第一预设值；

S2：浸没在碱液中，搅拌循环，在第二温度下清洗并使通孔出口直径增加第二预设值；

S3：浸没在强酸液中，在第三温度下超声清洗预设时间；

根据不同类型的玻璃重复步骤S1、S2、S3中至少两个步骤循环腐蚀通孔至目标出口直径。

作为本发明的进一步改进，对于石英玻璃和硼硅玻璃，重复步骤S1和S2循环腐蚀通孔至目标出口直径，或重复步骤S1至S3循环腐蚀通孔至目标出口直径；

对于高铝玻璃和无碱硼铝硅玻璃，重复步骤S1至S3循环腐蚀通孔至目标出口直径。

作为本发明的进一步改进，所述弱酸液包括质量分数为2％-25％的弱酸或其缓冲液；

所述强酸液包括质量分数为2％-20％的强酸或其缓冲液；

所述碱液包括质量分数为20％-40％的强碱或其缓冲液、10％-20％的络合剂。

作为本发明的进一步改进，对于石英玻璃，弱酸的质量分数为5％-25％；强碱的质量分数为15％-25％，络合剂的质量分数为8％-12％；强酸的质量分数为2％-8％；

对于硼硅玻璃，弱酸的质量分数为5％-20％；强碱的质量分数为30％-40％，络合剂的质量分数为10％-20％；强酸的质量分数为2％-8％；

对于高铝玻璃和无碱硼铝硅玻璃，弱酸的质量分数为2％-10％；强碱的质量分数为30％-40％，络合剂的质量分数为10％-20％；强酸的质量分数为10％-20％。

作为本发明的进一步改进，所述弱酸液中，弱酸包括氢氟酸，或氢氟酸与氟化物组成的氢氟酸缓冲液；所述氟化物为能够提供氟离子的化合物，如氟化铵、氟化氢铵等；

所述强酸液中，强酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氨基磺酸、偏磷酸、苯磺酸或甲基磺酸中的一种或多种；

所述碱液中，强碱包括四甲基氢氧化铵(TMAH)、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、格氏试剂或季铵碱中的一种或多种；络合剂包括无机磷酸盐类如焦磷酸钠、醇胺类如三乙醇胺、氨基羧酸盐如乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)、羟基羧酸盐如酒石酸钠或有机膦酸盐如乙二胺四甲叉磷酸钠等能够提供OH-或PO₄ ³-的螯合物。

优选地，所述强碱为四甲基氢氧化铵(TMAH)或其缓冲液，所述络合剂为乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)；

优选地，所述氢氟酸缓冲液包括质量分数2％-15％的氢氟酸、2％-10％的氟化铵。

作为本发明的进一步改进，所述第一预设值为所述目标出口直径的5-35％，所述第二预设值为所述目标出口直径的5-35％；

优选地，所述第一预设值为所述目标出口直径的5-25％，所述第二预设值为所述目标出口直径的6-35％。

作为本发明的进一步改进，所述第一温度为10-20℃，第二温度为70-90℃，所述第三温度为20-30℃。

作为本发明的进一步改进，步骤S1前，先将激光改性后的玻璃基板浸没在强酸溶液中，在第三温度下超声清洗预设时间。

作为本发明的进一步改进，所述超声清洗的频率为68-120KHz，时间为5-15分钟；所述搅拌循环的转速为3000-4000转/分钟。

作为本发明的进一步改进，所述玻璃基板包括石英玻璃、硼硅玻璃、高铝玻璃、无碱硼铝硅玻璃；所述玻璃基板的厚度小于600μm。

作为本发明的进一步改进，所述玻璃基板的激光改性方法为：采用激光束从玻璃基板的第一表面照射，在玻璃基板内产生诱导吸收，产生沿第一表面向第二表面延伸的改质线；以Bessel激光束加工为例，激光能量为40-100μJ，脉宽小于12皮秒，光斑直径为0.5-1.5μm，焦深0.5-1mm。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，利用酸液和碱液与玻璃基板交替反应，每次腐蚀孔径的增加值在预设值之内。溶解并清除玻璃基板改性区的反应生成物，实现通孔并能够控制玻璃基板通孔的锥度，提高良率。其中强酸能够溶解清除强碱与玻璃基板反应生成的不溶物，提高玻璃基板表面的洁净度；弱酸和玻璃基板改性区进行快速反应，需要较低的浓度减少对非改性区的影响；碱液可以溶解清除氢氟酸与玻璃基板反应生成的不溶物。

(2)本发明的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，可以根据不同种类的玻璃来调整酸液和碱液浓度，从而灵活调节和稳定控制腐蚀速度、保证通孔锥度和孔径的良率。

(3)本发明的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，碱液中，强碱和络合剂提供的OH-及PO₄ ³-等亲核基团可以和玻璃基板缓慢反应并络合金属离子，优化通孔锥度。

(4)本发明的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，不同的反应过程中，采用不同的温度，从而实现反应速度的控制，对于弱酸溶液，采用低于室温的温度，避免反应速度过快尤其是表面反应过快导致的孔锥度问题，对于强碱溶液，采用加热的方法提高反应速度。

(5)本发明的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，能够实现通孔的锥度小于20％(出口与腰部直径差/出口直径)，稳定性较好。

附图说明

图1为本发明实施例涉及的激光改性示意图；

图2是本发明实施例的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，包括如下步骤：

S3：浸没在强酸液中，在第三温度下超声清洗预设时间；

重复循环步骤S1至S3腐蚀通孔至目标出口直径，或者根据不同类型的玻璃选择S1、S2、S3中其中两个步骤循环腐蚀通孔至目标出口直径。

一些实施例中，对于石英玻璃和硼硅玻璃，重复步骤S1和S2循环腐蚀通孔至目标出口直径，或重复步骤S1至S3循环腐蚀通孔至目标出口直径；

需要说明的是，优选实施例中，本发明重复步骤S1、S2、S3中至少两个步骤循环腐蚀通孔至目标出口直径，指反应中每次重复的步骤相同。当然每次重复的步骤不完全相同的情况也在本发明的保护范围之内(例如先重复步骤S1、S2、S3，后重复步骤S1、S2等)。

还需要说明的是，步骤S1、S2和S3并非严格的表示顺序，步骤S1、S2和S3重复，可以从S1开始，也可以从S2或者S3开始，步骤S1和S2重复，可以从步骤S1开始，也可以从步骤S2开始。

优选地，弱酸液包括质量分数为2％-25％的弱酸或其缓冲液，余量为水(即溶剂为水)；

强酸液包括质量分数为2％-20％的强酸或其缓冲液，余量为水(即溶剂为水)；

碱液包括质量分数为20％-40％的强碱或其缓冲液、10％-20％的络合剂，余量为水(即溶剂为水)。

一些实施例中，对于石英玻璃，弱酸的质量分数为5％-25％；强碱的质量分数为15％-25％，络合剂的质量分数为8％-12％；强酸的质量分数为2％-8％；目标孔径为15-25μm；

对于硼硅玻璃，弱酸的质量分数为5％-20％；强碱的质量分数为30％-40％，络合剂的质量分数为10％-20％；强酸的质量分数为2％-8％；目标孔径为15-25μm；

对于高铝玻璃，弱酸的质量分数为2％-10％；强碱的质量分数为30％-40％，络合剂的质量分数为10％-20％；强酸的质量分数为10％-20％；目标孔径为30-40μm；

对于无碱硼铝硅玻璃，弱酸的质量分数为2％-10％；强碱的质量分数为30％-40％，络合剂的质量分数为10％-20％；强酸的质量分数为10％-20％，目标孔径为40-50μm。

优选地，弱酸液中，弱酸包括氢氟酸，或氢氟酸与氟化物组成的氢氟酸缓冲液；所述氟化物为能够提供氟离子的化合物，如氟化铵、氟化氢铵等。

强酸液中，强酸包括盐酸、硫酸、硝酸、磷酸、氨基磺酸、偏磷酸、苯磺酸或甲基磺酸；

碱液中，强碱包括四甲基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、格氏试剂或季铵碱；络合剂为能够提供OH-或PO₄ ³-的螯合物，包括磷酸盐类、醇胺类、氨基羧酸盐、羟基羧酸盐或有机膦酸盐。

在本发明的一些具体实施例中，强酸液为质量分数为2％-20％的硫酸及其缓冲液；弱酸液为质量分数为2％-15％的氢氟酸、2％-10％的氟化铵；碱液为质量分数为20％-40％的TMAH、10％-20％乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)。

具体地，第一温度为10-20℃，第二温度为70-90℃，所述第三温度为20-30℃。更为优选地，第一温度为14-16℃，第二温度为78-82℃，第三温度为24-26℃。对于弱酸溶液，采用低于室温的温度，避免反应速度过快尤其是表面反应过快导致的孔锥度问题，对于强碱溶液，碱液本身腐蚀比较慢，采用加热的方法提高反应速度。

第一预设值为目标出口直径的5-35％，第二预设值为所述目标出口直径的5-35％。或其中间的任何范围；更为优选地，第一预设值为所述目标出口直径的5-25％，所述第二预设值为所述目标出口直径的6-35％。利用酸碱交替腐蚀时，需要控制每次腐蚀孔径的增加值在预设值之内，若超过预设值会使反应产物堆积在孔内，阻碍孔内腐蚀进行，导致孔内反应速度降低而孔出口处反应速度不变，易形成喇叭状，影响通孔效果。

优选地，在强酸液中超声清洗的频率为68-120KHz，时间为5-15分钟；所述搅拌循环的转速为3000-4000转/分钟。

在一个具体实施例中，将激光改性后的玻璃基板浸没在弱酸液中，用第一温度腐蚀出口直径至2-5μm，取出用清水清洗，再用第二温度的碱液腐蚀出口直径增加3-6μm，取出用清水清洗，然后置于强酸液中用第三温度和频率80KHZ超声波清洗8-12分钟，取出用清水清洗。保证每次腐蚀出口直径的增加值在预设值内，重复循环以上至少两个步骤腐蚀通孔出口直径累计至20-50μm。需要说明的是，根据腐蚀的实际情况，终止步骤可以是弱碱液反应步骤，或者弱酸液反应步骤，或者强酸液反应步骤中，只要能够累计腐蚀到目标出口直径即可。

在本发明的一个优选实施例中，步骤S1前，先将激光改性后的玻璃基板浸没在强酸溶液中，在第三温度下超声清洗预设时间。即利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法步骤为：

将激光改性后的玻璃基板浸没在强酸液中，在第三温度下超声清洗至预设时间；

将激光改性后的玻璃基板浸没在弱酸液中，搅拌循环，在第一温度下腐蚀通孔使其出口直径增加第一预设值；

浸没在碱液中，搅拌循环，在第二温度下清洗并扩大出口直径增加第二预设值；

重复循环以上至少两个步骤直到腐蚀至目标出口直径。

利用酸碱交替腐蚀之前，首先将激光改性后的玻璃基板浸没在强酸溶液中超声清洗，能够清洗玻璃基板上的脏污。利用酸碱交替腐蚀时，强酸液能够溶解清除强碱与玻璃基板反应生成的不溶物，提高玻璃基板表面的洁净度。

另外，本发明还提供一种具体的玻璃基板的激光改性方法：采用Bessel激光束从玻璃基板的第一表面照射，在玻璃基板内产生诱导吸收，产生沿第一表面向第二表面延伸的改质线；激光能量为40-100μJ，脉宽小于12皮秒，光斑直径为0.5-1.5μm，焦深0.5-1mm。

玻璃基板包括石英玻璃、硼硅玻璃、高铝玻璃或无碱硼铝硅玻璃；玻璃基板的厚度小于600μm。

本发明通过酸液和碱液与玻璃基板交替反应，每次腐蚀孔径的增加值在预设值之内。溶解并清除玻璃基板改性区的反应生成物，实现通孔并能够控制玻璃基板通孔的锥度，提高良率。其中强酸能够溶解清除强碱与玻璃基板反应生成的不溶物，提高玻璃基板表面的洁净度；弱酸和玻璃基板改性区进行快速反应，需要较低的浓度减少对非改性区的影响；碱液可以溶解清除氢氟酸与玻璃基板反应生成的不溶物。

下面结合实施例来对本发明提供的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法进行详细说明。

实施例1

将厚度为540μm的石英玻璃，经过激光改性后，置于16℃弱酸液中，弱酸液包括质量分数为15wt％氢氟酸和10wt％氟化铵，搅拌速度3800转/分钟，腐蚀通孔出口直径至5μm，取出用清水清洗；然后用78℃的碱液腐蚀通孔出口直径至7μm，取出用清水清洗，碱液包括质量分数为20wt％的TMAH和10wt％的EDTA-2Na；重复上述两个步骤至通孔出口直径至20.7μm，腐蚀时间约4小时。

实施例2

将厚度为500μm的硼硅玻璃，经过激光改性后，置于16℃弱酸液中，弱酸液包括质量分数为10wt％氢氟酸和5wt％氟化铵，搅拌速度3800转/分钟，腐蚀通孔出口直径至2μm，取出用清水清洗；然后用82℃的碱液腐蚀通孔出口直径至6μm，取出用清水清洗，碱液包括质量分数为40wt％的TMAH和20wt％的EDTA-2Na；再浸没在24℃的强酸液中，强酸液包括质量分数为5wt％的盐酸，超声清洗至预设时间8分钟，取出用清水清洗；重复上述三个步骤至通孔出口直径至18.5μm，腐蚀时间约4小时。

实施例3

将厚度为500μm的高铝玻璃，经过激光改性后，浸没在26℃的强酸液中，强酸液包括质量分数为15wt％的硫酸，超声清洗至预设时间12分钟，取出用清水清洗；再置于14℃弱酸液中，弱酸液包括质量分数为2wt％氢氟酸和2wt％氟化铵，搅拌速度3800转/分钟，腐蚀通孔出口直径至4μm，取出用清水清洗；然后用82℃的碱液腐蚀通孔出口直径至6μm，取出用清水清洗，碱液包括质量分数为40wt％TMAH和20wt％的EDTA-2Na；重复弱酸和碱液腐蚀两个步骤至通孔出口直径至35.3μm，腐蚀时间约6小时。

实施例4

将厚度为500μm的高铝玻璃，经过激光改性后，置于14℃弱酸液中，弱酸液包括质量分数为2wt％氢氟酸和2wt％氟化铵，搅拌速度3800转/分钟，腐蚀通孔出口直径至3μm，取出用清水清洗；然后用82℃的碱液腐蚀通孔出口直径至5μm，取出用清水清洗，碱液包括质量分数为40wt％TMAH和20wt％的EDTA-2Na；再浸没在26℃的强酸液中，强酸液包括质量分数为10wt％的盐酸，超声清洗至预设时间12分钟，取出用清水清洗；重复上述三个步骤至通孔出口直径至30.8μm，腐蚀时间约6小时。

实施例5

将厚度为500μm的无碱硼铝硅玻璃，经过激光改性后，置于14℃弱酸液中，弱酸液包括质量分数为2wt％氢氟酸和2wt％氟化铵，搅拌速度3800转/分钟，腐蚀通孔出口直径至4μm，取出用清水清洗；然后用82℃的碱液腐蚀通孔出口直径至9μm，取出用清水清洗，碱液包括质量分数为40wt％TMAH和20wt％的EDTA-2Na；再浸没在26℃的强酸液中，强酸液包括质量分数为15wt％的硫酸，超声清洗至预设时间12分钟，取出用清水清洗；重复三个腐蚀步骤至通孔出口直径至47.5μm，腐蚀时间约10小时。

实施例6

将厚度为500μm的无碱硼铝硅玻璃，经过激光改性后浸没在26℃的强酸液中，强酸液包括质量分数为10wt％的盐酸，超声清洗至预设时间12分钟，取出用清水清洗；再置于14℃弱酸液中，弱酸液包括质量分数为2wt％氢氟酸和2wt％氟化铵，搅拌速度3800转/分钟，腐蚀通孔出口直径至5μm，取出用清水清洗；然后用82℃的碱液腐蚀通孔出口直径至10μm，取出用清水清洗，碱液包括质量分数为40wt％TMAH和20wt％的EDTA-2Na；重复以上三个步骤至通孔出口直径至40.5μm，腐蚀时间约8小时。

对比例1

玻璃基板与实施例2相同，腐蚀液为只用弱酸液，保持与实施例2中相同F-浓度的HF腐蚀液，16℃腐蚀时间约2小时。

对比例2

玻璃基板与实施例4相同，腐蚀液为只用弱酸液，保持与实施例4中相同F-浓度的HF腐蚀液，14℃腐蚀时间约0.5小时。

对比例3

玻璃基板与实施例5相同，腐蚀液为只用弱酸液，保持与实施例5中相同F-浓度的HF腐蚀液，14℃腐蚀时间约1小时。

本领域技术人员可知地，以上实施例涉及的玻璃激光改性，是指激光对待加工器件沿通孔方向进行改性，形成改质线。

其中，激光对待加工器件沿通孔方向进行改性，形成改质线，为采用激光束从待加工器件的第一表面照射，在待加工器件内产生诱导吸收，产生沿第一表面向第二表面延伸的改质线。采用本发明的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔时，改性区腐蚀速度远大于非改性区，改性区贯穿玻璃基板，腐蚀液会更快的将改性区去除，形成贯穿玻璃基板的通孔。

以上可以为Bessel激光束或采用激光成丝加工。以Bessel激光束加工为例，其中，激光能量40-100μJ，脉宽小于12皮秒，光斑直径为0.5-1.5μm，焦深0.5-1mm。

需要说明的是，本领域技术人员知晓，通孔出口直径，通过显微镜进行观察，此步骤在批量生产时可以抽测，也可以根据生产经验进行时间控制，故省略此步骤。

进一步对各实施例和对比例的通孔平均出口直径、腰部直径、锥度、通孔良率进行测量和比较，结果如下表所示：

实施例2中，硼硅玻璃结构较简单，不易产生不溶物，弱酸液腐蚀硼硅玻璃不易控制锥度，碱液腐蚀速度较慢但略大于石英玻璃，所以强酸液浓度可以较低，弱酸液浓度低于实施例1，酸碱交替腐蚀，能够维持通孔良率和锥度。

该具体实施例中，对于硼硅玻璃，强酸液：5wt％的盐酸；弱酸液：10wt％氢氟酸、5wt％氟化铵；碱液：40wt％TMAH和20wt％的EDTA-2Na。能够减少酸腐蚀影响，维持通孔良率和稳定锥度差异。

实施例4中，高铝玻璃与弱酸液反应速度较快，并会生成大量不溶物覆盖玻璃表面，所以需要用较低浓度的弱酸液降低不溶物生产速度，并用较高浓度的碱液和强酸液去除不溶物，改善通孔质量，减小锥度。

该具体实施例中，对于高铝玻璃，强酸液：10wt％的盐酸；弱酸液：2wt％氢氟酸、2wt％氟化铵；碱液：40wt％TMAH和20wt％的EDTA-2Na。对于改善通孔质量具有良好的效果。

实施例5中，无碱硼铝硅玻璃与碱液反应会产生不溶物堵塞通孔，影响锥度，需要较高浓度的强酸液，并用超声波辅助溶解通孔内的不溶物。能够防止锥度扩大，保证锥度小于20％。

该具体实施例中，对于无碱硼铝硅玻璃，强酸液：10wt％的盐酸；弱酸液：2wt％氢氟酸、2wt％氟化铵；碱液：40wt％TMAH和20wt％的EDTA-2Na。可以使得腐蚀液顺利进入通孔，防止锥度扩大。

从表中数据和上述分析可以看出，和对比例相比，本发明各实施例由于玻璃基板的材质差异，所用酸碱腐蚀液浓度比例不同，可以根据不同的玻璃基板材质与酸碱腐蚀液反应特性，对反应步骤进行灵活调节，不同玻璃基板材质在厚度小于600μm左右时，均能实现通孔锥度小于20％(出口与腰部直径差/出口直径)，实现100％通孔率，且稳定性较好，优于目前行业水平，通过控制不同浓度酸碱液腐蚀步骤，超声波与搅拌循环方式辅助腐蚀，实现小锥度玻璃通孔，为大规模量产提供了参考价值。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，所述玻璃基板包括石英玻璃、硼硅玻璃、高铝玻璃、无碱硼铝硅玻璃；

对于石英玻璃和硼硅玻璃，重复步骤S1和S2循环腐蚀通孔至目标出口直径，或重复步骤S1至S3循环腐蚀通孔至目标出口直径；

对于高铝玻璃和无碱硼铝硅玻璃，重复步骤S1至S3循环腐蚀通孔至目标出口直径；

所述步骤S1至S3为：

S1：将激光改性后的玻璃基板浸没在弱酸液中，搅拌循环，在第一温度下腐蚀改性区域使通孔出口直径增加第一预设值；所述第一预设值为目标出口直径的5-35%；

所述弱酸液中，弱酸包括氢氟酸，或氢氟酸与氟化物组成的氢氟酸缓冲液；所述氟化物为能够提供氟离子的化合物；

S2：浸没在碱液中，搅拌循环，在第二温度下清洗并使通孔出口直径增加第二预设值；所述第二预设值为目标出口直径的5-35%；

S3：浸没在强酸液中，在第三温度下超声清洗预设时间。

2.根据权利要求1所述的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，所述弱酸液包括质量分数为2%-25%的弱酸或其缓冲液；

所述强酸液包括质量分数为2%-20%的强酸或其缓冲液；

所述碱液包括质量分数为20%-40%的强碱或其缓冲液、10%-20%的络合剂。

3.根据权利要求2所述的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，对于石英玻璃，弱酸的质量分数为5%-25%；强碱的质量分数为20%-25%，络合剂的质量分数为10%-12%；强酸的质量分数为2%-8%；

对于硼硅玻璃，弱酸的质量分数为5%-20%；强碱的质量分数为30%-40%，络合剂的质量分数为10%-20%；强酸的质量分数为2%-8%；

对于高铝玻璃和无碱硼铝硅玻璃，弱酸的质量分数为2%-10%；强碱的质量分数为30%-40%，络合剂的质量分数为10%-20%；强酸的质量分数为10%-20%。

4.根据权利要求1-3任一项所述的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，

所述碱液包括强碱和络合剂，所述强碱包括四甲基氢氧化铵、氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙、格氏试剂或季铵碱中的一种或多种；所述络合剂为能够提供OH^-或PO₄ ^3-的螯合物，包括磷酸盐类、醇胺类、氨基羧酸盐或羟基羧酸盐中的一种或多种。

5.根据权利要求1-3任一项所述的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，

所述第一预设值为所述目标出口直径的5-25%，所述第二预设值为所述目标出口直径的6-35%。

6.根据权利要求1-3任一项所述的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，所述第一温度为10-20℃，第二温度为70-90℃，所述第三温度为20-30℃。

7.根据权利要求1-3任一项所述的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，步骤S1前，先将激光改性后的玻璃基板浸没在强酸溶液中，在第三温度下超声清洗预设时间，再进行步骤S1和S2的弱酸和碱液腐蚀。

8.根据权利要求1-3任一项所述的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，所述玻璃基板的厚度小于600μm。

9.根据权利要求1-3任一项所述的利用酸碱交替腐蚀制备玻璃基板通孔的方法，其特征在于，所述玻璃基板的激光改性方法为：采用激光束从玻璃基板的第一表面照射，在玻璃基板内产生诱导吸收，产生沿第一表面向第二表面延伸的改质线。