CN113658936A - 一种金属化玻璃及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种金属化玻璃及其制备方法，涉及玻璃转接板技术领域，包括玻璃基体，所述玻璃基体上沿厚度方向设有多个贯通的导光孔，所述导光孔内填充有导电介质。玻璃基体沿厚度方向具备导电功能，又有光学效果，能够将光束和电极沿玻璃基体厚度方向的一面传导到另一面。通过填充的方式，能在导光孔内密实地填满导电介质，以使导电介质和玻璃基体的结合力更好，这样得到的金属化玻璃更稳定；且在导光孔内填实导电介质，能使形成的金属化玻璃的气密性更好，能避免在电镀铜产生的空心问题，避免漏气现象，也能提高金属化玻璃的导电率，金属化玻璃的整体性能得到提升；填充的方式加工流程简单，效率高，成本低，对环境污染小，符合环保要求。

Description

一种金属化玻璃及其制备方法
技术领域
本申请涉及玻璃转接板技术领域，具体涉及一种金属化玻璃及其制备方法。
背景技术
将具有通孔的玻璃金属化，可以达到同时导电、导光的功能。制成的玻璃常用于手机类的电子器件。
当前行业内对通孔玻璃金属化主要采用以电镀铜为主，电镀铜采用的是在玻璃通孔内先溅射一层种子层，然后在种子层上生长铜的方式。这种方式主要有以下问题：牢固度不稳定，容易出现脱落现象；气密性差，电镀后往往存在通孔没有全部填满的情况，导致玻璃的正、反面存在漏气的情况；由于需要用种子层做玻璃与铜的连接层，导致导电率下降；玻璃是不良导体，因此电镀前需要对玻璃采用溅镀工艺溅镀种子层，导致加工流程复杂；而且电镀环境污染较大，受地域限制比较大。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种金属化玻璃及其制备方法，能够提高金属化玻璃的整体性能，且制备流程简单，污染小。
本申请实施例的一方面，提供了一种金属化玻璃，包括玻璃基体，所述玻璃基体上沿厚度方向设有多个贯通的导光孔，所述导光孔内填充有导电介质。
玻璃基体沿厚度方向具备导电功能，又有光学效果，能够将光束和电极沿玻璃基体厚度方向的一面传导到另一面，在玻璃基体的顶面和底面之间能够导光、导电。
可选地，所述导电介质沿所述厚度方向的表面上设有导电极，所述导电极和所述导电介质导通。
导电介质本身能够导电，通过导电极能方便形成电极连接，以使金属化玻璃和其他电器件电连接。
可选地，所述导电介质的端面和所述玻璃基体的表面平齐，以使玻璃基体的表面平整，方便和其他电器件匹配设置。
可选地，所述导电介质和所述导电极的材料相同，能使导电介质和导电极匹配，导电率高。
可选地，所述导电介质和所述导电极均为银胶。银胶通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，形成导电通路，实现导电介质和导电极的导电连接。
本申请实施例的另一方面，提供了一种金属化玻璃的制备方法，包括：在玻璃基体的厚度方向上开设多个通孔；在所述通孔内填充导电介质；按预设时间烧结填充有所述导电介质的所述玻璃基体。
填充导电介质的方式，加工流程简单，且填充的方式使得导电介质在导光孔内的致密性好，导电介质和玻璃基体的结合力好，以此形成的金属化玻璃的牢固度稳定，气密性好，导电率高，能提高金属化玻璃的整体性能。并且，填充的方式对于环境的污染小，能有效起到环保作用，满足环保要求。
可选地，所述按预设时间烧结填充有所述导电介质的所述玻璃基体之后，所述方法还包括：在所述导电介质的厚度方向的表面上印刷导电极，使所述导电极和所述导电介质导通。
导电极是为了方便电连接其他电器件，以使金属化玻璃通过导电极和其他电器件形成电极连接，进行电信号的传输。
可选地，所述在所述通孔内填充导电介质包括：将所述玻璃基体放置在陶瓷平台上；在所述玻璃基体与所述陶瓷平台之间放置过滤纸；采用丝网印刷的方式，在所述通孔内填充导电介质，并在所述陶瓷平台远离所述玻璃基体的一侧对所述玻璃基体表面提供负压空间。
过滤纸和陶瓷平台透气，导光孔中的空气经过滤纸和陶瓷平台被真空抽走，能使银胶被抽向陶瓷平台远离玻璃基体的一侧，并在导光孔内密实，利于银胶在导光孔中被填满。
可选地，所述导电介质为银胶，所述按预设时间烧结填充有所述导电介质的所述玻璃基体包括：采用350℃～650℃温度烧结1h～2h。
通过高温烧结，银胶与玻璃基体融为一体，提高结合力，使银胶和玻璃基体的结合更稳定。
可选地，所述在所述导电介质的厚度方向的表面上印刷导电极之前，所述方法还包括：沿所述玻璃基体的厚度方向研磨、抛光，以使所述导电介质的端面和所述玻璃基体的表面平齐。
填充导电介质烧结后，为使玻璃基体表面平整，需进行研磨、抛光处理。
本申请实施例提供的金属化玻璃及其制备方法，在玻璃基体上设置多个导光孔，导光孔沿玻璃基体的厚度方向设置且贯通，通过导光孔能使玻璃基体沿厚度方向导光；导光孔内填充有导电介质，用于使玻璃基体沿厚度方向导电；玻璃基体沿厚度方向具备导电功能，又有光学效果，能够将光束和电极沿玻璃基体厚度方向的一面传导到另一面。通过填充的方式，能在导光孔内密实地填满导电介质，以使导电介质和玻璃基体的结合力更好，这样得到的金属化玻璃更稳定；且在导光孔内填实导电介质，能使形成的金属化玻璃的气密性更好，能避免在电镀铜产生的空心问题，避免漏气现象，也能提高金属化玻璃的导电率，这样一来，金属化玻璃的整体性能得到提升；同时，填充的方式加工流程简单，效率高，成本低，对环境污染小，符合环保要求。
进一步地，金属化玻璃的制备方法包括在玻璃基体的厚度方向上开设多个通孔；在通孔内填充导电介质；按预设时间烧结填充有导电介质的玻璃基体。填充的方式使得高温烧结下导电介质能与玻璃基体直接烧结融化为一体，形成的金属化玻璃气密性好，实心填充，避免导电介质与玻璃基体的连接处出现漏气，且加工流程简单，效率高，污染小。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1是现有玻璃金属化的结构示意图；
图2是本实施例提供的金属化玻璃结构示意图；
图3是本实施例提供的金属化玻璃的制备方法流程图；
图4是本实施例提供的金属化玻璃的制备方法过程图。
图标：10-玻璃；11-空隙；12-种子层；13-电镀层；101-玻璃基体；102-导电介质；201-陶瓷平台；202-过滤纸；203-丝网；204-刮刀。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在三维堆叠的芯片结构中，玻璃转接板因其优良的电绝缘性、低廉的制作成本及良好的工艺兼容性，越来越成为人们研究的热点，但是玻璃10上制作可靠的金属填充有一定的挑战性，目前主要有电镀铜等工艺，如图1所示，制作方法为先在玻璃10上溅镀种子层12，之后采用电镀工艺在种子层12上电镀铜形成电镀层13，然后采用冷加工工艺对凸起点进行平坦化作业，之后在需要生长电极的区域再次溅镀种子层12，然后进行二次电镀铜。
上述方法加工流程复杂，由于玻璃10是不良导体，电镀前需要对玻璃10采用溅镀工艺溅镀种子层12；牢固度不稳定，目前行业内对玻璃10电镀普遍存在可靠性问题，经过耐酸耐碱处理后，容易出现脱落现象；气密性差，电镀铜采用的是在种子层12上生长铜的方式，电镀后往往存在中间有空隙11的情况(没有全部填满)，导致玻璃10的正反面存在漏气的情况；由于需要用种子层12做玻璃10与电镀层13的连接层，玻璃10孔中的铜与表面的铜电极之间容易出现种子层12，种子层12会将两者的连接隔离开来，导致导电率下降。
在此基础上，本申请实施例提供一种金属化玻璃，采用银胶直接填充，电极采用丝网印刷的方式将银胶直接印刷在玻璃基体101上，通孔中填充的银胶与表面做电极的银胶直接连接，避免电阻率降低的问题。
具体地，请参照图2，本申请实施例提供一种金属化玻璃，包括玻璃基体101，玻璃基体101上沿厚度方向设有多个贯通的导光孔，导光孔内填充有导电介质102。
玻璃基体101上设有多个导光孔，导光孔沿厚度方向设置且贯通，导光孔内填充有导电介质102，这样一来，玻璃基体101具有导光、导电的特性，以使玻璃基体101沿厚度方向，在玻璃基体101的顶面和底面之间能够导光、导电。
相较于现有技术，本申请采用填充导电介质102的方式，加工流程简单，且填充的方式使得导电介质102在导光孔内的致密性好，导电介质102和玻璃基体101的结合力好，以此形成的金属化玻璃的牢固度稳定，气密性好，导电率高，能提高金属化玻璃的整体性能。并且，随着对环境保护的需求日益强烈，要求生产过程尽量对环境的污染小，而本申请采用填充导电介质102的方式，相较于电镀工艺来说，填充的方式对于环境的污染小，能有效起到环保作用，满足环保要求。
本申请实施例提供的金属化玻璃，在玻璃基体101上设置多个导光孔，导光孔沿玻璃基体101的厚度方向设置且贯通，通过导光孔能使玻璃基体101沿厚度方向导光；导光孔内填充有导电介质102，用于使玻璃基体101沿厚度方向导电；玻璃基体101沿厚度方向具备导电功能，又有光学效果，能够将光束和电极沿玻璃基体101厚度方向的一面传导到另一面。通过填充的方式，能在导光孔内密实地填满导电介质102，以使导电介质102和玻璃基体101的结合力更好，这样得到的金属化玻璃更稳定；且在导光孔内填实导电介质102，能使形成的金属化玻璃的气密性更好，能避免在电镀铜产生的空心问题，避免漏气现象，也能提高金属化玻璃的导电率，这样一来，金属化玻璃的整体性能得到提升；同时，填充的方式加工流程简单，效率高，成本低，对环境污染小，符合环保要求。
进一步地，为了方便金属化玻璃和其他电器件电连接，在导电介质102沿厚度方向的表面上设有导电极(图2中未示出)，导电极和导电介质102导通。
导电介质102本身能够导电，但是通过导电极能方便形成电极连接，以使金属化玻璃和其他电器件电连接。
导电介质102的端面和玻璃基体101的表面平齐，玻璃基体101的导光孔内填充导电介质102后，需使导电介质102沿厚度方向的端面和玻璃基体101的表面平齐，以使玻璃基体101的表面平整，以方便和其他电器件匹配设置。
而导电介质102上还设置有导电极，导电极高出玻璃基体101的表面，但导电极高出的高度极小，可忽略不计。
并且，为使导电介质102和导电极匹配，导电介质102和导电极的材料相同，以提高导电率。具体地，导电介质102和导电极可均为银胶。银胶通过基体树脂的粘接作用把导电粒子结合在一起，形成导电通路，实现被粘材料的导电连接。
银胶的基体树脂是一种胶黏剂，可选择适宜的固化温度进行填充粘接，填充银胶的方式，还能避免电镀方式可能导致的材料变形、电子器件的热损伤和内应力的形成。而且，由于电子元件的小型化、微型化及印刷电路板的高密度化和高度集成化的迅速发展，导电银胶可以制成浆料，实现很高的线分辨率。填充银胶工艺简单，易于操作，可提高生产效率，也避免了电镀方式引起的环境污染。
本申请实施例提供的金属化玻璃，可作为玻璃转接板应用，以其应用于手机屏幕为例，将金属化玻璃设置在手机的屏幕下方，通过导光孔导光，使金属化玻璃具有光学效果，能将光束从玻璃基体101的一侧传播至另一侧，以能从屏幕上看到显示画面；同时，通过导电介质102是金属化玻璃具备导电效果，能将金属化玻璃两侧的电器件形成电极连接，以进行电信号传输，以具备通信功能的传输。
综上，本申请实施例提供的金属化玻璃，在玻璃基体101上沿厚度方向开设导光孔，在导光孔内填充导电介质102，使玻璃基体101具备导电功能，还具有光学效果；电流和光束能从玻璃基体101沿厚度方向的一侧传导至另一侧。并且，在导电介质102上还可设置导电极，以通过导电极和其他电器件形成电连接，导电介质102和导电极可均采用银胶。由此形成的金属化玻璃，加工流程简单，只需要少量设备即可完成产品的加工；牢固度稳定，结合力好，可采用烧结银胶进行填充，烧结银胶内部有类似于玻璃粉的填料，高温烧结下与玻璃基体101直接烧结融化为一体；气密性好，采用烧结银胶进行金属化填充，一方面烧结银胶会与玻璃基体101烧结为一体，避免与玻璃基体101的连接处出现漏气，同时为全实心填充，避免了类似电镀铜时产生的中间空心的问题；导电率高，采用烧结银胶直接填充，导电极采用丝网印刷的方式将烧结银胶直接印刷在玻璃基体101的导电介质102上，导光孔中填充的烧结银胶与表面做导电极的烧结银胶直接连接，避免电阻率降低的问题。
另一方面，请参照图3，本申请实施例还提供一种金属化玻璃的制备方法，以制备金属化玻璃，该方法包括：
S100：在玻璃基体101的厚度方向上开设多个通孔。
玻璃打孔主要有激光烧蚀法、干法刻蚀、CNC钻孔、湿法刻蚀、激光辅助湿法刻蚀等，本申请实施例提供的金属化玻璃，受打孔方式的影响非常小，以上任意一种打孔方式都可以用于本申请实施例的玻璃基体101；打孔后的孔径在50um-1000um均可，玻璃基体101和通孔的厚度一致，在0.1mm-10mm均可。
其中，开设的通孔即为导光孔，可用于导光，使光束从玻璃基体101沿厚度方向的一侧通过通孔传播至另一侧。
S110：在通孔内填充导电介质102。
填充导电介质102的方式使金属化玻璃具备导电功能，其工艺过程简单，且能够有效密实导光孔，避免导光孔内填充导电介质102后产生空隙，使金属化玻璃的气密性受到影响。同时，填充的过程不会产生有毒、有害的物质，也不会排放到大气中，因此对于环境的污染小，能有效起到环保作用，满足环保要求。
填充导电介质102采用下述步骤进行：
如图4所示，S111：将玻璃基体101放置在陶瓷平台201上。
陶瓷材料内部具有蜂窝结构，因此陶瓷材料透气，向通孔内填充导电介质102时，先将玻璃基体101放置在陶瓷平台201上。
S112：在玻璃基体101与陶瓷平台201之间放置过滤纸202。
玻璃基体101和陶瓷平台201之间间隔一层过滤纸202。
S113：采用丝网印刷的方式，在通孔内填充导电介质102，并在陶瓷平台201远离玻璃基体101的一侧对玻璃基体101表面提供负压空间。
丝网印刷采用CCD对位方式，通过刮刀204，在需要填充银胶的区域，也即是通孔内下银胶，玻璃基体101上不填充区域被丝网203遮蔽；在丝网印刷过程中，在陶瓷平台201远离玻璃基体101的一侧抽真空，过滤纸202和陶瓷平台201透气，因此通孔中的空气经过滤纸202和陶瓷平台201被真空抽走，能使银胶被抽向陶瓷平台201远离玻璃基体101的一侧，并在通孔内密实，利于银胶在通孔中被填满。
S120：按预设时间烧结填充有导电介质102的玻璃基体101。
银胶填满通孔后，将玻璃基体101放置在350℃～650℃的烧结炉中烧结1h～2h，使银胶与玻璃基体101融为一体。通过高温烧结，使银胶和玻璃基体101的结合力提高，两者之间结合更牢固，更稳定。
具体的烧结温度和时间根据银胶特性及玻璃基体101熔点确定，当导电介质102采用其他材料时，可根据具体材料设置烧结温度和时间，本申请实施例对此不作具体限制。
在玻璃基体101上形成导电介质102后，玻璃基体101即具备了导电功能，电流或电信号通过导电介质102由玻璃基体101厚度方向的一侧传输至另一侧，以进行电传输。
S130：沿玻璃基体101的厚度方向研磨、抛光，以使导电介质102的端面和玻璃基体101的表面平齐。
烧结完毕后，玻璃基体101表面会有轻微的凸起或者凹陷，采用研磨、抛光工艺，将多余银胶表面与玻璃基体101表面平坦化处理，处理后表面凸起或凹陷<3um即可。
S140：在导电介质102的厚度方向的表面上印刷导电极，使导电极和导电介质102导通。
导电极能方便电连接其他电器件，以使金属化玻璃通过导电极和其他电器件形成电极连接，进行电信号的传输。
导电极在导电介质102的端面上，其高度较小，为微米级别，因此其高度可忽略。
采用丝网印刷工艺，在导电介质102端面进行银胶印刷，做相应的导电级，导电级可以与导电介质102采用同款银胶材料，也可以是其他类似银胶的导电材料。
综上，本申请实施例提供的金属化玻璃的制备方法，在玻璃基体101上打孔形成导光孔，然后通过丝网印刷方式，在玻璃基体101的导光孔中填充烧结银胶，基本作业方式为，将具有导光孔的玻璃基体101放置在透气的陶瓷平台201上，玻璃基体101与陶瓷平台201间隔一层过滤纸202，采用CCD对位方式，在需要填充银胶的区域下银胶，不填充区域被丝网203遮蔽；在丝网印刷过程中，导光孔中的空气被真空抽走，银胶在导光孔中被填满；银胶填满后，将玻璃基体101放置在350℃～650℃的烧结炉中烧结，使银胶与玻璃基体101融为一体；烧结完毕后，玻璃基体101表面会有轻微的凸起或者凹陷，通过研磨、抛光，将多余银胶表面与玻璃基体101平坦化处理；最后采用丝网印刷工艺，在导电介质102表面进行银胶印刷，形成相应的导电级，导电极和导电介质102导通，用于使金属化玻璃和其他电器件形成电极连接，进行电传输。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属化玻璃，其特征在于，包括：玻璃基体，所述玻璃基体上沿厚度方向设有多个贯通的导光孔，所述导光孔内填充有导电介质。
2.根据权利要求1所述的金属化玻璃，其特征在于，所述导电介质沿所述厚度方向的表面上设有导电极，所述导电极和所述导电介质导通。
3.根据权利要求1所述的金属化玻璃，其特征在于，所述导电介质的端面和所述玻璃基体的表面平齐。
4.根据权利要求2所述的金属化玻璃，其特征在于，所述导电介质和所述导电极的材料相同。
5.根据权利要求4所述的金属化玻璃，其特征在于，所述导电介质和所述导电极均为银胶。
6.一种金属化玻璃的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
在玻璃基体的厚度方向上开设多个通孔；
在所述通孔内填充导电介质；
按预设时间烧结填充有所述导电介质的所述玻璃基体。
7.根据权利要求6所述的金属化玻璃的制备方法，其特征在于，所述按预设时间烧结填充有所述导电介质的所述玻璃基体之后，所述方法还包括：
在所述导电介质的厚度方向的表面上印刷导电极，使所述导电极和所述导电介质导通。
8.根据权利要求6所述的金属化玻璃的制备方法，其特征在于，所述在所述通孔内填充导电介质包括：
将所述玻璃基体放置在陶瓷平台上；
在所述玻璃基体与所述陶瓷平台之间放置过滤纸；
采用丝网印刷的方式，在所述通孔内填充导电介质，并在所述陶瓷平台远离所述玻璃基体的一侧对所述玻璃基体表面提供负压空间。
9.根据权利要求6所述的金属化玻璃的制备方法，其特征在于，所述导电介质为银胶，所述按预设时间烧结填充有所述导电介质的所述玻璃基体包括：
采用350℃～650℃温度烧结1h～2h。
10.根据权利要求7所述的金属化玻璃的制备方法，其特征在于，所述在所述导电介质的厚度方向的表面上印刷导电极之前，所述方法还包括：
沿所述玻璃基体的厚度方向研磨、抛光，以使所述导电介质的端面和所述玻璃基体的表面平齐。
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