TW202003405A - 平板玻璃於電子組件中之用途 - Google Patents

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Abstract

本發明涉及一種平板玻璃於電子組件中之用途，例如用作為基板或內插器或覆板，尤其用於高頻應用。

Description

平板玻璃於電子組件中之用途
本發明涉及平板玻璃於電子組件中之用途，例如用作為基板或內插器，尤其用於高頻應用，用作為天線的基板，尤其是貼片天線的基板，以及用作LC移相器(液晶移相器)的基板和覆板。
玻璃的材料類別是長久以來已知的。
多年來，平板玻璃也屬於現有技術。平板玻璃通常表示扁平的、尤其是片狀或帶狀的玻璃。用於平板玻璃的已知的製造方法是例如浮法、輥壓法或者拉伸法，例如下拉法或上拉法。
在玻璃的類別中，硼矽酸鹽玻璃是特別重要的。因此，由於硼矽酸鹽玻璃的特殊特性，例如對溫度變化的低敏感性，對各種試劑的高耐化學性以及其良好的尺寸穩定性，硼矽酸鹽玻璃即使在高溫下也用於多種應用中。特別是，在這種玻璃體系中可能實現某些性質，例如在特定的波長範圍內實現材料的特別高的透射，如在約850nm至約1500nm波長的NIR範圍內。由於調節玻璃特性的多種可能性，因此硼矽酸鹽玻璃的一系列應用和組分是已知的。
國際專利申請WO 2012/146860 A1涉及硼矽酸鹽玻 璃用於感應應用的用途。其描述的是鹼硼矽酸鹽玻璃和無鹼硼矽酸鹽玻璃的用途。硼矽酸鹽玻璃的應用是特別有利的，因為該材料在低的熱膨脹係數，尤其是5.0×10-6/K的膨脹係數下可熱預應力，並且以這種方式獲得具有足夠硬度和強度的玻璃板用作烹飪表面。
此外，德國專利申請DE 4325656 A1描述了防火等級G的防火玻璃，其中鹼硼矽酸鹽玻璃具有高度熱鋼化。例如，對於這種玻璃，熱膨脹係數(CTE)是4×10-6/K。所有玻璃都具有相當高含量的鹼土金屬氧化物以及ZnO和ZrO2，所述含量範圍在6wt%和10wt%之間。
德國專利申請公開文獻DE 101 50 884 A1公開了一種鹼硼矽酸鹽玻璃，所述鹼硼矽酸鹽玻璃非常適合於熱鋼化。所述鹼硼矽酸鹽玻璃具有例如4×10-6/K的熱膨脹係數，並且還包含鹼土金屬氧化物CaO。
US 2017/0247284 A1公開了用於紅外應用的硼矽酸鹽玻璃，所述紅外應用例如加熱器蓋板。玻璃1至10的具體例在該處所給出的示例是無鹼的鹼土金屬硼矽酸鹽玻璃。US 2017/0247284 A1的比較例11至13中包括了Neoceram玻璃陶瓷、「Pyrex」型的硼矽酸鹽玻璃以及用於TFT應用的無鹼硼矽酸鹽玻璃。
美國專利No.9,145,333 B1公開了用於鹼硼矽酸鹽玻璃的組成物，其優化用於化學鋼化，即例如關於擴散係數、壓縮應力(即玻璃表面上的壓縮應力)等。
鹼硼矽酸鹽玻璃此外也用作載體基板，例如用於生物芯片或微陣列。例如，歐洲專利EP 1 446 362 B1描述了這種玻璃。 這種玻璃具有低的固有螢光和良好的UV透明性。關於著色離子的含量，僅對於Fe2O3含量(小於150ppm)，小於10ppm的八面體鍵合的Fe3+和小於10ppm且較佳甚至小於2ppm的Cr3+給出限制。其他的著色元素，特別是第三週期的過渡金屬(即，原子序數為21至30，特別是鈦至銅的金屬)在此不受限制。
在本發明的上下文中，元素週期表的第三週期的過渡金屬也簡稱為「3d元素」或「3d金屬」。在本發明的上下文中，過渡金屬應理解是原子序數為21至30、39至48、57至80以及89和104至112的金屬。
德國專利申請公開文獻DE 10 2014 119 594 A1涉及一種具有低脆性和高固有強度的硼矽酸鹽玻璃及其製造和應用。
在美國專利申請US 2017/0052311 A1中公開了一種用於導光板的玻璃。所述玻璃是一種鹼硼矽酸鹽玻璃，其對於400nm至800nm的波長範圍內的光是高度透明的並且沒有選擇性的不期望的光吸收。據說，例如Fe、Cr、Ni、Co、Cu、Mn、Ti和V等的3d元素的透光率降低離子的總含量不超過50ppm。與US 2017/0052311 A1的玻璃中的鐵的總含量相比，二價鐵Fe2+的含量應是盡可能低的。
美國專利申請US 2017/0247285 A1描述了由玻璃製成的導光板，其中所述玻璃是高鹼-鹼土硼矽酸鹽玻璃。所述玻璃在380nm至700nm的波長範圍內具有高透光率。對於化學鋼化，Na2O含量高於4莫耳%。B2O3的含量在每種情況下均低於10莫耳%。雖然某些3d元素(如Co、Ni和Cr)的含量受限，但其他3d元素(如Cu、Mn、Ti和V)完全不考慮。Al2O3和Na2O的莫耳 比分別設為約1，這是因為以這種方式能夠實現特別好的鋼化。
日本專利JP 5540506涉及鹼硼矽酸鹽玻璃，所述鹼硼矽酸鹽玻璃具有良好的UV透射率和良好的耐曬性。在這種情況下，SiO2含量最多為75wt%。除了SnO2之外，這些玻璃的組分還包含Nb2O5以及As2O5。Fe2O3的含量在1ppm和50ppm之間。
國際專利申請WO 2017/070500 A1描述了一種用作螢光檢測方法的微陣列的玻璃基板，其例如也能夠適用於顯微鏡載玻片、培養皿或其他載玻片，例如其上或其中施加有紋理的載玻片。所描述的所有玻璃基板強制性地具有B2O3的含量。所獲得的膨脹係數在4.9至8.0×10-6/K之間。此外，在WO 2017/070500 A1中描述的玻璃包含SnO2。
國際專利申請WO 2017/070066 A1描述了由玻璃基板製造導光板，其中所述玻璃對應於在國際專利申請WO 2017/070500 A1中的玻璃。尤其，對於在WO 2017/070066 A1中描述的玻璃組分，SiO2含量在65.79莫耳%至78.17莫耳%之間，B2O3含量在0莫耳%至11.16莫耳%之間。
日本專利申請JP 2010/208906 A涉及一種對波長為365nm的UV輻射穩定的玻璃。基礎玻璃是鈉鈣玻璃並且不含B2O3。通過添加0.2wt%至2.0wt%的TiO2，0.01wt%至0.015wt%的氧化鐵的含量以及受控地調節的Fe2+/Fe3+的氧化還原比來防止日曬。這些措施旨在抑制可見光譜範圍(約380nm至約750nm)內的UV輻射引起的透射率降低至不超過1%。
在美國專利No.4,298,389中描述了用於太陽能應用的高透射率的玻璃。在這種情況下，優化的太陽能透射率涉及350 nm至2100nm的波長範圍。基礎玻璃是鋁-鹼土金屬硼矽酸鹽玻璃，其B2O3含量為2wt%至10wt%。Fe2O3的含量為200ppm，其中所有鐵均為三價氧化態。因此UV透射率極其低。
美國專利申請US 2014/0152914 A1公開了一種應用於觸控螢幕中的玻璃。所述玻璃是「Gorilla」品牌或商標名Gorilla玻璃的鋁矽酸鹽玻璃。
歐洲專利申請EP 2 261 183 A2公開了一種高透射性的玻璃板。所述玻璃的組分包括Na2O和CaO以及SiO2並且不含有B2O3。在UV照射，即波長最高至400nm的照射之後，據說所述玻璃板在可見光譜範圍內沒有透射率降低。
DE 692 14 985 T2涉及硼矽酸鹽玻璃組成物，據說該組成物在可見光範圍內具有高的光譜透射率，但UV透射率低。具有這種組成物的玻璃板尤其用作砷化鎵太陽能電池的玻璃蓋部。硼矽酸鹽玻璃的熱膨脹係數為6.4至7.0×10-6/K。將CeO2用作UV阻斷劑。
德國專利文獻DE 43 38 128 C1描述了硼矽酸鹽玻璃，所述硼矽酸鹽玻璃在UV範圍內具有高透射率，並且在3.2×10-6/K和3.4×10-6/K的範圍內具有低熱膨脹係數和高耐化學性。將金屬矽用作還原劑。結果，相對於Fe3+，Fe2+的比例高，這降低了在近IR範圍內的透射率。
此外，德國專利文獻DE 43 35 204 C1描述了一種還原性熔融的硼矽酸鹽玻璃，其在UV範圍內具有高透射率(在254nm和玻璃厚度1mm的情況下為85%)。SiO2含量在58wt%和65wt%之間，並且熱膨脹係數為5至6×10-6/K。將碳用作熔體中的還 原劑。
德國專利文獻DE 38 01 840 A1涉及一種UV透明的硼矽酸鹽玻璃，其中將糖和金屬鋁用作還原劑，其具有下述組分：64wt%至66.5wt%的SiO2和20wt%至22.5wt%的B2O3。熱膨脹係數在3.8×10-6/K和4.5×10-6/K之間。
美國專利US 4,925,814描述了一種UV透射的玻璃，其包含60莫耳%至70莫耳%的SiO2和16莫耳%至20莫耳%的B2O3。熱膨脹係數在4.7×10-6/K至6.2×10-6/K的範圍內。
德國專利申請DE 10 2009 021 115 A1公開了在UV範圍內具有高透射率的矽酸鹽玻璃。所述玻璃的SiO2含量在65wt%至77wt%之間，B2O3含量在0.5wt%至8wt%之間，此外其還含有高含量的鹼金屬離子和鹼土金屬離子。熱膨脹係數在9×10-6/K和10×10-6/K之間。為了將三價鐵還原為二價鐵，添加碳或金屬矽。
德國專利文獻DE 10 2012 219 614 B4公開了一種耐曬的硼矽酸鹽玻璃。所述玻璃的組分包含65wt%至85wt%的SiO2和7wt%至20wt%的B2O3。通過UV邊緣的限定位置(在1.3mm的玻璃厚度情況下，在約280nm下的5%的透射率，在256nm下的0%的透射率)來實現耐曬性。因此，玻璃不會透過UV-C輻射。UV邊緣的具體位置通過TiO2、MoO3和V2O5的組合來實現。
德國專利申請公開文獻DE 25 19 505描述了一種UV透明的硼矽酸鹽玻璃，其包含61wt%至70wt%的SiO2和0.5wt%至3.5wt%的B2O3，並且將有機還原劑加入到所述玻璃中。在UV照射後，玻璃幾乎沒有顯示出日曬作用。
德國專利申請公開文獻DE 38 26 586 A1描述了UV 可透射的鹼硼鋁矽酸鹽玻璃。熱膨脹係數在5.2×10-6/K至6.2×10-6/K的範圍內，其中SiO2的含量在58wt%至62wt%之間，B2O3的含量在15wt%至18wt%之間。對於厚度為1mm的玻璃，在波長為254nm的情況下，UV透射率為至少80%。然而，在該文獻中所描述的玻璃具有在5.6×10-6/K和6.2×10-6/K之間的高的熱膨脹係數。
國際專利申請WO 2016/115685 A1公開了在具有低熱膨脹係數同時具有高UV透射率和耐曬性的玻璃。描述的是兩種類型的玻璃，即一方面是無鹼的鹼土金屬硼矽酸鹽玻璃，其組分為50莫耳%至75莫耳%的SiO2，5莫耳%至20莫耳%的B2O3和3莫耳%至25莫耳%的鹼土金屬氧化物含量，另一方面是不含鹼土金屬的鹼硼矽酸鹽玻璃，其組分為78莫耳%至85莫耳%的SiO2，5莫耳%至20莫耳%的B2O3，和0莫耳%至13莫耳%的鹼金屬氧化物含量。熱膨脹係數在2×10-6/K和4×10-6/K之間的範圍內。據說UV透射率通過調節非橋接氧原子的數量來改善，即通過影響玻璃網絡結構來改善。在這種情況下，使用Fe2O3含量小於0.01莫耳%的高純度玻璃來實現在248nm情況下51%的透射率和在308nm情況下88%的透射率。然而，高純度玻璃與Fe2O3含量明顯更高的玻璃比較顯示出，後者顯示出在UV範圍內明顯降低的透射率，更確切地說在248nm情況下為10%和在308nm情況下為61%。與所描述的不同，似乎決定UV透射率的不是非橋接氧原子的數量，而是雜質的含量，尤其是如鐵離子等的著色離子的形式。在此要注意的是，所描述的國際專利申請沒有做出關於其他著色的離子，例如其他3d元素含量的任何陳述。
國際專利申請WO 2017/119399 A1提出了三種不同 類型的玻璃，其被描述為在波長380nm至780nm的可見光譜範圍內具有高透射性。在此，所述A型玻璃是鹼金屬含量高的鹼土金屬鋁矽酸鹽玻璃，B型玻璃為鹼金屬含量高的硼矽酸鹽玻璃，C型玻璃為無鹼的鹼土金屬硼矽酸鹽玻璃。借助這種玻璃不可實現低的折射率；國際專利申請WO 2017/119399 A1的表1中的示例性玻璃均具有大於1.5的折射率。
國際專利申請WO 2017/052338 A1描述了一種由玻璃製成的導光板，所述導光板具有下述組分：75wt%至85wt%的SiO2，5wt%至20wt%的B2O3含量，在1wt%至5wt%之間的Al2O3和在3wt%至8wt%之間的R2O(其中R是元素鋰、鈉或鉀中的至少一種元素)，以及小於0.0025wt%的Fe2O3。
日本專利申請JP 2010/208906 A提出了一種用於抗UV輻射的玻璃的組成物。它是一種鈉鈣玻璃其具有下述組分：在66wt%至75wt%範圍內的SiO2，0.1wt%至30wt%的Al2O3，5wt%至15wt%的Na2O，5wt%至15wt%的R2O(其中R2O是Li2O、Na2O和K2O的總和)，3wt%至10wt%的CaO，在0wt%和7wt%之間的MgO和在3wt%和18wt%之間的RO含量(其中RO是鹼土金屬氧化物CaO、MgO、BaO和SrO的總和)，總計在0.005wt%和0.02wt%之間的鐵氧化物FeO和Fe2O3的總份額以及在0.2wt%和2wt%之間的TiO2含量。
日本專利申請JP 2015/193521 A公開了一種高透射性的硼矽酸鹽玻璃，其組分範圍為：50wt%至80wt%的SiO2，1wt%至45wt%的Al2O3和B2O3之和的含量，在0wt%和25wt%之間的Li2O，Na2O和K2O之和的含量以及在0wt%和25wt%之間的 鹼土金屬氧化物MgO、CaO、SrO和BaO之和的含量。此外，據說Fe2O3和TiO2的含量之和小於100ppm。示例性的玻璃具有在約8wt%和13wt%之間的高含量的鹼金屬氧化物，同時，均具有約65wt%的非常低的SiO2含量。相應地，這些是高膨脹的玻璃，其熱膨脹係數在約5.5×10-6/K和7.5×10-6/K之間。
國際專利申請WO 2016/194780 A1描述了對電磁輻射具有高透射率的硼矽酸鹽玻璃，所述電磁輻射特別是在DUV中，即在UV-C輻射範圍內。其出自下述組分範圍：在55莫耳%和80莫耳%之間的SiO2，在12莫耳%和27莫耳%之間的B2O3，在0莫耳%和3.5莫耳%之間的Al2O3，在0莫耳%和20莫耳%之間的Li2O、Na2O和K2O的含量之和，在0莫耳%和5莫耳%之間的鹼土金屬氧化物RO的含量。示例性的玻璃均具有高鹼金屬含量並且具有在4×10-6/K和7×10-6/K之間的熱膨脹係數。
此外，通常還已知玻璃具有有利的介電特性。尤其是能夠使用特定玻璃。目前，例如在半導體技術中，將矽組件用作內插器。該工藝可非常好地掌控，但是矽具有11.68的非常高的介電常數(並且可能具有非常高的介電損耗，這取決於根據材料的精確設計)，這限制了矽在高頻應用中的使用。
而且，越來越多地將塑料用作基板和/或內插器。然而，所述材料具有不利的機械特性，例如熱機械特性，例如高的熱膨脹係數。而且，這些材料易於變形，因此其不具有對於在半導體和電子工業中所需的高精度而言所必需的尺寸穩定性。
此外，還使用陶瓷。然而，陶瓷的均勻性是有限的，特別是它們具有不均勻的微觀結構。尤其是，陶瓷大多是多孔的。 這會引起與孔的除氣有關的問題，這在金屬化過程中是特別不利的。而且，常用的陶瓷的介電常數也通常過高。陶瓷通常存在於電力應用中，這是因為它們與玻璃相比具有明顯更高的導熱性。
目前也已經使用下述玻璃。例如已知使用硼矽酸鹽玻璃，其銷售名稱為Borofloat 33，無鹼金屬的鹼土金屬鋁矽酸鹽玻璃AF 32，或來自Corning公司的玻璃「EAGLE」。然而，在24GHz的頻率下，這些玻璃也具有大於4.5的過高的介電常數，並且引起0.01或以上的高介電損耗。
國際專利申請WO 2018/051793 A1公開了一種用於高頻組件的玻璃基板和相應的印刷電路板。玻璃基板具有1.5nm或以下的非常低的粗糙度Ra。然而，必須對基板進行後處理，尤其是拋光，以實現這種低的粗糙度。
特別是，僅包含SiO2的純石英玻璃(又稱二氧化矽玻璃)具有有利的介電性能。然而，這種材料的熔點過高，因此在經濟和技術上不能以平板玻璃的形式生產。
因此，需要一種平板玻璃，其克服或至少減輕了現有技術的上述問題，特別是其較佳結合了低介電常數與低介電損耗因子，並且特佳在經濟地和技術上可以製造。
本發明的目的通過獨立項的標的來實現，特定的、有利的和較佳的具體例存在於附屬項中。
因此，本發明涉及平板玻璃的用於製造電子組件的用途，其中所述平板玻璃尤其用作內插器和/或基板和/或覆板，其中所述平板玻璃在5GHz下具有小於4.3的介電常數ε和0.004或以 下的介電損耗因子tan δ，其中特別是，所述電子組件構成或包括：天線，例如貼片天線；或者天線陣列；或者移相器元件，特別是基於液晶的移相器元件。
在此，對於根據本發明的平板玻璃測量在頻率為5GHz的情況下的介電損耗因子。近似地，能夠描述在GHz範圍內的介電損耗的頻率依賴性，使得損耗(即tan δ)與頻率成比例。
例如，將這種平板玻璃用作電子封裝的基板，即用於電子組件的封裝，用作天線，以及還用作半導體元件的異構集成；用作諸如絕緣體或電容器等的無源元件以及最終用作天線組件，這種平板玻璃在這些組件的性能和製造方面帶來了優勢。特別是，所使用的玻璃的特定特性是低的介電常數以及低的介電損耗因子。所描述的玻璃同樣適用於其他RF應用，例如RF濾波器、電容器和線圈。
發現這種具有低介電常數和低介電損耗因子的玻璃可以有以下應用：- 扇出封裝(fan-out package)，即一個或多個半導體芯片嵌入薄玻璃板中的一個或多個切口中；- 包括作為基板材料的薄玻璃的封裝，其中可以將半導體芯片施加在玻璃基板的至少一個或甚至兩個面上；- 玻璃基板上的倒裝芯片封裝；- 玻璃內插器，即用作在半導體和/或其它電氣或介電組件的封裝中的中間層的玻璃，其中玻璃基板包括至少一個通孔(vias)，通常是多個通孔，特別是金屬化通孔；- 玻璃封裝，其使用具有導熱通孔的玻璃或玻璃基板，特別是 用於高功率密度應用；- 具有集成匹配電感的濾波器，特別是體聲波(BAW)濾波器；- 用於將濾波器元件與低噪聲放大器組合的電信應用(例如智慧型手機)；- 集成在玻璃基板和/或玻璃中的具有光波導的光電組件(例如，在1550nm電信C波段工作的波導)；- 光電子器件，其中利用光學透明性通過玻璃傳輸光信號；- 異質整合，其包括不同的半導體材料(例如用於高頻和/或高速應用的Si和GaAs和/或用於大功率組件的SiC)；- 異質整合，其使用具有不同最小特徵尺寸的矽半導體(例如，採用14nm節點技術提供的存儲器芯片與60nm節點技術或更高技術提供的高功率和/或邏輯組件相結合)；- 異質整合，其包括不同有源(半導體芯片)和無源組件(電容器、電感器、電阻器、循環器、天線......)；- 將內存和邏輯芯片組合在一個高數據速率的單一封裝中；- 玻璃或玻璃基板的用途，其用作封裝中的機械硬層或芯，從而在玻璃的一面或兩面上施加或可施加多個再分佈層(例如味之素堆積膜(Ajinomoto build-up films)-ABF)和/或金屬化；- 玻璃或玻璃基板的用途，其用作封裝中的機械硬層或芯，從而在再分佈層或再佈線層中實現小於5μm的小製造公差；- 在多Gbps範圍內具有非常高數據速率的應用中的用途，其中延遲變得很重要，因為延遲大致與介電常數的(實部)的平方根成比例；- 在多Gbps範圍內具有非常高數據速率的應用中的用途；由 於介電常數低，寄生電容較少；- 用於汽車雷達系統的天線陣列，所述雷達系統具有雷達波束控制和空間分辨率(例如在77GHz下)；- 用於車對車通信和自動駕駛的封裝；- 用於天線陣列的封裝，所述天線陣列用於手勢控制和手勢識別(例如，在60GHz)；- 在玻璃上施加並圖案化的金屬化信號線(例如50歐姆微帶線)，該信號線具有低衰減(例如，在24GHz時衰減小於50dB/m，在77GHz時小於200dB/m，在100GHz時小於300dB/m)。
在本發明的範圍內適用下述定義：在本發明的意義上，平板玻璃被理解為指玻璃體，其幾何尺寸在一個空間方向上比在其他兩個空間方向上小至少一個數量級。因此，簡單地說，玻璃體的厚度比其長度和寬度小至少一個數量級。平板玻璃例如可以帶的形式出現，使得其長度因此明顯大於其寬度，或者長度和寬度能夠具有大致相同的數量級，使得平板玻璃以片的形式來提供。
特別是，將平板玻璃理解為從製造工藝本身中已經獲得的片狀或帶狀的玻璃。因此，並非每個片狀或帶狀的玻璃體都被理解為在本發明意義上的平板玻璃。例如也可能的是通過切割和隨後的研磨和/或拋光從玻璃塊中剖出的玻璃板。然而，在本發明的意義上，這種扁平的帶狀或片狀的玻璃體與平板玻璃明顯不同。特別是，本發明意義上的平板玻璃可通過熔融方法並隨後熱成型來獲得，特別是通過浮法、輥壓法或拉伸法來獲得，拉伸法例如下拉法，較佳溢流熔融下拉法，或上拉法或傅科法(Foucault process)。平 板玻璃的表面可具有火拋光的表面，或者該表面可以在熱成型工藝之後在冷後處理步驟中進行後處理。平板玻璃的表面光潔度將根據所選擇的熱成型工藝而不同。
如果在本申請的範圍中參考熱膨脹係數，除非明確地另有說明，在此是指線性熱膨脹係數α。除非明確地另有註明，所述熱膨脹係數在20℃至300℃的範圍內給出。名稱CTE、α和α20-300和此外通常的「熱膨脹係數」在本發明的範圍中同義地使用。所給出的值是根據ISO 7991的標稱的平均熱膨脹係數，所述熱膨脹係數通過靜態測量確定。
在以5K/min的加熱速率測量時，轉變溫度Tg通過在膨脹曲線的兩個分支的切線的交點來確定。這對應於根據ISO 7884-8或DIN 52324的測量。
因此，根據本發明，平板玻璃是扁平的、片狀或帶狀的玻璃體，所述玻璃體尤其能夠具有原生表面。在此，在本發明的上下文中，玻璃體的兩個基本表面，即通過玻璃體的長度和寬度確定的那些面被稱為平板玻璃的表面。邊緣表面在該意義上不應理解為表面。首先，它們僅占平板玻璃體的非常小的百分比面積；其次，從生產工藝中獲得的平板玻璃體通常為玻璃帶，根據客戶或生產規格，經常將平板玻璃體切割成期望的大小。
以根據本發明的平板玻璃形式存在的玻璃具有深遠的優點。因此省去複雜的製作步驟，所述製作步驟不僅耗時而且也是高成本的。而且，通過用於常規製造平板玻璃的方法，容易得到平板玻璃的易得到的幾何形狀，尤其是大尺寸的平板玻璃。此外，玻璃的也稱為火拋光的原生表面決定例如玻璃體的機械特性，其中 玻璃表面的再加工通常導致相當大的強度損失。因此，根據本發明的平板玻璃較佳具有與再加工的玻璃相比更高的強度。
根據本發明的一個具體例，平板玻璃包括網絡形成體(network formers)的氧化物，特別是矽和/或硼的氧化物，其含量為至多98莫耳%。
在這種情況下，在紮哈裡阿森(Zachariasen)的意義上應理解為網絡形成體包括主要具有配位數3或4的陽離子，特別是元素Si、B、P、Ge、As的陽離子。在這種情況下，網絡形成體區別於通常具有6以上的配位數的網絡修飾體(network modifiers)如Na、K、Ca、Ba，並且區別於主要具有4至6的氧化數的中間氧化物如Al、Mg、Zn。
由於玻璃中網絡形成體的氧化物這種最大含量，所述玻璃在技術上和經濟上都是可行的，尤其是在連續熔化單元中都是可行的，並且有利地也適合於成形工藝。
通過降低SiO2含量進一步改善可熔性。根據本發明的一個較佳具體例，平板玻璃的SiO2含量在72莫耳%和85莫耳%之間，尤其較佳在76莫耳%和85莫耳%之間。
根據另一具體例，平板玻璃包括B2O3。硼酸鹽玻璃具有非常好的光學特性，特別是純淨形式的並且此外其易於熔化。然而，它們的強吸濕性是一個缺點。因此，較佳地，平板玻璃中的B2O3含量在10莫耳%和25莫耳%之間，特佳在10莫耳%和22莫 耳%之間。
當玻璃包括SiO2和B2O3作為網絡形成體時，獲得特別有利的特性。
事實上，在幾乎任何混合物中SiO2和B2O3連同其他陽離子一起作為玻璃實際上是可以獲得的，所述陽離子特別是「鹼性」陽離子如Na+、K+、Li+、Ca2+。然而，如果要獲得玻璃，例如平板玻璃，由生產條件給出的純實際限制，特別是關於失透傾向、可熔性和/或可成形性和耐化學性也要特別考慮。
因此較佳地，平板玻璃包括SiO2和B2O3，並且較佳適用：Σ(SiO2+B2O3)為92莫耳%至98莫耳%。
此外，對於在電子學中的應用，玻璃的鹼遷移也是重要的，即玻璃在表面上釋放鹼的特性和/或鹼在玻璃基板本身中的遷移率。尤其是，鹼的高比例和/或鹼的高遷移率導致介電損耗的增加。因此，較佳使用平板玻璃，其中鹼的含量是受限的。
根據一個具體例，對於平板玻璃適用：Σ R2O在1莫耳%和5莫耳%之間，其中R2O代表鹼金屬氧化物。
關於鹼遷移方面是很重要的，但是關於有利的機械特性，例如平板玻璃的低變形性或其變形穩定性，尤其是對平板玻璃中包括的各個組分的比例的精確調整也是很重要的，和/或其中關於平板玻璃的組分的莫耳量的比例適用：B2O3/SiO2為0.12至0.35，和/或 Σ(MexOy)/(Σ(SiO2+B2O3)為0.02至0.10，其中Me代表在氧化物中通常具有氧化數y的金屬，特別代表鹼金屬和/或鹼土金屬以及鋁中之一者。
根據一個具體例，對於平板玻璃中所包含的鐵離子的重量份數的比例適用：0.1
Figure 108116957-A0202-12-0017-7
Fe2+/(Fe2++Fe3+)
Figure 108116957-A0202-12-0017-8
0.3，其中較佳地，平板玻璃中所包含的鐵離子的總含量小於200ppm，較佳地小於100ppm，並且特佳小於50ppm，其中ppm是基於質量。
根據另一具體例，對於平板玻璃中所包含的金屬Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Mn、V的以ppm計的重量份數適用：Σ(1×Fe+300×Co+70×Ni+50×Cr+20×Cu+5×Mn+2×V)[ppm基於質量]小於200ppm，較佳小於150ppm，更佳小於100ppm，又更佳小於50ppm，且最佳小於25ppm；其中平板玻璃中所考慮的金屬的總含量視為與其氧化態無關。
換言之，根據一個具體例，將平板玻璃中所有金屬氧化物的總和最小化並且相對於主要組分的總和是小的。
在此，「Me」表示通常存在於氧化物中的具有氧化數y的金屬。特別是，Me能夠是鹼金屬或鹼土金屬或例如也能夠是鋁。事實上，玻璃組成物也可能包括多種金屬離子「Me」。術語「金屬離子」在此應理解為與氧化數無關，從而平板玻璃可包含金屬形式的相關物質，例如，特別是以離子或氧化物的形式。通常，金屬以離子的形式存在於在此考慮的氧化物玻璃中。還應考慮到，尤其在過渡金屬的情況下，離子發生不同的氧化態(所謂的多價離子)。在該意義上，術語「通常的氧化數」是指例如當給出組成物的分析 時，通常指定或選定的相應氧化物的術語。例如，諸如平板玻璃的玻璃的鉻含量通常以Cr2O3(即具有氧化數3的鉻)的百分比給出，即使其他氧化數也是完全可能的。在本發明的上下文中，除非明確地另有說明，始終是指物質的總含量，與它的氧化態無關。
B2O3與SiO2的莫耳比限定在0.12至0.35之間是特別有利的，因為以這種方式能夠防止或至少盡可能降低由於反混合過程(demixing process)而可能出現的結構的不均勻性，例如，該分離過程可發生在體系SiO2-B2O3中以及三元體系中，該三元體系除了SiO2和B2O3之外還包括另一金屬氧化物MexOy。
根據另一具體例，平板玻璃的轉變溫度Tg在450℃和550℃之間。
較佳地，平板玻璃具有黏度η，其中在1000℃和1320℃之間的溫度下lg η的值為4。
具有在上述限定內的轉變溫度Tg和/或黏度η的玻璃具有特別好的可加工性，從而具有這樣的材料常數的玻璃特別適於被加工成平板玻璃。特別是，以這種方式可製造具有小於2nm的特別低的表面粗糙度Ra的平板玻璃。
根據本發明的另一具體例，平板玻璃的特徵在於平板玻璃的以下耐化學性的值：- 根據DIN ISO 719的等級HGB 1的耐水性，- 根據DIN 12116的等級S 1 W的耐酸性，和- 根據DIN ISO 695的等級A3或更高等級的耐鹼性。
平板玻璃的這種(高的)耐化學性的值是有利的，因為以這種方式，平板玻璃能夠應用在各種工藝和方法中，其中例如 在芯片工業中，但是也可在其他領域中，部分地侵蝕性的介質可能與平板玻璃的表面接觸。特別是，平板玻璃中的鹼的低含量在此是有利的。然而，諸如平板玻璃的玻璃中的鹼含量不僅決定其耐化學性，而且還決定了鹼在玻璃基質中的摻入類型。因此，根據一個具體例的平板玻璃的耐化學性的高值一方面可歸因於低的總鹼含量與另一方面歸因於在玻璃基質中鹼的特別強的結構結合的相互作用。
較佳地，平板玻璃包括以下組分：
Figure 108116957-A0202-12-0019-4
其中較佳地，平板玻璃中所包含的鹼金屬氧化物Na2O、K2O、Li2O的總量，較佳平板玻璃中所包含的所有鹼金屬氧化物的總量小於5莫耳%。
此外，對於在電子設備中使用平板玻璃，例如在所電子封裝中使用平板玻璃，平板玻璃的平整度也很重要。對於平整度質量的量度被稱為「總厚度變化」，在本發明的範圍中也稱為ttv或(總的)厚度變化。較佳地，平板玻璃展現出的總厚度變化在100,000mm2的面積上小於10μm，較佳在100,000mm2的面積上小於8μm，更佳在100,000mm2的面積上小於5μm。
平板玻璃的粗糙度在電子工業中也特別重要，尤其當 平板玻璃例如用作用於施加覆層的基板。尤其，層和/或層封裝的黏附性由基板(在此即為平板玻璃)的表面質量決定。在非常高的，尤其是大於10GHz或者甚至大於50GHz的頻率下，在基板(在此為平板玻璃)和金屬化部之間的界面處的高粗糙度會導致損耗增加。因此，根據本發明的另一具體例，平板玻璃的粗糙度Ra的值小於2nm。
較佳地，平板玻璃的表面為原生表面，並且特別是呈火拋光的。
在此，平板玻璃的表面應理解是指由形成平板玻璃的玻璃體的長度和寬度所限定的那些表面。平板玻璃的邊緣表面不構成本發明意義上的表面。邊緣表面通常由切割過程中產生。相比之下，原生表面是通過生產過程本身產生的那些表面，即從玻璃的熱成形，並且特別是不經受任何機械後處理，特別是不進行拋光和/或研磨而產生的那些表面。較佳地，平板玻璃的表面具有火拋光的品質。
此外，對於在芯片工業中的應用也有利的是基板(即本例中的平板玻璃)能夠使用UV實現剝離工藝。為此，例如，基板(即平板玻璃)需要是UV透明的。
根據一個具體例，當平板玻璃的厚度為1mm時，平板玻璃展現出對電磁輻射的透射率：在254nm的波長下為20%或以上，較佳60%或以上，更佳85%或以上，且最佳88%或以上，和/或在300nm的波長下較佳為82%或以上，較佳90%或以上，更佳91%或以上的波長下，和/或 在350nm的波長下較佳為90%或以上，較佳91%或以上，和/或在546nm的波長下較佳為92%或以上，較佳92.5%或以上，和/或在1400nm的波長下較佳為92.5%或以上，較佳93%或以上，和/或在380nm至780nm的波長範圍內較佳為91.5%或以上，較佳92%或以上，和/或在780nm至1500nm的波長範圍內較佳為92.5%或以上，較佳93%或以上。
如果這些較厚或較薄的平板玻璃在1mm厚度下也具有前述的值，則這些較厚或較薄的平板玻璃也在該具體例的範圍內。
為了確定較厚的平板玻璃是否在保護範圍內，能夠將較厚的平板玻璃減薄至1mm的厚度。
通過堆疊和可能減薄能夠使較薄的平板玻璃達到1mm的厚度，從而，除了換算之外，還可以進行透射率的物理測量，以確定這些薄平板玻璃是否在保護範圍內。
根據一個具體例，平板玻璃是在熔融方法及隨後熱成型中製備或者能夠在熔融方法及隨後熱成型中製備，特別是在以下方法中製備或能夠在以下方法中製備：浮法、輥壓法或拉伸法，所述拉伸法例如下拉法，較佳溢流熔融下拉法，或上拉法或傅科法。
[示例]
根據一個具體例的平板玻璃具有以wt%計的下述組 分：
Figure 108116957-A0202-12-0022-2
介電損耗因子tan δ在1GHz的情況下為0.0026，在2GHz的情況下為0.0028，並且在5GHz的情況下為0.0033。介電常數ε為4.1。
根據另一具體例的平板玻璃具有以wt%計的下述組分：
Figure 108116957-A0202-12-0022-1
介電損耗因子tan δ在5GHz情況下為0.0025。介電常數ε為4.1。
根據又一個具體例的平板玻璃具有以wt%計的下述組分：
Figure 108116957-A0202-12-0022-3
Figure 108116957-A0202-12-0023-5
介電損耗因子tan δ在5GHz情況下為0.0017。介電常數ε為3.94。

Claims (14)

  1. 一種平板玻璃用於製造電子組件之用途，所述電子組件特別是用作內插器和/或基板和/或覆板，其中，所述平板玻璃在5GHz下具有小於4.3的介電常數ε和0.004或以下的介電損耗因子tan δ，其中，所述電子組件特別是構成或包括：天線，例如貼片天線；或者天線陣列；或者移相器元件，特別是基於液晶的移相器元件。
  2. 如請求項1之用途，其中，所述平板玻璃包括總含量不超過98莫耳%的網絡形成體的氧化物，特別是矽和/或硼的氧化物，其中較佳平板玻璃中SiO 2的含量在72莫耳%和85莫耳%之間，特佳在76莫耳%和85莫耳%之間。
  3. 如請求項1或2之用途，其中，所述平板玻璃包括B 2O 3，其中較佳平板玻璃中B 2O 3的含量在10莫耳%和25莫耳%之間，特佳在10莫耳%和22莫耳%之間，和/或其中所述平板玻璃包括SiO 2和B 2O 3，其中較佳Σ(SiO 2+B 2O 3)為92莫耳%至98莫耳%。
  4. 如請求項1至3中任一項之用途，其中，Σ R 2O在1莫耳%和5莫耳%之間，其中R 2O代表鹼金屬氧化物；和/或其中關於所述平板玻璃的組分的莫耳量的比例適用：B 2O 3/SiO 2為0.12至0.35，和/或Σ(Me xO y)/(Σ(SiO 2+B 2O 3)為0.02至0.10；其中Me代表在氧化物中通常具有氧化數y的金屬，特別代表鹼金屬和/或鹼土金屬以及鋁中之一者。
  5. 如請求項1至4中任一項之用途，其中，對於所述平板玻璃中所包含的鐵離子的重量份數的比例適用：0.1
    Figure 108116957-A0202-13-0002-9
    Fe 2+/(Fe 2++Fe 3+)
    Figure 108116957-A0202-13-0002-10
    0.3，其中較佳地，所述平板玻璃中所包含的鐵離子的總含量小於200ppm，較佳小於100ppm，並且特佳小於50ppm，其中所述ppm是基於質量。
  6. 如請求項1至5中任一項之用途，其中，對於所述平板玻璃中所包含的金屬Fe、Co、Ni、Cr、Cu、Mn、V的以ppm計的重量份數適用：Σ(1×Fe+300×Co+70×Ni+50×Cr+20×Cu+5×Mn+2×V)[ppm基於質量]小於200ppm，較佳小於150ppm，更佳小於100ppm，特佳小於50ppm，並且最佳小於25ppm；其中所述平板玻璃中所考慮的金屬的總含量視為與其氧化態無關。
  7. 如請求項1至6中任一項之用途，其中，所述平板玻璃的轉變溫度T g在450℃和550℃之間，和/或其中所述平板玻璃具有黏度η，其中在1000℃和1320℃之間的溫度下lg η的值為4。
  8. 如請求項1至7中任一項之用途，其中，所述平板玻璃展現出以下耐化學性的值：- 根據DIN ISO 719的等級HGB 1的耐水性，- 根據DIN 12116的等級S 1 W的耐酸性，和- 根據DIN ISO 695的等級A3或更高等級的耐鹼性。
  9. 如請求項1至8中任一項之用途，其中，所述平板玻璃包括以下組分：
    Figure 108116957-A0202-13-0003-6
     其中較佳地，所述平板玻璃中所包含的鹼金屬氧化物Na 2O、K 2O、Li 2O的總量，較佳所述平板玻璃中所包含的所有鹼金屬氧化物的總量小於5莫耳%。
  10. 如請求項1至9中任一項之用途，其中，所述平板玻璃展現出的總厚度變化在100,000mm 2的面積上小於10μm，較佳在100,000mm 2的面積上小於8μm，最佳在100,000mm 2的面積上小於5μm。
  11. 如請求項1至10中任一項之用途，其中，所述平板玻璃的粗糙度R a的值小於2nm。
  12. 如請求項1至11中任一項之用途，其中，所述平板玻璃的表面以原生表面來提供，並且特別是呈火拋光表面的形式。
  13. 如請求項1至12中任一項之用途，其中，當所述平板玻璃的厚度為1mm時，所述平板玻璃展現出對電磁輻射的透射率：在254nm的波長下為20%或以上，較佳60%或以上，更佳85%或以上，並且最佳88%或以上，和/或在300nm的波長下較佳為82%或以上，較佳90%或以上，更佳 91%或以上，和/或在350nm的波長下較佳為90%或以上，較佳91%或以上，和/或在546nm的波長下較佳為92%或以上，較佳92.5%或以上，和/或在1400nm的波長下較佳為92.5%或以上，較佳93%或以上，和/或在380nm至780nm的波長範圍內較佳為91.5%或以上，較佳92%或以上，和/或在780nm至1500nm的波長範圍內較佳為92.5%或以上，較佳93%或以上。
  14. 如請求項1至13中任一項之用途，其中，所述平板玻璃是在熔融方法及隨後熱成型中製備或者能夠在熔融方法及隨後熱成型中製備，特別是在以下方法中製備或能夠在以下方法中製備：浮法、輥壓法或拉伸法，所述拉伸法例如下拉法，較佳溢流熔融下拉法，或上拉法或傅科法。
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