[发明专利]具有轴向可变侧壁锥度的孔的含二氧化硅基材及其形成方法

说明书

揭示了包含具有窄腰的孔的含二氧化硅基材以及相关的装置和方法。在一个实施方式中，制品包括含二氧化硅基材，所述含二氧化硅基材包含大于或等于85摩尔％二氧化硅、第一表面、与第一表面相对的第二表面以及从第一表面朝向第二表面延伸穿过含二氧化硅基材的孔。孔包括：第一表面处小于或等于100μm的第一直径，第二表面处直径小于或等于100μm的第二直径，以及第一表面与第二表面之间的孔腰。孔腰具有小于第一直径和第二直径的腰直径，使得腰直径与第一直径和第二直径之比分别小于或等于75％。

本申请根据35 U.S.C.§119，要求2017年05月25日提交的美国临时申请系列第62/510,957号和2017年11月20日提交的美国临时申请系列第62/588,615号的优先权，本文以它们作为基础并将它们两者全文分别通过引用结合于此。

背景技术

技术领域

本公开一般地涉及具有孔的含二氧化硅基材。具体来说，本公开涉及具有轴向可变侧壁锥度的包含至少75摩尔％二氧化硅的含二氧化硅基材，结合了具有孔的含二氧化硅基材的电子器件，以及用于在含二氧化硅基材中形成具有轴向可变侧壁锥度的孔的方法。

技术背景

基材(例如，硅)被用作布置在电子组件(例如，印刷电路板和集成电路等)之间的插入物。贯穿基材的金属化孔提供了穿过插入物的路径，使得电信号在插入物的相对侧之间穿过。玻璃基材对于电信号传输是高度有利的诱人材料，因为它们具有得益于低的热膨胀系数(CTE)的优异的热尺度稳定性和在高频电性能下非常好的低电损耗，以及在厚度和大面板尺寸形成的可能性。具体来说，高二氧化硅含量的基材(例如，熔合二氧化硅)甚至比一般玻璃更吸引人，因为熔合二氧化硅的CTE会是极低的(约0.5ppm/摄氏度)，并且电损耗正切甚至会比通常含有显著比例的非二氧化硅材料的玻璃更低。但是，高二氧化硅含量基材中的通孔形成和金属化存在明显挑战性。

可以通过电镀工艺填充孔，其中，导电材料(例如，铜)沉积在孔的侧壁上，并且持续积累直到孔被气密密封。对孔进行电镀要求具有窄腰的沙漏形状，其提供了使得导电材料发生初始沉积的金属“桥”。导电材料持续沉积到这个桥的两侧上，直到填充了孔。

可以通过激光破坏-蚀刻工艺形成有利于在电子器件的玻璃插入物中提供电连接的小直径孔。在这个过程中，通过使用激光沿着破坏轨迹对玻璃材料进行改性，在玻璃基材中初始形成破坏轨迹。然后向玻璃基材施加蚀刻溶液。通过蚀刻溶液使得玻璃基材薄化。由于在破坏轨迹处的玻璃材料的蚀刻速率较快，破坏轨迹发生优先蚀刻从而打开了贯穿玻璃基材的孔。在大多数玻璃材料中，孔的优先形状是有利于电镀的沙漏形状。但是，在具有高二氧化硅含量的含二氧化硅基材(例如，熔合二氧化硅)中，所得到的孔是圆柱形状，没有用于在电镀过程期间提供金属桥的窄腰。熔合二氧化硅中的此类直壁孔无法进行电镀。

因此，存在对于在含二氧化硅基材中形成具有轴向可变侧壁锥度(例如，沙漏形状)的替代方法以及结合了此类孔的含二氧化硅基材的需求。

发明内容

在一个实施方式中，对包含二氧化硅、第一表面与第一表面相对的第二表面的基材进行加工的方法包括：采用激光束形成贯穿基材从第一表面到第二表面的破坏轨迹，其中，沿着破坏轨迹的基材改性水平以从第一表面开始朝向基材块体的第一方向减小，以及基材改性水平以从第二表面开始朝向基材块体的第二方向减小。破坏轨迹包括靠近第一表面的第一改性段、靠近第二表面的第二改性段以及布置在第一高度改性段与第二高度改性段之间的第三改性段，其中，第三改性段的改性水平小于第一改性段和第二改性段的改性水平。方法还包括：采用蚀刻溶液来蚀刻基材，以形成孔，所述孔具有：第一表面处的第一直径，第二表面处的第二直径，以及在第一表面与第二表面之间的具有腰直径的孔腰，其中，腰直径小于第一直径且小于第二直径。