TWI845961B

TWI845961B - 玻璃基板及其內形成導電貫穿通孔的方法

Info

Publication number: TWI845961B
Application number: TW111121238A
Authority: TW
Inventors: 恆劉
Original assignee: 美商Ｖ福尼提公司
Priority date: 2021-06-11
Filing date: 2022-06-08
Publication date: 2024-06-21
Also published as: CN115050652A; US20220399206A1; TW202249545A

Abstract

一種於玻璃基板內形成導電貫穿通孔(through-hole-via)的方法，包含：佈置一電路在玻璃基板的一第一表面，使得玻璃基板的第一表面上一區被曝露；塗布一塗層在第一表面以覆蓋電路及第一表面之曝露區；移除曝露區上的塗層；利用雷射引起至少一部份的曝露區結構損傷；以及，濕式蝕刻掉至少一部份的曝露區，以形成一通孔。

Description

玻璃基板及其內形成導電貫穿通孔的方法

本發明是關於一種通孔結構，特別是關於一種但不限定於貫穿玻璃基板的導電通孔。

於玻璃基板上預製通孔(設置電路之前)可能造成玻璃碎裂或污染用於製作過程中的工具。舉例來說，具有貫穿通孔(Through-Hole Via，THV)的玻璃可能具有殘餘的應力，這可能導致在製程步驟或步驟之間的機械轉移過程中玻璃破裂；在導體材料中用來填入貫穿通孔的金屬可能在多晶矽(低溫多晶矽(Low Temperature Polycrystal Silicon，LTPS))或非晶矽薄膜電晶體(TFT)這些材料沉積期間作為汙染源。

一種於玻璃基板內形成導電貫穿通孔(through-hole-via)的方法，包含：佈置一電路在玻璃基板的一第一表面，使得玻璃基板的第一表面上一區被曝露；塗布一塗層在第一表面以覆蓋電路及第一表面之曝露區，其中該塗層可為一薄膜；移除曝露區上的塗層；利用雷射引起至少一部份的曝露區結構損傷；以及，濕式蝕刻掉至少一部份的曝露區，以形成一通孔。

為了減少在玻璃基板中的製造問題，一示範實施例在電路已被佈置於玻璃基板上之後形成貫穿通孔(through-hole-via，THV)或導電貫穿通孔。

圖1描繪根據一實施例中一種於玻璃基板內建立導電貫穿通孔的方法100。在步驟102中，設計電路佈線與指定的貫穿通孔或導電貫穿通孔(THV)位置在玻璃基板上。在步驟104中，施加保護層/塗層在電路上，此保護層/塗層亦可為一薄膜。在步驟106中，在指定的THV位置上方一開口在保護層/塗層內及由保護層/塗層封住的電路上形成。THV位置被設計來在THV形成過程期間避免對薄膜電晶體電路有任何影響。舉例來說，THV位置上方可以不具電路且與其保持安全距離。THV形成過程可能有熱產生而影響到電路表現。於步驟108，在基板內的THV位置形成。於步驟110，形成THV內的導電材料。於步驟112，通過THV及指定電路接點，THV及電路與導電材料電性連接。

基板可用來在其電路上形成LED或OLED (例如主動矩陣)，以及形成驅動電路及/或軟性電路板(flexible printed circuits，FPCs)於基板的背面用於一顯示模組。基板也可以用作玻璃轉接板並供3D封裝，其中半導體晶片等多種裝置可以同時安裝在基板的頂部及底部，並經由THV電性連接。

圖2A-圖2E為根據一實施例中於玻璃基板內建立導電貫穿通孔的方法200。於圖2A中，保護層/塗層230塗布在電路220及玻璃基板210上方。塗層230可以是一光阻薄膜而利用光蝕刻方法來圖案化或可以是一抗酸薄膜而通過雷射鑽孔(laser drill holes)於薄膜上圖案化。接著，如圖2B所示，在指定的THV位置10上於塗層230內打開開口。這可以利用光蝕刻或雷射束照射來完成。然後，如圖2C所示，塗層230開口被雷射L照射(例如藉由雷射誘導深度蝕刻(laser induced deep etching，簡稱LIDE))而在指定的THV位置引起玻璃基板210的結構損傷。於圖2D中，損傷的玻璃區域20於蝕刻溶液S(可以例如是氫氟酸基底)中被濕式蝕刻掉。塗層230可抵抗蝕刻溶液S，使得未損傷的玻璃區域的蝕刻速率大幅慢於損傷的玻璃區域20。最後，如圖2E，塗層230被移除且指定的THV位置10形成了通孔10’，具有通孔10’的玻璃基板210準備進入如圖4中所示及描述的導體材料填入程序。

圖3A-圖3E為根據一實施例中於玻璃基板內建立導電貫穿通孔的方法300。在本實施例中，電路320位於一玻璃基板310的第一側及相對的第二側。如圖3A所示，保護層/塗層330同時塗佈於兩側的電路320及玻璃基板310上。塗層330可以是一光阻薄膜而利用光蝕刻方法來圖案化或可以是一抗酸薄膜而通過雷射鑽孔(laser drill holes)於薄膜上圖案化。如圖3B所示，在指定的THV位置10上於兩側的塗層330內打開開口。這可以利用光蝕刻或雷射束照射來完成。接著，如圖3C所示，雷射L照射在塗層330開口上方且在指定的THV位置引起玻璃基板310的結構損傷(例如LIDE)。然後，於圖2D中，損傷的玻璃區域30於蝕刻溶液S(可以是氫氟酸基底)中被濕式蝕刻掉。塗層330可抵抗蝕刻溶液S，使得未損傷的玻璃區域的蝕刻速率大幅慢於損傷的玻璃區域30。最後，如圖3E，塗層330被移除且指定的THV位置10形成了通孔10’，具有通孔10’的玻璃基板310準備進入例如圖4等所示的導體材料填入程序。

圖4A-圖4D為根據一實施例中於玻璃基板內添加一導體在導電貫穿通孔的方法400。接續前述方法200，於圖4A中，塗佈一填充止檔(filler stop)430於電路420側上方的所有通孔10’。填充止檔430可以是固體層的一暫時層，例如聚醯亞胺(polyimide，簡稱PI)。接著，如圖4B所示，在真空中導電漿料/墨液440填入通孔10’中。填入方法可以例如是網版印刷(screen printing)或注入印刷(inject printing)等。真空可防止空氣進入通孔10’中，進而預防填充止檔430材料跑進通孔10’。選擇性地如圖4C所示，多餘的導電漿料/墨液440的形狀及量難以控制。可能需要移除多餘的部分，並利用明確定義的焊料網版印刷製程以建立明確定義至電路420的連線。因此，固化導電漿料/墨液440之後，可以移除由基板410擠出的多餘導電漿料/墨液440。如圖4D所示，移除填充止檔430。焊料(例如錫膏)經網版印刷並回流焊接以將填滿的THV 10電性連接至電路(例如供顯示器用的主動矩陣或被動矩陣等TFT電路)。

導電漿料/墨液440材料可以是環氧基銅或銀漿料，或是例如錫、銀的焊料。當採用環氧基材料，導電漿料/墨液440通常需要經過烘烤來固化。若採用焊料，導電漿料/墨液440通常需要經過一高溫回流(攝氏200-400度)以形成接點。

圖5A-圖5D為根據一實施例中於玻璃基板內添加一導體在導電貫穿通孔的方法500。接續前述方法200，如圖5A所示，塗佈一填充止檔(filler stop)530於玻璃基板510的一側，以及設置一光罩550於另一側的電路52 0上方且其開口550’大於通孔10’，以曝露需要連接到THV的電路接觸點P。如圖5B所示，利用真空網印將導電漿料/墨液540覆蓋曝露的電路接觸點P。接著，如圖5C及圖5D所示，導電漿料/墨液540固化且移除光罩550之後。注意到光罩550上的漿料540可能如圖5C斷裂，或是如圖5D可能在基板510表面層斷裂。

圖6A-圖6D為根據一實施例中於玻璃基板內添加一導體在導電貫穿通孔的方法600。接續前述方法300，如圖6A所示，形成保護層630於具有通孔10’及電路620的玻璃基板610的兩側。接著，如圖6B所示，於THV區域上方形成開口640以曝露部分的電路620以供連接。如圖6C所示，形成導電塗層650來電性連接玻璃基板610兩側的電路620。如圖6D所示，移除保護層630。導電塗層650材料可以是金屬、氧化銦錫(ITO)或導電漿料/墨液。金屬的導電塗層650可以通過電鍍或化學鍍(electroless plating)形成。導電漿料/油墨的導電塗層650可以通過網印塗佈，使得THV 10可以完全被填入或部分填入。

鑑於前述揭露內容，以下闡述了各種實施例。應該注意的是，一實施例的一或多個特徵可單獨或組合起來，皆應是在本發明申請案中的申請專利範圍內所考慮的。

實施例1：一種於玻璃基板內形成導電貫穿通孔(through-hole-via)的方法，包含：佈置電路在玻璃基板的一第一表面，使得玻璃基板的第一表面上一區被曝露；塗布一塗層在第一表面以覆蓋電路及第一表面之曝露區，其中塗層可為一保護層或一薄膜；移除曝露區上的塗層；利用雷射(laser radiation)引起至少一部份的曝露區結構損傷；以及，濕式蝕刻掉該至少一部份的曝露區，以形成一通孔。

實施例2：如實施例1的方法，其中移除曝露區上的塗層是利用光蝕刻(photolithography)或雷射束照射(laser beam irradiation)來實現。

實施例3：如前述任何實施例的方法，更包含：佈置一第二電路在玻璃基板的一第二表面，使得玻璃基板的第二表面上一第二區被曝露，第一表面相對於第二表面；以及，塗布至第二表面以覆蓋第二電路及第二表面之第二曝露區。

實施例4：如前述任何實施例的方法，更包含：在第一表面上放置一填充止檔(filler stop)；在一真空中，以一導體填入通孔；以及固化導體。

實施例5：如前述任何實施例的方法，更包含：塗布一第二塗層至第一表面及第二表面；在通孔中形成開口以曝露第一及第二電路的一部分以連接；形成導電塗層以電性連接第一及第二電路。

實施例6：如前述任何實施例的方法，其中導電塗層包含一金屬鍍層，且形成導電塗層的方法包括電鍍或化學鍍。

實施例7：如前述任何實施例的方法，其中導電塗層包含氧化銦錫。

實施例8：如前述任何實施例的方法，其中導電塗層包含一環氧基漿料，且形成導電塗層的方法包括真空網印。

實施例9：如前述任何實施例的方法，更包括：在第一表面上放置一填充止檔(filler stop)；在一真空中，以一導體填入通孔；固化導體；移除填充止檔；以及將通孔內固化的導體電性連接第一電路。

實施例10：如前述任何實施例的方法，更包括移除延伸在玻璃基板外多餘的導體。

實施例11：如前述任何實施例的方法，其中導體包含一環氧基漿料。

實施例12：如前述任何實施例的方法，其中導體包含一焊料漿。

實施例13：如前述任何實施例的方法，其中塗布塗層包含通過光蝕刻來塗布光阻。

實施例14：如前述任何實施例的方法，其中塗布塗層包含通過雷射鑽孔(laser drill holes)來圖案化塗布一抗酸薄膜。

實施例15：如前述任何實施例的方法，其中濕式蝕刻使用氫氟酸且塗層可抗酸。

實施例16：如前述任何實施例的方法，其中電路包含主動矩陣顯示電路。

實施例17：如前述任何實施例的方法，其中電路包含被動矩陣顯示電路。

實施例18：如前述任何實施例的方法，更包括：在相對於玻璃基板之第一表面的一第二表面上放置一填充止檔(filler stop)；於電路上施加一光罩留下光罩之一曝露區，其寬度大於通孔之寬度；在一真空中，以一導體填入通孔；於電路之曝露的電路接觸點上真空網印導體；固化導體；以及，移除填充止檔。

實施例19：如前述任何實施例的方法，更包含移除任何剩餘的塗層。

實施例20：一種玻璃基板，包含：位於一第一表面上的一第一電路及位於一第二表面上的一第二電路，其中第二表面相對於第一表面；至少一導電貫穿通孔電性連接第一電路及第二電路；其中在第一電路及第二電路形成在玻璃基板上之後，至少一導電貫穿通孔是根據前述任一個實施例來製作。

10:THV(位置) 10’:通孔 20、30:損傷的玻璃區域 100、200、300、400、500、600:方法 102、104、106、108、110、112:步驟 210:玻璃基板 220:電路 230:保護層/塗層 310:玻璃基板 320:電路 330:保護層/塗層 410:玻璃基板 420:電路 430:填充止檔 440:導電漿料/墨液 510:玻璃基板 520:電路 530:填充止檔 540:導電漿料/墨液 550:光罩 550’:開口 610:玻璃基板 620:電路 630:保護層 640:開口 650:導電塗層 L:雷射 P:接觸點 S:蝕刻溶液

為了簡化識別對任何特定元件或流程的說明，請參考以下圖式說明。

圖1為根據本發明一實施例中一種於玻璃基板內建立導電貫穿通孔的方法。

圖2A-圖2E為根據一實施例中於玻璃基板內建立導電貫穿通孔的方法。

圖3A-圖3E為根據一實施例中於玻璃基板內建立導電貫穿通孔的方法。

圖4A-圖4D為根據一實施例中於玻璃基板內添加一導體在導電貫穿通孔的方法。

圖5A-圖5D為根據一實施例中於玻璃基板內添加一導體在導電貫穿通孔的方法。

圖6A-圖6D為根據一實施例中於玻璃基板內添加一導體在導電貫穿通孔的方法。

10:THV(位置)

10’:通孔

20:損傷的玻璃區域

200:方法

210:玻璃基板

220:電路

230:保護層/塗層

Claims

一種於玻璃基板內形成導電貫穿通孔的方法，包括：佈置一電路在該玻璃基板的一第一表面，該玻璃基板的該第一表面上未被電路覆蓋的區域定義為曝露區；塗布一塗層在該第一表面以覆蓋該電路及該曝露區；如果有需要，反覆進行上述步驟，直到所有電路形成在該玻璃基板上，且所有電路都被塗層覆蓋；移除該曝露區上的該塗層；利用雷射引起至少一部份的該曝露區下方的玻璃基板結構損傷，玻璃基板結構損傷可能造成殘餘應力，但是所有電路早已形成在玻璃基板上，玻璃基板結構損傷不會再經歷電路成形步驟，降低玻璃基板破裂風險；以及，濕式蝕刻掉該至少一部份的該曝露區下方的玻璃基板結構損傷，以形成一通孔。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中移除該曝露區上的該塗層是利用光蝕刻或雷射束照射。
一種於玻璃基板內形成導電貫穿通孔的方法，包括：佈置一電路在該玻璃基板的一第一表面，該玻璃基板的該第一表面上未被電路覆蓋的區域定義為曝露區；佈置一電路在該玻璃基板的一第二表面，該玻璃基板的該第二表面上未被電路覆蓋的區域定義為曝露區，該第一表面相對於該第二表面；塗布一塗層在該第一表面以覆蓋該電路及該曝露區；塗布一塗層至該第二表面以覆蓋該電路及該曝露區；如果有需要，反覆進行上述步驟，直到所有電路形成在該玻璃基板上，且所有電路都被塗層覆蓋；移除該第一表面的該曝露區上的該塗層；移除該第二表面的該曝露區上的該塗層；利用雷射引起至少一部份的該曝露區下方的玻璃基板結構損傷，玻璃基板結構損傷可能造成殘餘應力，但是所有電路早已形成在玻璃基板上，玻璃基板結構損傷不會再經歷電路成形步驟，降低玻璃基板破裂風險；以及，濕式蝕刻掉該至少一部份的該曝露區下方的玻璃基板結構損傷，以形成一通孔。
如申請專利範圍第3項所述之方法，更包含：移除該第一表面上與該第二表面上的所有塗層；在該第一表面上放置一填充止檔；在一真空中，以一導體填入該通孔；以及固化該導體。
如申請專利範圍第3項所述之方法，更包括：移除該第一表面上與該第二表面上的所有塗層；塗布一光罩至該第一表面及該第二表面；在該通孔中形成開口以曝露該第一表面的電路及該第二表面的電路的一部分以連接；形成一導電塗層以電性連接該第一表面的電路及該第二表面的電路。
如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該導電塗層包含一金屬鍍層，且形成該導電塗層的方法包括電鍍或化學鍍。
如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該導電塗層包含氧化銦錫。
如申請專利範圍第5項所述之方法，其中該導電塗層包含一環氧基漿料，且形成該導電塗層的方法包括真空網印。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括：移除該第一表面上的所有塗層；在該第一表面上放置一填充止檔；在一真空中，以一導體填入該通孔；固化該導體；移除該填充止檔；以及將該通孔內固化的該導體電性連接該第一表面的電路。
如申請專利範圍第9項所述之方法，更包括移除延伸在該玻璃基板外多餘的該導體。
如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該導體包含一環氧基漿料。
如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該導體包含一焊料漿。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中塗布該塗層包含通過光蝕刻來塗布一光阻薄膜。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中塗布該塗層包含通過雷射鑽孔來圖案化塗布一抗酸薄膜。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該濕式蝕刻使用氫氟酸及該塗層為抗酸。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一電路包含主動矩陣顯示電路。
如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該第一電路包含被動矩陣顯示電路。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包括：移除該第一表面上的所有塗層；在相對於該玻璃基板之該第一表面的一第二表面上放置一填充止檔；設置一光罩於第一表面的電路上方，且該光罩於通孔上方形成一開口，以曝露部分電路形成電路接觸點，該開口的寬度大於該通孔之寬度；在一真空中，以一導體填入該通孔；於該電路接觸點上真空網印該導體；固化該導體；以及，移除該填充止檔。
如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含移除任何留下的該塗層。
一種玻璃基板，包含：位於一第一表面上的一第一電路及位於一第二表面上的一第二電路，其中該第二表面相對於該第一表面；至少一導電貫穿通孔電性連接該第一電路及該第二電路；其中該至少一導電貫穿通孔是在該第一電路及該第二電路形成在該玻璃基板上之後才製作。