TW202035326A

TW202035326A - 玻璃陶磁製品、組成物以及製造其之方法

Info

Publication number: TW202035326A
Application number: TW109102738A
Authority: TW
Inventors: 瑪莉賈桂琳夢妮克孔德; 尹朵拉吉特杜塔; 建之張
Original assignee: 美商康寧公司
Priority date: 2019-01-28
Filing date: 2020-01-30
Publication date: 2020-10-01
Also published as: CN113692395B; EP3917891A1; WO2020159766A1; JP2022523029A; KR20210118434A; CN113692395A; US11370693B2; US20200239352A1

Abstract

本案揭示一種玻璃-陶瓷製品，包含具有玻璃-陶瓷組成物的製品，此組成物包含：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約4.5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（以氧化物的重量計）；此製品可包含在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之約為20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 的熱膨脹係數(CTE)。

Description

玻璃陶磁製品、組成物以及製造其之方法

此申請案主張於2019年1月28日提交的美國專利臨時申請案，第62/797,590號的優先權權利，此專利申請案的全部內容以引用的方式併入本文中。

本揭露內容總體上涉及玻璃-陶瓷製品、組成物、及製造其之方法，特別是用於具有可調節熱膨脹係數(CTE)的半導體元件的玻璃-陶瓷基板及載體。

半導體封裝工業在晶片製造製程中，取決於加工步驟及所需的最終產品特性而利用各種材料。可將晶片放置在載體基板上，以進行（例如，包含用於施加金屬連接、環氧模塑複合物、及焊接的熱機械與微影蝕刻步驟之）加工步驟。聚合物材料可用作一些封裝製程的載體基板，但一些聚合物材料在高溫下的結構不穩定性限制了聚合物材料在此等需要較高加工溫度的封裝製程中的使用。

玻璃-陶瓷材料可經形成為具有適用於許多（包含需要高溫製程之）晶片封裝製程的熱膨脹係數(CTE)。然而，封裝製程參數的變化致使需要滿足特定CTE要求的定製化玻璃-陶瓷材料。舉例而言，可能需要最小的CTE以減少封裝製程中的應力及翹曲。除了CTE要求外，玻璃-陶瓷材料亦需要滿足與彈性模量、基板厚度、及透明度有關的要求，此等要求會隨產品及封裝製程的不同而變化。

因此，需要能解決此等挑戰的玻璃-陶瓷製品及組成物，及製備此等製品及組成物的方法。

根據一個態樣，玻璃-陶瓷製品包含具有玻璃-陶瓷組成物的製品，此組成物包含：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約4.5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（以氧化物的重量計）；此製品可包含在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之約為20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 的熱膨脹係數(CTE)。

根據本揭露內容的另一個態樣，玻璃-陶瓷製品包含具有玻璃-陶瓷組成物的製品，此組成物包含：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約4.5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（以氧化物的重量計）；此製品可進一步包含β-石英結晶相及α-石英結晶相中的至少一種。

根據本揭露內容的另一個態樣，提供了製造玻璃-陶瓷製品的方法。此方法包含形成具有以下組分的玻璃-陶瓷前驅物之步驟：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約4.5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（以氧化物的重量計）；此方法進一步包含加熱玻璃-陶瓷前驅物以形成玻璃-陶瓷製品之步驟。此製品可包含在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之約為20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 的熱膨脹係數(CTE)。

根據本揭露內容的另一個態樣，提供了製造玻璃-陶瓷製品的方法。此方法包含形成具有以下組分的玻璃-陶瓷前驅物之步驟：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約4.5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（以氧化物的重量計）；此方法進一步包含加熱玻璃-陶瓷前驅物以形成玻璃-陶瓷製品之步驟。此製品可包含β-石英結晶相及α-石英結晶相中的至少一種。

其他特徵與優勢將於隨後的詳細敘述中，包含隨後的實施方式、申請專利範圍、以及隨附圖式予以闡述，並且對於熟習該項技術領域者而言可由實施方式之敘述輕易得知部分其他特徵與優勢，或者藉由實踐此揭露書所述而認識到其他特徵與優勢。

應當理解，前述一般性敘述以及隨後實施方式呈現的實施例僅為範例性的，並且企圖提供概述或框架，此等概述或框架以理解申請專利範圍的性質與特性。此說明書包含隨附圖式以提供進一步理解，且隨附圖式併入並構成此說明書的一部分。附圖示出了一或多個實施例，並且與說明書一併用於解釋各種實施例的原理與操作。

現在將詳細參照本優選實施例，在伴隨的圖式中圖示此等實施例的實例。於隨後的詳細敘述中，包含隨後的申請專利範圍以及隨附圖式予以闡述，並且對於熟習該項技術領域者而言可由發明方式之敘述，或者藉由實踐此揭露書所述而輕易地認識到本發明的其他特徵與優勢。

如本文所用，術語「及/或」當用於兩個或更多個項目的列表中時，是指所列項目中的任何一個均能單獨使用，或可使用兩個或多個所列項目的任意組合。舉例而言，若組成物被描述成含有組分A、B、及/或C，則此組成物可單獨包含A；反之，組成物可僅包含A、單獨一個B、單獨一個C；A及B結合；A及C結合；B及C結合；或A、B、及C組合使用。

對本領域熟習技藝者及進行或使用本揭露內容的人而言，可對本揭露內容進行修改。因此，應當理解，附圖中示出的及以上描述的實施例僅用於範例性目的，而無意於限製本揭露內容的範圍，本揭露內容的範圍藉由以下申請專利範圍界定，如根據專利法的原理（包含均等論）所解釋的範圍。

本領域熟習技藝者將理解，所描述的揭露內容的構造及其他組分不限於任何特定材料。除非本文另外描述，否則本文揭露的揭露內容的其他範例性實施例可藉由多種材料形成。

如本文所用，術語「約」是指數量、尺寸、配方、參數、及其他數量與特性並非且不必為精確的，但可根據需要為近似及/或更大或更小，反應公差、轉換因數、四捨五入、測量誤差等，及本領域熟習技術者已知的其他因素。當術語「約」用於描述範圍的值或端點時，此揭露內容應被理解為包含所涉及的特定值或端點。無論說明書中的範圍的數值或端點標明「約」與否，範圍的數值或端點旨在包含兩個實施例：一個由「約」修飾，一個未以「約」修飾。將進一步理解，每一個範圍的端點相對於另一個端點皆為重要的，並且獨立於另一個端點。

為了本揭露內容的目的，術語「塊」、「塊狀組成物」、及/或「整體組成物」旨在包含整個物品的整體組成物，其可與「局部組成物」或「局部性組成物」不同，「局部組成物」或「局部性組成物」可由於結晶及/或陶瓷相的形成而與塊狀組成物不同。

術語「由……形成」表示以下一或多者：包括、實質上由……組成、或由……組成。例如，由特定材料形成的部件可包括特定材料、實質上由特定材料組成物組成、或由特定材料組成。

除非另作明確說明，否則絕非意欲將本文中闡述的任何方法解讀為要求按特定順序執行步驟，設備亦不需要任何特定定向。因此，若方法請求項未實際上記載步驟所遵循的順序、或任何設備請求項未實際上記載個別部件的順序或定向、或在申請專利範圍或說明書中未另外明確說明步驟僅限於特定順序、或未記載設備部件的特定順序或定向，則絕非意欲在任何方面推斷順序或方向。此主張適用於任何非表達基礎的解讀，包含：關於與步驟的安排、操作流程、部件的順序、或部件的定向相關的邏輯事項；從文法組織或標點符號導出簡單明瞭的含義，以及；說明書中敘述的實施例的數字或類型。

亦如本文中所使用，可使用術語「製品」、「玻璃製品」、「陶瓷製品」、「玻璃-陶瓷」、「玻璃元件」、「玻璃-陶瓷製品」、及「玻璃-陶瓷製品」從最廣泛的意義上而言可互換使用以包含全部或部分由玻璃及/或玻璃-陶瓷材料製成的任何物體。

如本文所用，「玻璃態」是指在本揭露內容的製品內的無機無定形相材料，其為已冷卻至剛性條件而沒有結晶的熔融產物。如本文所用，「玻璃-陶瓷狀態」是指在本揭露內容的製品內的無機材料，既包含玻璃狀態亦包含本文所述的「結晶相」及/或「結晶沉澱物」。

如本文所用，「透射度」、「透射率」、「光學透射率」、及「總透射率」在本揭露內容中可互換使用，且指外部透射值或透射率，這考慮了吸收、散射、及反射。不從本文中記述的透射度及透射率值中減除菲涅耳反射。此外，在特定波長範圍內參考的任何總透射率值，以在跨特定波長範圍內所量測之約總透射率值的平均值表示。

術語「熱膨脹係數」或CTE是跨特定溫度範圍內的平均CTE。

基板的彈性模量（亦稱作楊氏模量）以千兆帕斯卡(GPa)為單位表示。基板的彈性模量是藉由共振超聲光譜法對基板的大量樣本所決定。

除非另作說明，否則以氧化物的重量百分數(wt%)指定組成組分的濃度。

本揭露內容的態樣涉及一種具有可基於熱處理製程的參數在預定的CTE值範圍內調整的熱膨脹係數(CTE)的玻璃-陶瓷製品。以此種方式，可利用單個玻璃組成物提供具有可調節CTE值範圍的玻璃-陶瓷製品。本揭露內容的態樣亦可涉及具有α-石英及/或β-石英結晶相的玻璃-陶瓷製品，α-石英及/或β-石英結晶相可基於熱處理製程的參數而調整。

本文所述的材料及方法提供了玻璃-陶瓷前驅物組成物，其可根據加熱製程進行處理，以形成具有某些特性的玻璃-陶瓷，此等特性根據封裝製程的要求及/或成型製品的預期用途而被定製。在此種方式中，並非為了提供具有所需特性的材料而定製每個組成物，而是可利用單個組成物並對其進行處理，此處理製程調整成型品的特性以滿足所需的要求。本揭露內容的組成物在加熱之前及之後具有足夠大的CTE範圍，以在CTE內提供有用的數值範圍，在此數值範圍內可在加熱期間將CTE調整至中間值，從而滿足廣泛的封裝製程要求。本揭露內容的組成物具有的CTE範圍可基於處理製程在低值與高值之間暨二者之間的中間值進行調整，從而允許針對特定組成物的大範圍的定製CTE選項。使用滿足一定CTE範圍值要求的單一組成物，而非設計滿足每組要求的獨特組成物，可為製造商提供經濟及物流上的好處。

本揭露內容的玻璃-陶瓷前驅物組成物包含SiO₂ 、Al₂ O₃ 、TiO₂ 、ZrO₂ 、MgO、及ZnO。備選地，玻璃組成物可包含額外組分，此額外組分的非限制性實例包含CaO、BaO、P₂ O₅ 、B₂ O₃ 、La₂ O₃ 、及鹼金屬氧化物。根據本揭露內容的一個態樣，玻璃組成物大致上不含鹼金屬。如本文中針對鹼金屬所使用的術語，儘管由於污染可能存在少量的鹼金屬，術語「大致上不含」定義成不對此組成物添加鹼金屬。在其他態樣中，玻璃組成物可包含一或多種鹼金屬。備選地，玻璃組成物可包含澄清劑，此澄清劑的一個實例包含SnO₂ 。

玻璃-陶瓷前驅物組成物可包含約45重量百分比(wt%)至約65重量百分比之SiO₂ 。在一些態樣中，SiO₂ 的量可在約45重量百分比至約60重量百分比、約45重量百分比至約55重量百分比、約45重量百分比至約50重量百分比、約50重量百分比至約55重量百分比、約50重量百分比至約60重量百分比、約50重量百分比至約65重量百分比、約55重量百分比至約60重量百分比、約55重量百分比至約65重量百分比、或約60重量百分比至約65重量百分比的範圍內。在一些態樣中，SiO₂ 的量可為約45重量百分比、約50重量百分比、約55重量百分比、約60重量百分比、或約65重量百分比。在進一步的實施方式中，SiO₂ 的含量可為約60重量百分比、約61重量百分比、約62重量百分比、約63重量百分比、或約65重量百分比。當SiO₂ 的量太低，如低於約40重量百分比時，失透性會增強，且變得難以獲得具有合適的耐衝擊性的結晶玻璃。當SiO₂ 的含量過高（例如，高於約70重量百分比）時，要獲得所需的晶體組合可能會很困難。此外，當SiO₂ 的量太高時，玻璃的熔融能力降低且黏度增加，因此玻璃的形成可能變得困難。

玻璃-陶瓷前驅物組成物可包含約14重量百分比至約28重量百分比的量之Al₂ O₃ 。在一些態樣中，Al₂ O₃ 的量可在約14重量百分比至約18重量百分比、約14重量百分比至約22重量百分比、約14重量百分比至約24重量百分比、約14重量百分比至約26重量百分比、約16重量百分比至約20重量百分比、約16重量百分比至約24重量百分比、約16重量百分比至約28重量百分比、約18重量百分比至約22重量百分比、約18重量百分比至約26重量百分比、約18重量百分比至約28重量百分比、約20重量百分比至約24重量百分比、約20重量百分比至約28重量百分比、或約24重量百分比至約28重量百分比的範圍內。在一些態樣中，Al₂ O₃ 的量可在約14重量百分比、約16重量百分比、約18重量百分比、約20重量百分比、約22重量百分比、約24重量百分比、或約28重量百分比的範圍內。在進一步實施方式中，Al₂ O₃ 的量可為約18重量百分比、約19重量百分比、約20重量百分比、或約21重量百分比。當Al₂ O₃ 的含量過低時，例如，低於約10重量百分比，則可增強失透性；當Al₂ O₃ 的含量過高（例如，高於約30重量百分比）時，要獲得所需的晶體組合可能會很困難。Al₂ O₃ 亦會增加玻璃的軟化點，從而減少玻璃的可成型性。

此玻璃-陶瓷前驅物組成物可包含TiO₂ 及ZrO₂ 作為成核劑。TiO₂ 組成物以約2重量百分比至約4重量百分比的量存在。在一些態樣中，TiO₂ 以約2重量百分比至約3.5重量百分比、約2重量百分比至約3重量百分比、約2重量百分比至約2.5重量百分比、約2.5重量百分比至約3重量百分比、約2.5重量百分比至約3.5重量百分比、約2.5重量百分比至約4重量百分比、約3重量百分比至約3.5重量百分比、約3重量百分比至約4重量百分比、或約3.5重量百分比至約4重量百分比的量存在。在進一步的實施方式中，TiO₂ 以約2重量百分比、約2.5重量百分比、約3重量百分比、約3.5重量百分比、或約4重量百分比的量存在。在其他態樣中，TiO₂ 以約2.3重量百分比、約2.4重量百分比、約2.5重量百分比、約2.6重量百分比、約2.7重量百分比、約2.8重量百分比、約2.9重量百分比、約3.0重量百分比、約3.1重量百分比、約3.2重量百分比、約3.3重量百分比、約3.4重量百分比、約3.5重量百分比、約3.6重量百分比、或約3.7重量百分比的量存在。

ZrO₂ 以約1重量百分比至約4.5重量百分比的量存在。在一些態樣中，ZrO₂ 是以約1重量百分比至約4重量百分比、約1重量百分比至約3.5重量百分比、約1重量百分比至約3重量百分比、約1重量百分比至約2.5重量百分比、約1重量百分比至約2重量百分比、約1重量百分比至約1.5重量百分比、約1.5重量百分比至約2重量百分比、約1.5重量百分比至約2.5重量百分比、約1.5重量百分比至約3重量百分比、約1.5重量百分比至約3.5重量百分比、約1.5重量百分比至約4重量百分比、約1.5重量百分比至約4.5重量百分比、約2重量百分比至約2.5重量百分比、約2重量百分比至約3重量百分比、約2重量百分比至約3.5重量百分比、約2重量百分比至約4重量百分比、約2重量百分比至約4.5重量百分比、約2.5重量百分比至約3重量百分比、約2.5重量百分比至約3.5重量百分比、約2.5重量百分比至約4重量百分比、約2.5重量百分比至約4.5重量百分比、約3重量百分比至約3.5重量百分比、約3重量百分比至約4重量百分比、約3重量百分比至約4.5重量百分比、約3.5重量百分比至約4重量百分比、約3.5重量百分比至約4.5重量百分比、或約4重量百分比至約4.5重量百分比的量存在。在一些態樣中，ZrO₂ 是以約1重量百分比、約1.5重量百分比、約2重量百分比、約2.5重量百分比、約3重量百分比、約3.5重量百分比、約4重量百分比、或約4.5重量百分比的量存在。在進一步的實施方式中，ZrO₂ 是以約2.1重量百分比、約2.2重量百分比、約2.3重量百分比、約2.4重量百分比，約2.5重量百分比、約3.5重量百分比、約3.6重量百分比、約3.7重量百分比、約3.8重量百分比、約3.9重量百分比、或約4重量百分比的量存在。ZrO₂ 除了作為成核劑的角色外，亦能增加玻璃-陶瓷製品對化學侵蝕的抵抗力。當ZrO₂ 含量過多時，液相線溫度升高，使玻璃組成物的熔融變得困難。此外，當ZrO₂ 的含量過高時，此材料可能無法溶解在玻璃組成物中，這可能在玻璃組成物中產生缺陷，且亦可能增加彈性模量。當ZrO₂ 的含量太低時，成核作用不足。較高的ZrO₂ 含量（>3.5重量百分比）有利於獲得具有高紅外透射度的乳白材料。

在本揭露內容的一些態樣中，存在於前驅物組成物中的TiO₂ 及ZrO₂ 的總合含量高於約4.5重量百分比。在本揭露內容的一些態樣中，存在於前驅物組成物中的TiO₂ 及ZrO₂ 的總合含量高於約5重量百分比。在一些實施方式中，TiO₂ 及ZrO₂ 的總合含量高於約6重量百分比、高於約7重量百分比、或高於約8重量百分比。在一些態樣中，TiO₂ 及ZrO₂ 的總合含量在約5重量百分比至約8.5重量百分比、約5重量百分比至約8重量百分比、約5重量百分比至約7重量百分比、約5重量百分比至約6重量百分比、約6重量百分比至約7重量百分比、約6重量百分比至約8重量百分比、約6重量百分比至約8.5重量百分比、約7重量百分比至約8重量百分比、約7重量百分比至約8.5重量百分比、或約8重量百分比至約8.5重量百分比的範圍內。在一些態樣中，TiO₂ 及ZrO₂ 的總含量為約5重量百分比、約5.5重量百分比、約6重量百分比、約6.5重量百分比、約7重量百分比、約7.5重量百分比、約8重量百分比、或約8.5重量百分比。在一些態樣中，TiO2及ZrO₂ 的總含量為約5.8重量百分比、約5.9重量百分比、約6.0重量百分比、約6.1重量百分比、約6.2重量百分比、約6.3重量百分比、約6.4重量百分比、或約6.5重量百分比。當TiO₂ +ZrO₂ 的含量過低（如低於4.5重量百分比）時，成核作用不足。

玻璃-陶瓷前驅物組成物進一步包含MgO，其含量為約4.5重量百分比至約12重量百分比、備選地為約5重量百分比至約12重量百分比。在一些態樣中，MgO以約4.5重量百分比至約10重量百分比、約4.5重量百分比至約8重量百分比、約4.5重量百分比至約7重量百分比、約4.5重量百分比至約6重量百分比、約4.5重量百分比至約6.5重量百分比、或約4.5重量百分比至約5重量百分比的量存在。在一些態樣中，MgO以約4.5重量百分比、約5重量百分比、約5.5重量百分比、約6重量百分比、或約6.5重量百分比的量存在。MgO可促進β-石英及尖晶石(spinel)結晶相的形成，因此在一些情況下，MgO的含量優選地為至少約5重量百分比。當MgO含量過高時，所形成的玻璃-陶瓷製品的透明度可能降低。

此玻璃-陶瓷前驅物組成物亦包含約0.1重量百分比至約4重量百分比的ZnO。在一些態樣中，ZnO的量在約0.1重量百分比至低於4重量百分比、約0.1重量百分比至約1重量百分比、約0.1重量百分比至約2重量百分比、約0.1重量百分比至約3重量百分比、約0.1重量百分比至約3.5重量百分比、約1重量百分比至約2重量百分比、約1重量百分比至約3重量百分比、約1重量百分比至約3.5重量百分比、約1重量百分比至約4重量百分比、約2重量百分比至約3重量百分比、約2重量百分比至約3.5重量百分比、約2重量百分比至約4重量百分比、或約3重量百分比至約4重量百分比的範圍內。在進一步實施方式中，ZnO的量為約1重量百分比、約1.5重量百分比、約2重量百分比、約2.5重量百分比、約3重量百分比、或約3.5重量百分比。當ZnO的量過高時，鋅尖晶石(gahnite)結晶相的形成會高於(favored over)β-石英結晶相的形成，由於本文將要提出的原因，這為不符需求的。如將在下面更詳細地論述的，根據本發明的組成物具有形成具有β-石英結晶相的玻璃-陶瓷製品的能力，此β-石英結晶相可基於加熱製程的參數進行調整。此外，ZnO亦能促進玻璃-陶瓷製品的耐化學性。

當存在時，額外組分CaO、P₂ O₅ 、B₂ O₃ 、及La₂ O₃ 以通常低於約5重量百分比的量存在。在一些態樣中，不存在CaO。在進一步的實施方式中，CaO是以高於0.1重量百分比至低於約5重量百分比、約0.1重量百分比至約4重量百分比、約0.1重量百分比至約3重量百分比、約0.1重量百分比至約2重量百分比、或約0.1重量百分比至約1重量百分比的量存在。在一些態樣中，不存在P₂ O₅ 。在進一步的實施方式中，P₂ O₅ 是以高於0.1重量百分比至低於約5重量百分比、約0.1重量百分比至約4重量百分比、約0.1重量百分比至約3重量百分比、約0.1重量百分比至約2重量百分比、或約0.1重量百分比至約1重量百分比的量存在。在一些態樣中，不存在B₂ O₃ 。在進一步的實施方式中，B₂ O₃ 是以高於0.1重量百分比至低於約5重量百分比、約0.1重量百分比至約4重量百分比、約0.1重量百分比至約3重量百分比、約0.1重量百分比至約2重量百分比、或約0.1重量百分比至約1重量百分比的量存在。在一些態樣中，不存在La₂ O₃ 。在進一步的實施方式中，La₂ O₃ 是以高於0.1重量百分比至低於約5重量百分比、約0.1重量百分比至約4重量百分比、約0.1重量百分比至約3重量百分比、約0.1重量百分比至約2重量百分比、或約0.1重量百分比至約1重量百分比的量存在。形成玻璃-陶瓷製品的組成物中的硼濃度為一種助熔劑，可添加此助熔劑以使黏度-溫度曲線不太陡峭，且降低了整個曲線，從而提高了玻璃的可成型性並軟化了玻璃。

根據本揭露內容的另一態樣，玻璃-陶瓷前驅物組成物可包含BaO。BaO備選地以高於0且低於約8重量百分比的量存在。在一些態樣中，BaO是以約0.1重量百分比至約8重量百分比、約1重量百分比至約8重量百分比、約1重量百分比至約6重量百分比、約1重量百分比至約4重量百分比、約1重量百分比至約3重量百分比、約2重量百分比至約8重量百分比、約2重量百分比至約6重量百分比、約2重量百分比至約4重量百分比、或約2重量百分比至約3重量百分比的量存在。在一些實施方式中，BaO是以約1重量百分比、約2重量百分比、約3重量百分比、約4重量百分比、約5重量百分比、約6重量百分比、約7重量百分比、或約8重量百分比的量存在。BaO可促進提高玻璃-陶瓷製品的透明度。

玻璃-陶瓷前驅物組成物備選地包含一或多種澄清劑（作為非限制性實例），如SnO₂ 、Sb₂ O₃ 、As₂ O₃ 、F^- 、及/或Cl^- （來自NaCl等）。當玻璃組成物中存在澄清劑時，澄清劑以低於約2重量百分比的量存在。在一些態樣中，澄清劑是以約0.1重量百分比至約2重量百分比、約0.1重量百分比至約1重量百分比、約0.1重量百分比至約0.5重量百分比、或約1重量百分比至約2重量百分比的量存在。當澄清劑的含量過大時，澄清劑可能進入玻璃結構並影響各種玻璃性能。然而，當澄清劑的含量過低時，玻璃可能難以形成。根據本揭露內容的一個態樣，用為澄清劑的SnO₂ 的量為高於0且低於約2重量百分比。

根據一個態樣，玻璃-陶瓷前驅物組成物不包含額外鹼金屬氧化物，因此大致上不含鹼金屬。載體或基板中的鹼金屬在半導體晶片的加工及/或儲存過程中有可能會遷移並污染晶片。

備選地，玻璃-陶瓷前驅物組成物可包含一或多種鹼金屬氧化物。鹼金屬氧化物可促進玻璃組成物的熔融，可降低200泊溫度，及/或可降低玻璃的軟化點。在一些態樣中，鹼金屬氧化物可能抵消軟化點的增加，而軟化點的增加可能在玻璃組成物中具較高濃度的SiO₂ 及/或Al₂ O₃ 時發生。若存在鹼金屬氧化物，如Li₂ O、Na₂ O、及K₂ O，則此鹼金屬氧化物通常以低於約5重量百分比的量存在。當存在時，一或多種鹼土金屬氧化物以低於約5重量百分比的量存在。在一些態樣中，一或多種鹼土金屬氧化物以高於0.1重量百分比至低於約5重量百分比、約0.1重量百分比至約4重量百分比、約0.1重量百分比至約3重量百分比、約0.1重量百分比至約2重量百分比、或約0.1重量百分比至約1重量百分比的量存在。

根據另一個態樣，玻璃-陶瓷前驅物在1600℃下具有200泊(P)的黏度。200泊溫度為玻璃具有200泊黏度的最低溫度，它指出熔融良好的玻璃的最低溫度。在一些態樣中，前驅物的200泊溫度在約1000℃至約1600℃、約1000℃至約1500℃、約1000℃至約1400℃、約1000℃至約1300℃、約1000℃至約1200℃、約1000℃至約1100℃、約1100℃至約1600℃、約1200℃至約1600℃、約1300℃至約1600℃、約1400℃至約1600℃、或約1500℃至約1600℃的範圍內。此玻璃-陶瓷前驅物可具有在約1425℃至約1444℃的範圍內的液相線溫度，其對應於液相線處的黏度在約1200 P至約1400 P的範圍內。在一些態樣中，液相線溫度在約1000℃至約1500℃、約1000℃至約1400℃、約1000℃至約1300℃、約1000℃至約1200℃、約1000℃至約1100℃、約1200℃至約1500℃、約1300℃至約1500℃、約1400℃至約1500℃、或約1400℃至約1450℃的範圍內。在一些態樣中，失透性的主要相可能為鋯石。

根據本發明的每種玻璃-陶瓷前驅物組成物可用於形成具有不同熱膨脹係數(CTE)值的玻璃-陶瓷製品，此熱膨脹係數(CTE)值在約20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 ，約20 x 10^-7 K^-1 至約150 x 10^-7 K^-1 、或約20 x 10^-7 K^-1 至約135 x 10^-7 K^-1 （包括中間CTE值）的範圍內。半導體製造商及在製造製程中使用半導體的製造商通常具有不同的CTE要求，此等要求因封裝平台及產品線而異，且在不同的製造地點與不同的製造商之間亦有所不同。本揭露內容的玻璃-陶瓷前驅物組成物可提供具有CTE值的玻璃-陶瓷製品，此CTE值可在加熱製程期間在CTE值範圍內定製或「調節」。本揭露內容的製品的CTE值的範圍通常與半導體封裝及相關工業中通常需要的CTE值重疊。根據本揭露內容，可使用單個玻璃-陶瓷前驅物組成物來提供具有可調節CTE值的玻璃-陶瓷製品，其中基於處理前驅物組成物的方式，藉由給定前驅物組成物的每個玻璃-陶瓷製品具有不同的CTE值。在此種方式中，並非為了滿足製造商就每個CTE可能有的要求而製備定製組成物，而是利用單個前驅物組成物，且客制化處理製程，以提供具有不同CTE值的製品來滿足各種製造要求。

備選地，玻璃-陶瓷製品具有的CTE範圍，是由從約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 的下限至約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 ，約55 x 10^-7 K^-1 至約150 x 10^-7 K^-1 、或約55 x 10^-7 K^-1 至約135 x 10^-7 K^-1 的上限所界定。下限及上限範圍界定了有用的數值範圍，在此數值範圍中可基於加熱製程中對玻璃-陶瓷前驅物的處理來調整玻璃-陶瓷製品的CTE。當此CTE數值範圍與半導體製造商要求的CTE值範圍重疊時，可使用單個玻璃-陶瓷前驅物組成物以滿足多種加工或產品要求。處理本揭露內容的每種玻璃-陶瓷前驅物組成物，以定製或調整由每種玻璃-陶瓷前驅物組成物所形成的玻璃-陶瓷製品的CTE。舉例而言，一個半導體製造商可能有兩條不同的半導體晶片產品線，例如，根據晶片的加工參數，下游加工要求及/或晶片的最終用途要求，每條產品線具有不同的CTE要求。與其為每個產品線混合單獨的前驅物批次，本揭露內容的玻璃-陶瓷前驅物組成物允許製備單個批次，且藉由改變玻璃-陶瓷前驅物的加熱製程，可從此單個批次形成滿足兩個產品線的CTE要求的玻璃-陶瓷製品。使用單一組成物，及備選地使用單個玻璃-陶瓷前驅物批次來生產具有不同CTE值的玻璃-陶瓷製品，可簡化製造製程，從而節省時間及成本。舉例而言，在多個產品線中使用相同的玻璃前驅物組成物時，與為每個產品線都需要唯一的組成物相比，可簡化採購、儲存、及製備工作。

此玻璃-陶瓷製品亦能具有高彈性模量，此彈性模量優選地高於80千兆帕斯卡(GPa)、備選地在約80 GPa至約100 GPa的範圍內、進一步備選地高於100 GPa。在一個態樣中，彈性模量為約80 GPa至約140 GPa、約80 GPa至約130 GPa、約80 GPa至約120 GPa、約80 GPa至約110 GPa、約80 GPa至約100 GPa、約80 GPa至約90 GPa、約90 GPa至約100 GPa、約90 GPa至約110 GPa、約90 GPa至約120 GPa、約90 GPa至約130 GPa、約90 GPa至約140 GPa、約100 GPa至約110 GPa、約100 GPa至約120 GPa、約100 GPa至約130 GPa、或約100 GPa至約140 GPa。在一些實施方式中，彈性模量為約80 GPa、約90 GPa、約100 GPa、約110 GPa、約120 GPa、約130 GPa、或約140 GPa。高彈性模量可降低製程中發生翹曲或彎曲的可能性，從而最大程度地降低損壞附著在此製品的元件（如當此製品被用作電子元件的載體基板時）的可能性。

具有在近紅外範圍內的波長的光可至少部分地穿透(transparent to)本揭露內容的玻璃-陶瓷製品。在一個態樣中，對於厚度低於約1毫米的製品，玻璃-陶瓷製品在1060奈米的波長下具有至少約75%的透光率。根據一個態樣，包含直接透射及漫透射二者的總光學透射度為至少75%。在一些態樣中，在約1060奈米至約2300奈米、約1060奈米至約2000奈米、約1060奈米至約1700奈米、約1060奈米至約1400奈米、或約1060奈米至約1200奈米之間的波長，總光學透射率為至少75%。在一些態樣中，在約1060奈米與2300奈米之間的波長，總透光率為約50%至約90%、約50%至約80%、約50%至約70%、約50%至約60%、約60%至約90%、約60%至約80%、約60%至約70%、約70%至約80%、約70%至約90%、或約80%至約90%之間。允許電磁光譜的近紅外區域中的光透射的玻璃-陶瓷製品，可用於利用雷射自基板剝離的半導體製程中。備選地，可見光至少能部分地穿透(transparent to)玻璃-陶瓷。

本揭露內容的玻璃-陶瓷製品的特徵在於，進一步具有基於加熱製程中的處理參數在作為主要相的β-石英與作為主要相的α-石英之間調整的結晶微觀結構。在一些態樣中，玻璃-陶瓷製品具有可在有β-石英相及無α-石英相、在有α-石英相及無β-石英相、及二者之間的α-石英相及β-石英的中間比值等條件之間調整的晶體微觀結構。根據另一個態樣，本發明的玻璃-陶瓷製品藉由α-石英結晶相與β-石英結晶相的比值範圍所界定，優選地，此範圍由約0.3：1的下限及約74：0的上限界定。在一些實施方式中，可在α-石英結晶相與β-石英結晶相之比值為約0.3:1、0.4:1、0.5:1、0.6:1、0.7:1、0.8:1、0.9:1、1:1、1.5:1、2:1、2.5:1、3:1、4:1、5:1、6:1、7:1、16:1、或更大、及介於兩者之間的中間比值之間，調整晶體微觀結構。在另一個態樣中，β-石英結晶相包含的鋁對矽的比值高於α-石英中存在的鋁對矽的比值。

備選地，玻璃-陶瓷製品可包含至少一種額外結晶相，如尖晶石及/或鋅尖晶石結晶相。額外結晶相以約8重量百分比至約21重量百分比的範圍存在。在一些態樣中，額外結晶相是以約0.1重量百分比至約21重量百分比、約0.1重量百分比至約15重量百分比、約0.1重量百分比至約10重量百分比、約0.1重量百分比至約8重量百分比、或約0.1重量百分比至約6重量百分比的範圍存在。可根據加熱製程中的參數來調整額外結晶相的量及特性。在一些實施方式中，玻璃-陶瓷製品可包含其他結晶相，其實例包含絹雲母石(srilankite)及方石英(cristobalite)。

用於製備根據本發明的玻璃-陶瓷製品的範例性玻璃-陶瓷前驅物組成物在下表1中示出。表1根據本揭露內容指出材料的組合及各自之量的範圍。表1中的玻璃-陶瓷前驅物組成物可包含如本文所述的本揭露內容的一個態樣的額外組分。表1：玻璃-陶瓷前驅物組成物

組分	量的範圍
SiO₂	約45重量百分比至約65重量百分比
Al₂ O₃	約14重量百分比至約28重量百分比
MgO	約4.5重量百分比至約12重量百分比
ZnO	約0.1重量百分比至約4重量百分比
TiO₂	約2重量百分比至約4重量百分比
ZrO₂	約3重量百分比至約4.5重量百分比

在一些態樣中，由表1的玻璃-陶瓷前驅物組成物製備之根據本揭露內容態樣的玻璃-陶瓷製品具有約20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 、約20 x 10^-7 K^-1 至約150 x 10^-7 K^-1 、或約20 x 10^-7 K^-1 至約135 x 10^-7 K^-1 的CTE，備選地CTE範圍是由從約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 的下限至約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 、約55 x 10^-7 K^-1 至約150 x 10^-7 K^-1 、或約55 x 10^-7 K^-1 至約135 x 10^-7 K^-1 的上限所界定，結合高於80 GPa（備選地在約80 GPa至約100 GPa、進一步備選地在約80 GPa至約140 GPa的範圍內）的彈性模量。

表1的玻璃-陶瓷前驅物組成物可用於形成根據本揭露內容的玻璃-陶瓷製品，此玻璃-陶瓷製品具有約20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 、約20 x 10^-7 K^-1 至約150 x 10^-7 K^-1 、或約20 x 10^-7 K^-1 至約135 x 10^-7 K^-1 的CTE，備選地CTE範圍是由從約20 x 10^-7 K^-1 的至約30 x 10^-7 K^-1 的下限與約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 、約55 x 10^-7 K^-1 至約150 x 10^-7 K^-1 、或約55 x 10^-7 K^-1 至約135 x 10^-7 K^-1 的上限所界定，結合高於80 GPa（備選地在約80 GPa至約100 GPa、進一步地備選地的在約80 GPa至約140 GPa的範圍內）的彈性模量，且對於厚度低於約1奈米的製品而言，進一步地結合在1060奈米的波長下至少約75%的透光率。

在一些態樣中，由表1的玻璃-陶瓷前驅物組成物製備之根據本揭露內容態樣的玻璃-陶瓷製品包含α-石英結晶相及/或β-石英結晶相，備選地，α-石英及β-石英結晶相藉由α-石英結晶相與β-石英結晶相的比值範圍界定，優選地是由約0.3：1的下限及約74：0的上限界定的範圍，結合以下至少一項特徵：約20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 、約20 x 10^-7 K^-1 至約150 x 10^-7 K^-1 、或約20 x 10^-7 K^-1 至約135 x 10^-7 K^-1 的CTE；由從約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 的下限至約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 、約55 x 10^-7 K^-1 至約150 x 10^-7 K^-1 、或約55 x 10^-7 K^-1 至約135 x 10^-7 K^-1 的上限所界定的CTE的範圍；高於80 GPa的彈性模量；在約80 GPa至約100 GPa的範圍內的彈性模量；高於約100 GPa的彈性模量；及/或對於厚度低於約1奈米的製品而言，在1060奈米的波長下至少為約75%的透光率。

本揭露內容的玻璃-陶瓷製品提供的CTE值的範圍促使了此等玻璃-陶瓷製品在各種不同的電子元件（如半導體、顯示器、與感應器）、及製造此等元件的製程中的使用。在一個態樣中，本揭露內容的玻璃-陶瓷製品可用作電子元件中的載體基板。載體基板是在電子元件生產製程中使用、但最終會被移除且不構成最終產品的一部分的臨時基板。舉例而言，本揭露內容的玻璃-陶瓷製品可在半導體封裝製程中用作半導體晶片的載體基板。在另一態樣中，本揭露內容的玻璃-陶瓷製品可用作電子元件中、仍為最終產品的一部分的基板。舉例而言，本揭露內容的玻璃-陶瓷製品可用作半導體封裝製程中的半導體晶片的基板。本揭露內容提供了具有可調節的CTE值範圍的玻璃-陶瓷製品，此些玻璃-陶瓷製品在形成電子元件的方法中都有用，其中玻璃-陶瓷製品用作不保留為最終產品的一部分的載體基板，以及玻璃-陶瓷製品用作形成最終產品的一部分的基板。

現在參照圖1，示出了根據本揭露內容的用於形成玻璃-陶瓷製品的方法10。本揭露內容的態樣中包含用於形成具有可調整的CTE的玻璃-陶瓷製品的方法，此些玻璃-陶瓷製品可用於多種電子元件中，其非限制性實例包含半導體、顯示器、及感應器。本揭露內容的方法總體上涉及在不改變組成物的組分的前提下，藉由調整加熱製程的參數來定製具有在一定值範圍內之CTE的玻璃-陶瓷製品。

方法10可包含形成玻璃-陶瓷前驅物的步驟12。形成玻璃-陶瓷前驅物的步驟包含以下步驟：混合原料，至少包含氧化物SiO₂ 、Al₂ O₃ 、TiO₂ 、ZrO₂ 、MgO、及ZnO，並根據本領域習知的玻璃熔融製程來熔融材料。為了改善玻璃的品質並限制條紋的形成，已發現執行玻璃的雙重熔化具有效率：在第一次熔化之後，將玻璃倒入水中。隨後重熔所獲得的碎玻璃。玻璃可藉由壓延、壓鑄、或澆鑄形成，隨後進行備選的退火製程。

隨後可對如此形成的玻璃-陶瓷前驅物進行加熱處理14以誘導結晶作用並形成玻璃-陶瓷製品。加熱製程14可被認為包含兩個階段：第一加熱階段16及第二加熱階段18。在一個態樣中，加熱製程14可為陶瓷化製程，其中第一加熱階段16為成核作用階段，第二加熱階段18為熱處理階段。

在第一加熱階段16期間，可將玻璃-陶瓷前驅物加熱至第一預定溫度並在預定的第一時間段內維持第一預定溫度。在第一加熱階段16期間的加熱可引起內部成核作用。第一預定溫度可在約600℃至約900℃、約600℃至約800℃、約700℃至約900℃、約700℃至約800℃、約800℃至約900℃、或約800℃的範圍內。第一時間段可在約60分鐘至約240分鐘、約60分鐘至約180分鐘、約60分鐘至約120分鐘、約120分鐘至約240分鐘、約120分鐘至約180分鐘、約120分鐘、或約240分鐘的範圍內。在第一加熱階段16之後，可根據第二加熱階段18處理玻璃-陶瓷前驅物。

在第二加熱階段18期間，可將玻璃-陶瓷前驅物加熱至第二溫度並在第二時間段內維持在第二溫度。可改變第二加熱階段18期間的溫度及/或第二時間段的持續時間，以調整玻璃-陶瓷製品最終產品的CTE。通常，在第二加熱階段18期間增加溫度及/或增長第二時間段，會增加所形成的玻璃-陶瓷製品的CTE。根據本揭露內容的一個態樣，第二加熱階段18期間的第二溫度高於第一加熱階段16期間的第一溫度。在一個實例中，在第二加熱階段18中的第二溫度高於950℃、高於1000℃、高於1100℃、在約950℃至約1200℃的範圍內、在約950℃至約1100℃的範圍內、或在約950℃至約1000℃的範圍內、在約1000℃至約1200℃的範圍內或在約1000℃至約1100℃的範圍內。在另一個態樣中，第二加熱階段18中的第二時間段高於45分鐘、高於60分鐘、在約45分鐘至約300分鐘的範圍內、在約45分鐘至約240分鐘的範圍內、約60分鐘至約300分鐘、或約60分鐘至約240分鐘的範圍內。

可結合第二加熱階段18的溫度及時間參數來選擇第一加熱階段16的溫度及時間參數，以在完成加熱製程14之後提供符合需求的CTE值。可選擇加熱製程14的參數，包含在第一加熱階段16及第二加熱階段18中的每一個中加熱前驅物的溫度及/或時間，利用相同的玻璃-陶瓷前驅物組成物來提供具有約20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 範圍內的各種不同CTE值的玻璃-陶瓷製品，備選地從約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 的下限至從約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 的上限範圍內的各種不同CTE值的玻璃-陶瓷製品。亦可選擇加熱製程14的參數，以利用相同的玻璃前驅物組成物提供具有一定範圍的α-石英晶體及/或β-石英晶體微觀結構含量的玻璃-陶瓷製品。

備選地，並非在單個晶圓上，而是在塊體上執行加熱製程14，且接著藉由線鋸將晶圓從塊上體切下。加熱塊體而非加熱單個晶圓可減少由於表面結晶作用與塊狀結晶作用之間的差異而可能發生翹曲的可能性。

方法10可在加熱製程14之後包含冷卻階段20。在一個態樣中，冷卻階段20可為被動製程，其中不再向樣本施加熱能，並允許樣本與環境溫度達到平衡。根據另一個態樣，冷卻階段20可為主動製程，此製程促進熱能從樣本的傳遞，如將樣本暴露於冷卻介質。備選地，控制冷卻階段20以促進β-石英結晶相至α-石英結晶相的均勻轉變。不均勻的相轉變會在樣本中引起較高的殘餘應力，從而可能致使樣本破裂或翹曲。根據一個態樣，藉由利用緩慢的冷卻速率或在發生轉變的溫度域內的溫度維持，可在冷卻階段20期間促進β-石英結晶相至α-石英結晶相的均勻轉變。

實例

以下實例描述了本揭露內容提供的各種特徵及優點，且絕非旨在限制本發明及所附申請專利範圍。

玻璃-陶瓷前驅物製備

範例性及比較實例的玻璃-陶瓷前驅物以下述相同的方式製備。混合原料以生產1公斤批次的前驅物玻璃。將混合物置於鉑坩堝中進行熔融和精煉；將混合物在1650℃熔化4小時。熔化後，將玻璃軋製成6奈米的厚度，並在760℃退火1小時。隨後如下所述處理所製備的前驅物樣本。

實例1

下面的表2示出了根據本揭露內容的範例性組成物1。表2：範例性組成物1

組分	量（重量百分比）	量（莫耳百分比）
SiO₂	62.45	69.39
Al₂ O₃	20.11	13.17
MgO	6.09	10.08
ZnO	2.48	2.04
BaO	2.22	0.97
TiO₂	2.65	2.04
ZrO₂	3.76	2.22
SnO₂	0.23	0.10
總和	99.99	100.00

使用組成物1形成如上所述的玻璃-陶瓷前驅物樣本，隨後根據下表3中所指出的加熱製程參數處理樣本。對樣本A-H進行如表3所指出的加熱製程，在本實例中可認為是陶瓷化製程。陶瓷化製程包含兩個加熱階段：第一加熱階段及第二加熱階段，在本實例中可將其視為成核作用階段及熱處理階段。在成核作用階段，將樣本加熱至第一溫度，並在指出的時間段內維持在第一溫度。在隨後的熱處理階段中，將樣本加熱至指定溫度並在指出的時間內維持在指定溫度。陶瓷化過程中的加熱速率為10℃/分鐘並以爐冷卻的速度冷卻。樣本經過陶瓷化製程之後的冷卻後，使用熱膨脹法量測了樣本A-H的CTE，並以跨25℃至260℃及25℃至300℃這兩個不同溫度範圍的平均值表示。表3：範例性組成物1樣本的處理製程及CTE值

樣本	陶瓷	CTE x 10^-7 K^-1 (25-260^o C)	CTE x 10^-7 K^-1 (25-300^o C)
成核作用	熱處理
A	無	無	26	27
B	2小時、800^o C	無	26	27
C	4小時、800^o C	無	26	27
D	2小時、800^o C	4小時，948^o C	37	36
E	2小時、800^o C	1小時、1000^o C	29	28
F	2小時、800^o C	90分鐘、1000^o C	58	55
G	2小時、800^o C	2小時、1000^o C	78	76
H	2小時、800^o C	4小時、1000^o C	100	100
I	2小時、800^o C	4小時、1025^o C	121	124
J	2小時、800^o C	4小時、1050^o C	131	136
K	2小時、800^o C	4小時、1080^o C	132	139
L	2小時、800^o C	4小時、1090^o C	131	135

再次參照表3，樣本A為未經成核作用或熱處理階段加熱的生玻璃樣本。對樣本B及C進行成核作用階段熱處理達所指出的時間，但不進行隨後的熱處理階段。如表3所展示，即使成核作用階段的時間增長，樣本A、B、及C的CTE也沒有變化。

樣本D到L展示了熱處理階段的溫度及持續時間對樣本CTE的影響。樣本D到L都按照相同的成核作用階段參數進行處理，但在隨後的熱處理階段中，每個樣本在不同的溫度及/或時間進行處理。樣本D展示，即使在熱處理製程中，在低於950℃的溫度下長時間加熱4小時，CTE僅顯示適度的增長。

基於熱處理階段的持續時間的增加及/或基於熱處理階段期間的溫度升高至1000℃或更高，顯示樣本E至L的CTE在大範圍內逐步增加。圖2說明了樣本E到H在1000℃的熱處理時間的影響。樣本E至H展示，隨著熱處理階段在1000℃的持續時間逐漸增加，CTE值在跨27 x 10^-7 K^-1 至100 x 10^-7 K^-1 的大範圍內逐漸增加。樣本I至L展示了隨著熱處理階段溫度升高至1000℃以上，CTE值會進一步增加。樣本A至L展示了基於陶瓷化製程期間中熱處理階段的參數，可由組成物1形成具有能在大範圍內（包含中間值）調整CTE的玻璃-陶瓷製品的能力。由組成物1展示的27 x 10^-7 K^-1 至135 x 10^-7 K^-1 的範例性範圍（包括中間值）與半導體封裝製程中通常需要的CTE值範圍重疊，從而提供了一種可定製的單個玻璃-陶瓷製品組成物以滿足一系列加工及產品要求。

實例2

對實例1的範例性組成物1的樣本E、G、及H執行XRD分析，結果示於下表4中。XRD分析是對使用Bragg-Brentano配置執行陶瓷化拋光後的樣本進行的。執行Rietveld分析，以決定α-石英結晶相及β-石英結晶相的各自的結晶相的量及鋁/矽比值。未量測殘留玻璃的量。表4：樣本E、G、及H的XRD分析

樣本	成核作用；熱處理	α-石英（鋁/矽比值）	β-石英（鋁/矽比值）	尖晶石及/或鋅尖晶石	絹雲母
E	2小時、800^o C；1小時、1000^o C	21.4重量百分比 (0.042)	64.4重量百分比 (0.379)	8重量百分比	6.3重量百分比
G	2小時、800^o C；2小時、1000^o C	49.4重量百分比 (0.02)	28.4重量百分比 (0.32)	15.3重量百分比	6.9重量百分比
H	2小時、800^o C；4小時、1000^o C	73.7重量百分比 (0.017)	0重量百分比	20.1重量百分比	6.2重量百分比

表4中的數據展示，隨著在1000℃下熱處理時間長度的增加，α-石英結晶相的量增加而β-石英結晶相的量減少。數據亦展示，隨著1000℃熱處理時間的增長，尖晶石及/或鋅尖晶石結晶相的量隨之增加。樣本E在1000℃的溫度下進行了1個小時的熱處理，展現出β-石英晶體主要相，其中含有次要的α-石英、尖晶石/鋅尖晶石、及絹雲母相。增加1000℃的熱處理時間會致使β-石英的量減少，而α-石英及尖晶石/鋅尖晶石相的量增加。數據亦展示，與β-石英結晶相中的鋁/矽相比（即，大量的「填充」），α-石英結晶相中的鋁/矽比值較低（即，少量填充）。

表3及表4中的數據展示，當1000℃下熱處理時間增加時觀察到樣本CTE的增加，與樣本中存在的β-石英結晶相減少伴隨α-石英結晶相增加二者間的關係。不受任何理論的束縛，據信樣本中α-石英的形成機制是基於包含組成物的組分及熱處理的參數等數個因素。據信TiO₂ 及ZrO₂ 作為成核劑，有利於β-石英固溶體的結晶作用。填充了結晶相，這意味著β-石英包含大量替代矽的鋁。為了保持電荷平衡，鎂填充了間隙空位。大量的「填充」會抑制通常在陶瓷化製程後的冷卻製程中發生的β-石英至α-石英的反轉。樣本E總體上與此結晶作用狀態相對應，其中亦包含少量的絹雲母石及鋅尖晶石。通常，以β-石英為主要相會獲得約30 x 10^-7 K^-1 的CTE。隨著熱處理階段的溫度及/或持續時間的增加，尖晶石(MgAl₂ O₄ )形成且β-石英晶體向純二氧化矽過渡，並耗盡了鋁及鎂。在冷卻期間富含二氧化矽的β-石英晶體轉變為α-石英。純α-石英的CTE為約150 x 10^-7 K^-1 。因此，從理論上講，由於熱處理階段的溫度升高及/或持續時間增長而發生的β-石英至α-石英的逐步反轉，至少部分地造成CTE的逐步增加。

現在參照圖3，展示了樣本E至H的（時間）長度變化與溫度的函數關係。從理論上講，每條曲線在300℃附近的斜率變化與α-石英至β-石英的相變有關。

實例4

本揭露內容的玻璃-陶瓷樣本進一步展現出對可見光的至少部分透明度。透射度量測是在1.3毫米厚的拋光樣本上執行的。圖4展示了實例1的範例性組成物1的樣本A（生玻璃）及樣本E、G、及H的透明度。每行中，底部的圖像已從下方照亮，以展示不透明性隨著樣本E至樣本H在1000℃處熱處理時間的增加而增加。

實例5

本揭露內容的玻璃-陶瓷樣本亦展現出紅外波長光的透射度。用配備有積分球的分光度計在1.3毫米厚的拋光樣本上執行透射度量測，以量測從約300奈米至約2500奈米波長的光的直接及漫射透射度。圖5顯示了樣本H的光透射度，此樣本H於熱處理製程中，在1000℃下加熱4小時。樣本H在約1060奈米或更大的波長處展示出至少75%的總透明度（漫射及直接二者）。如實例4的圖4所示，樣本H為樣本E至G中最不透明的，因此可預期樣本E至G展現出相似的（即使不為更高的）光學透射度。對光譜的紅外部分（尤其是在近紅外範圍內）之電磁輻射的高透明度可用於利用雷射將基板剝離的半導體封裝製程。在約1060奈米的波長下，至少約75%的透明度總體上可滿足雷射剝離製程的要求。

實例6

使用具有約0.5立方公分的體積，量測由組成物1形成的玻璃-陶瓷前驅物的液相線溫度。碎片的處理如下：將樣本引入已預熱至1550℃的爐中；將樣本在1550℃加熱30分鐘；以10℃/分鐘的速度降低爐溫至測試溫度；將爐在測試溫度下保持17小時；及以空氣淬火樣本。

使用光學顯微鏡研究了晶體的存在，且溫度範圍和相關的黏度範圍顯示（樣本為）液體形式。最高溫度對應於沒有觀察到晶體的最低測試溫度；最低溫度對應於觀察到晶體的最高測試溫度。亦決定了在液相線溫度下失透的結晶相的性質。

組成物1的玻璃-陶瓷前驅物展現在1600℃時的黏度為200泊，液相線溫度在約1425℃至約1444℃的範圍內，其對應於在液相線處在約1200泊至約1400泊的範圍內的黏度。組成物1的玻璃-陶瓷前驅物的主要相是鋯石。

實例7

下表5示出了根據本發明的額外範例性組成物2、3、及4。為了論述的目的，顯示出了組成物1及組成物2至4之間的差異。使用組成物2、3、及4以類似於上文實例1中關於組成物1所述的方式製得玻璃-陶瓷前驅物樣本及玻璃-陶瓷製品。如上文實例1中所述（方式）決定使用組成物2至4形成的玻璃-陶瓷製品的CTE。如上文實例3及4中所述（方式）分別決定由組成物2至4形成的製品的晶體微觀結構及光學透射度特性。

根據陶瓷化製程，由每種範例性組成物1至5製成製品，包含在成核作用階段在800℃下加熱2小時，隨後進行表5所指出的熱處理階段。表5：範例性組成物1至5

	組成物1（重量百分比）	組成物2（重量百分比）	組成物3（重量百分比）	組成物4（重量百分比）	組成物5（重量百分比）
SiO₂	62.45	62.79	60.30	60.14	64.24
Al₂ O₃	20.11	20.22	19.42	19.37	20.69
K₂ O	--	--	--	--
MgO	6.09	6.13	4.70	5.87	6.27
ZnO	2.48	2.49	2.4	1.19	2.55
BaO	2.22	2.23	6.66	2.14	1.4
TiO₂	2.65	3.67	2.35	2.34	2.5
ZrO₂	3.76	2.23	3.95	3.94	2.11
Y₂ O₃	--	--	--	--
La₂ O₃	--	--	--	4.78
P₂ O₅	--	--	--	--
SnO₂	0.23	0.23	0.22	0.22	0.24
總和	99.99	99.99	100.00	100.00	100.00
熱處理	4小時、1000^o C	4小時、1060^o C	4小時、1000^o C	4小時、1000^o C	4小時、1050^o C
CTE(25-300^o C)	100 x 10^-7 K^-1	129 x 10^-7 K^-1	65 x 10^-7 K^-1	58 x 10^-7 K^-1	90 x 10^-7 K^-1
光學特性	乳白色	不透明	不透明	不透明	不透明

組成物2與組成物1的不同之處在於，TiO₂ 的含量增加而ZrO₂ 的含量減少，而TiO₂ 及ZrO₂ 的總含量保持在5重量百分比以上。儘管組成物2產生的玻璃-陶瓷製品不透明，但CTE較高，這指出可在較大範圍內（例如，藉由調整熱處理製程步驟）調整CTE以滿足特定的CTE要求。因此，組成物2可用於需要較大CTE範圍且不要求透明度的製程中。

組成物3說明了與組成物1相比減少MgO量，同時將ZnO含量保持在約0.1重量百分比至約4重量百分比的優選範圍內的效果。組成物3生產的玻璃-陶瓷製品不透明，其CTE值比組成物1低。然而，組成物3仍提供了一定範圍的CTE值，可根據加工要求在此範圍內定製玻璃-陶瓷製品。

組成物4說明了向此組成物中添加稀土氧化物的效果。La₂ O₃ 在組成物4中的存在會產生不透明的玻璃-陶瓷製品，且與組成物1相比具有相對低的CTE值。儘管此範圍比組成物1的範圍小，然而，組成物4的玻璃-陶瓷製品確實展示了一定範圍的CTE值。因此，組成物4可用於在較小範圍的CTE（高達約58 x 10^-7 K^-1 ）即為足夠的製程中，提供可定製的CTE。

組成物4與經過類似處理的組成物1相比，在1000℃下熱處理4小時後，在主結晶相中同時顯示α-石英及β-石英，在沒有β相的情況下，展現α-石英為主要結晶相，尖晶石為次要結晶相。從理論上講，即使經過較長時間的熱處理，與組成物1相比，組成物4展現出的CTE範圍較小（的原因），部分與β-石英相的存在有關。將組成物4的樣本在1050℃下處理4小時後，CTE值會進一步增加(143 x 10^-7 K^-1 )。在此高溫處理下，除了方石英結晶相的存在外，組成物4的樣本亦展現出α-石英含量的進一步增加及β-石英含量的下降。

組成物5顯示出相對較低量的TiO₂ +ZrO₂ 。在1050℃的溫度下進行熱處理後，組成物5會產生具有相對較高CTE的不透明玻璃陶瓷(90 x 10^-7 K^-1 )。

在一些實施例中，組成物1在1650℃下以較大量（如批次量為68公斤）熔融，隨後在740℃下退火。如下表所指出，將所得的玻璃碎片在不同條件下進行熱處理。以10℃/分鐘執行加熱。在陶瓷化之後執行XRD及CTE量測，結果顯示於下表6中。表6

實例	A’	B’	C’	D’
成核作用溫度	2小時 800°C	2小時 820°C	2小時 770°C	2小時 770°C
維持高溫	1小時 1000°C	1小時 1000°C	1小時 1000°C	8小時 1000°C
CTE(10^-7 K^-1 ) 25-300°C	76	38	27	82
XRD		低結晶作用量；主要相：尖晶石/鋅尖晶石及 α-石英	主要相：β-石英固溶體次要相：α-石英，鋅尖晶石，TiZrO₄	主要相： α-石英，次要相：鋅尖晶石，β-石英固溶體：

結果顯示，成核作用溫度對玻璃-陶瓷的結晶作用有很大的影響，並且在約770℃至約800℃的溫度範圍內發生了改善的成核作用。在820℃下的成核作用（實例C'）獲致具有大量殘留玻璃（低結晶作用量）的材料。

實例A'及C'的比較顯示，（在770至800℃範圍內的）成核作用溫度對結晶作用動力學造成影響。在800℃下成核的實例A'的CTE為76 10^-7 K^-1 ，這表示玻璃-陶瓷已經含有大量的α-石英，而在770℃下成核的實範例C'則含有β-石英固溶體作為（與低CTE相關的）主要結晶相。在最後一種情況下，在高溫下維持更長的時間可實現更高的α-石英轉變率，並提高CTE（實例D'）。

從組成物1獲得的玻璃還用於機械測試。準備了直徑為32毫米、厚度為3毫米的拋光樣本，並按照以下循環進行了熱處理：800℃下2小時+1000℃下1.5小時（加熱速率：10℃/分鐘，冷卻率：1℃/分鐘）。玻璃-陶瓷的機械效能藉由環測試上的環來量測。此測試評估了雙軸彎曲強度。破壞兩個系列的樣本：(1)製成的樣本及(2)-熱處理後重新拋光的樣本，以去除表面。對於每種條件，至少要破壞十個樣本。結果在下表中提出。記述了對應於失效時強度的威布爾模量及尺度參數。威布爾模量對應於失效概率的63.2%。表7

樣本	製成的樣本	拋光的樣本
威布爾模量	315 MPa	98 MPa
斜率	4	4

「製成的」樣本的威布爾模量比重新拋光的樣本高得多。不受理論的束縛，發明者相信表面與塊體之間存在結晶作用差異，其中β-石英固溶體的表面的結晶作用比塊體的結晶作用豐富，更多的β-石英固溶體的表面轉化為α-石英。因此，表面的CTE較低，從而在表面上引起壓縮應力，從而致使威布爾模量增加。

實例8

下表8示出了比較玻璃-陶瓷製品的組成物，比較實例1至4。為了論述的目的，顯示出了範例性組成物1與比較實例1至4之間的差異。玻璃-陶瓷前驅物樣本及玻璃-陶瓷製品以與上文實例1中與範例性組成物1類似的方式形成。如上文實例1中所述（方式）決定使用比較實例1至4形成的玻璃-陶瓷製品的CTE。如以上實例3及4中所述（方式）分別決定由比較實例1至4形成的製品的晶體微觀結構及光學透射度特性。

每種陶瓷物品的陶瓷化製程皆為按照如此方法進行的，包含在成核作用階段在800℃下加熱2小時，隨後進行表8所指出的熱處理。表8：範例性組成物1及比較實例1至4

	範例性組成物1（重量百分比）	比較實例1（重量百分比）	比較實例2（重量百分比）	比較實例3（重量百分比）	比較實例4（重量百分比）
SiO₂	62.45	61.68	61.97	58.87	59.05
Al₂ O₃	20.11	19.87	19.96	18.96	19.02
K₂ O	--	--	--	--	--
MgO	6.09	4.81	6.05	5.75	5.76
ZnO	2.48	4.9	2.46	2.34	2.35
BaO	2.22	2.19	2.20	2.09	2.10
TiO₂	2.65	2.62	1.21	2.3	--
ZrO₂	3.76	3.71	5.93	3.86	3.87
Y₂ O₃	--	--	--	5.61	--
La₂ O₃	--	--	--	--	--
P₂ O₅	--	--	--	--	7.64
SnO₂	0.23	0.23	0.23	0.22	0.22
總和	99.99	100.01	100.01	100.00	100.00
熱處理	4小時、1000^o C	4小時、1000^o C	4小時、1000^o C	4小時、1000^o C	4小時、1000^o C
CTE(25-300^o C)	100 x 10^-7 K^-1	36 x 10^-7 K^-1	*	34 x 10^-7 K^-1	34 x 10^-7 K^-1
光學特性	乳白色	乳白色	白色不透明/批次石頭	不透明	乳白色

*由於較差的ZrO₂ 溶解度，所以無法量測CTE。

比較實例1示出了ZnO量的增加對所形成的玻璃-陶瓷製品的特性的影響。ZnO的量幾乎為範例性組成物1中的兩倍，並超出了約0.1重量百分比至約4重量百分比的優選範圍。比較實例1的玻璃-陶瓷製品的CTE僅為36 x 10^-7 K^-1 ，而當對範例性組成物1進行類似的熱處理製程時，範例性組成物1的CTE值為100 x 10^-7 K^-1 。比較實例1的低CTE值無法提供合適的數值範圍，在此數值範圍中無法提供大範圍的可定製CTE值，從而無法滿足各種CTE製程要求。

比較實例2說明了與範例性組成物1相比增加過多ZrO₂ 的量的效果。比較實例2展現出ZrO₂ 溶解性較差且無法獲得CTE值。

比較實例3中Y₂ O₃ 的存在產生了不透明且CTE值非常低的玻璃-陶瓷製品。比較實例3與範例性組成物1相比所展現的低CTE值，顯示比較實例3並不適用於定製化。比較實例3顯現β-石英為主要相，與被類似（方式）處理的組成物1相比，比較實例3的特徵在於α-石英主結晶相及尖晶石次要結晶相，而沒有β相。從理論上講，比較實例3與組成物1相比所展現的低CTE值，即使在較長時間的熱處理後，仍然與比較實例3中存在β-石英晶體主要相相關。將比較實例3的樣本在甚至更高的1050℃的溫度下加熱4小時，可生產具有CTE值為35 x 10^-7 K^-1 的樣品，與在1000℃下加熱的比較實例3之樣本相比這只是微不足道的增加。相反，當熱處理溫度從1000℃增加到1050℃時，由組成物1製成的樣本展現的CTE值增加了36 x 10^-7 K^-1 。

比較實例4展示了不存在TiO₂ 及添加P₂ O₅ 對玻璃-陶瓷製品的特性的影響。比較實例4生產乳白色且具有非常低的CTE值的玻璃-陶瓷製品。比較實例4亦展示了玻璃狀的微觀結構。

本揭露內容包含以下非限制性態樣：

根據本揭露內容的第一態樣，玻璃-陶瓷製品包含具有玻璃-陶瓷組成物的製品，此組成物包含：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約4.5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（按重量計）；其中製品包含在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之約為20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 的熱膨脹係數(CTE)。

根據第一態樣的玻璃-陶瓷製品，其中TiO₂ 及ZrO₂ 的總量高於約5重量百分比。

根據第一態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，特徵在於，在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之、由從下限至上限界定且包含下限與上限之間的中間值的熱膨脹係數(CTE)範圍，且此外其中下限為約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 ，且上限為約55 x 10^-7 K^-1 至約x 10^-7 K^-1 。

根據第一態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，可進一步包含在1060奈米的波長下量測通過具有約1毫米或更薄的厚度的樣本時，至少約75%的透光率。

根據第一態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，其中此製品進一步包含約80 GPa至約140 GPa的彈性模量。

根據第一態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，可包含高於0%至約8%（按重量計）的BaO。

根據第一態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，可包含高於0%至約2%（按重量計）的SnO₂ 。

根據第一態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，可進一步包含一或多個選自由以下各者所組成之群組的添加劑：SnO₂ 、CaO、BaO、P₂ O₅ 、B₂ O₃ 、及鹼金屬氧化物。備選地，一或多種添加劑以約5%或更少（按重量計）存在於組成物中。

根據第一態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，其中組成物大致上不含鹼金屬。

根據第二態樣，一種電子元件包含基板，此基板包含根據第一態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品。

根據本揭露內容的第三態樣，玻璃-陶瓷製品包含具有玻璃-陶瓷組成物的製品，此組成物包含：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約4.5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（按重量計）；其中此製品進一步包含β-石英結晶相及α-石英結晶相中的至少一種。

根據第三態樣的玻璃-陶瓷製品，其中TiO₂ 及ZrO₂ 的總量高於約5重量百分比。

根據第三態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，特徵在於α-石英結晶相及β-石英結晶相的比值範圍，此比值範圍由約0.3：1的下限及約74：0的上限所界定。

根據第三態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，進一步特徵在於至少一種額外結晶相，此額外結晶相包括尖晶石結晶相及鋅尖晶石結晶相中的至少一種，且此外其中至少一種額外結晶相以自約8%至約21%（按重量計）存在。

根據第三態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，特徵亦進一步在於，在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之、由從下限至上限界定的熱膨脹係數(CTE)範圍，且此外其中下限為約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 ，且上限為約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 。

根據第三態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，可進一步包含在1060奈米的波長下量測之通過具有約1毫米或更薄的厚度的樣本時，至少約75%的透光率。

根據第三態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，其中組成物進一步包含一或多個選自由以下各者所組成之群組的添加劑：SnO₂ 、CaO、BaO、P₂ O₅ 、B₂ O₃ 、及鹼金屬氧化物。備選地，一或多種添加劑以約5%或更少（按重量計）存在於組成物中。

根據第三態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品，其中組成物大致上不含鹼金屬。

根據第四態樣，一種電子元件包含基板，其中基板包含根據第三態樣或任何中間態樣的玻璃-陶瓷製品。

根據第五態樣，一種製造玻璃-陶瓷製品的方法包含形成具有以下組成的玻璃-陶瓷前驅物之步驟：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（按重量計）；及加熱玻璃-陶瓷前驅物以形成玻璃-陶瓷製品，其中製品可包含在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之約為20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 的熱膨脹係數(CTE)。

根據第五態樣的玻璃-陶瓷製品，其中TiO₂ 及ZrO₂ 的總量高於約5重量百分比。

根據第五態樣或任何中間態樣的方法，其中此製品的進一步特徵在於，在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之、由從下限至上限界定的熱膨脹係數(CTE)範圍，且此外其中下限為約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 ，且上限為約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 。

根據第五態樣或任何中間態樣的方法，其中加熱玻璃-陶瓷前驅物的步驟包含以下步驟：在第一溫度下將玻璃-陶瓷前驅物加熱第一時間段，隨後在第二溫度下將玻璃-陶瓷前驅物加熱第二時間段。

根據第五態樣或任何中間方態樣的方法，其中第二時間段至少部分地基於，形成具有在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之具有約20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 的熱膨脹係數(CTE)的玻璃-陶瓷製品。

根據第五態樣或任何中間態樣的方法，其中第二溫度高於第一溫度。

根據第五態樣或任何中間態樣的方法，其中第二溫度為約950℃至約1200℃。

根據第五態樣或任何中間態樣的方法，其中第二時間段為約45分鐘至約300分鐘。

根據第五態樣或任何中間態樣的方法，其中此製品包含在1060奈米的波長下量測之通過具有約1毫米或更薄的厚度的樣本時，至少約75%的透光率。

根據第五態樣或任何中間態樣的方法，其中此製品包含約80 GPa至約140 GPa的彈性模量。

根據本揭露內容的第六態樣，一種玻璃-陶瓷製品的製造方法包含以下步驟：形成具有以下組成的玻璃-陶瓷前驅物：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO（按重量計）；及加熱玻璃-陶瓷前驅物以形成玻璃-陶瓷製品，其中製品包含β-石英結晶相及α-石英結晶相中的至少一種。

根據第六態樣的玻璃-陶瓷製品，其中TiO₂ 及ZrO2的總量高於約5重量百分比。

根據第六態樣或任何中間態樣的方法，其中製品的特徵進一步在於α-石英結晶相與β-石英結晶相的比值範圍，此比值範圍由約0.3：1的下限及約74：0的上限所界定。

根據第六態樣或任何中間態樣的方法，其中製品的特徵在於至少一種額外結晶相，此額外結晶相包含尖晶石結晶相及鋅尖晶石結晶相中的至少一種，且此外其中至少一種額外結晶相以自約8%至約21%（按重量計）存在。

根據第六態樣或任何中間態樣的方法，其中製品的進一步特徵在於，在跨25℃至300℃的溫度範圍內所量測之、由從下限至上限界定的熱膨脹係數(CTE)範圍，且此外，其中下限為約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 ，且上限為約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 。

根據第六態樣或任何中間態樣的方法，其中加熱玻璃-陶瓷前驅物的步驟包含以下步驟：在第一溫度下將玻璃-陶瓷前驅物加熱第一時間段，隨後在第二溫度下將玻璃-陶瓷前驅物加熱第二時間段。備選地，第二時間段至少部分基於，形成具有β-石英結晶相及α-石英結晶相中的至少一種的玻璃-陶瓷製品。

根據第六態樣面或任何中間態樣的方法，其中第二溫度高於第一溫度。

根據第六態樣或任何中間態樣的方法，其中第二溫度為約950℃至約1200℃。

根據第六態樣或任何中間態樣的方法，其中第二時間段為約45分鐘至約300分鐘。

根據第六態樣或任何中間態樣的方法，其中此製品包含在1060奈米的波長下量測之通過具有約1毫米或更薄的厚度的樣本時，至少約75%的透光率。

根據第六態樣或任何中間態樣的方法，其中此製品包含約80 GPa至約140 GPa的彈性模量。

可在大致上不背離揭露內容的精神及各種原理的情況下，對上述變化進行變體及修改。所有此等修改及變體旨在包含在此揭露內容的範圍內，並由所附申請專利範圍保護。

10:方法 12~20:步驟

圖1為根據本揭露內容的態樣，描述了形成玻璃-陶瓷製品的方法的流程圖；

圖2為根據本揭露內容的態樣，四種玻璃-陶瓷製品的熱膨脹係數(CTE)值相對於熱處理時間的關係圖；

圖3為根據本揭露內容的態樣，於加熱製程中，在熱處理階段中受到不同時間段處理的玻璃-陶瓷製品的玻璃-陶瓷製品長度變化相對於溫度的關係圖；

圖4為一系列照片，示出了根據本揭露內容的態樣，未處理的生玻璃樣本及根據本揭露內容的加熱方法處理的玻璃-陶瓷製品的透明度；及

圖5為根據本揭露內容的態樣，玻璃-陶瓷製品的透射度百分比數相對於電磁輻射的波長的關係圖。

國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無

10:方法

12~20:步驟

Claims

一種玻璃-陶瓷製品，包括：一種具有一玻璃-陶瓷組成物的製品，該組成物包括：自約45%至約65%的SiO₂ ，自約14%至約28%的Al₂ O₃ ，自約2%至約4%的TiO₂ ，自約3%至約4.5%的ZrO₂ ，自約4.5%至約12%的MgO，及自約0.1%至約4%的ZnO(以氧化物的重量計)；其中該製品包括在跨自25℃至300℃的一溫度範圍內量測之約為20 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 的一熱膨脹係數(CTE)。
如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該製品的特徵在於，在跨至25̊C至300̊C的一溫度範圍內所量測之、由從一下限至一上限界定且包含該下限與該上限之間的中間值的一熱膨脹係數(CTE)範圍，且此外其中該下限為約20 x 10^-7 K^-1 至約30 x 10^-7 K^-1 ，且該上限為約55 x 10^-7 K^-1 至約160 x 10^-7 K^-1 。
如請求項1或2所述之玻璃-陶瓷製品，其中該製品進一步包括至少下列一個：在1060奈米的一波長下量測之通過具有約1毫米或更薄的一厚度的一樣本時，至少約75%的一透光率；以及約80 GPa至約140 GPa之一彈性模量。
如請求項1或2所述之玻璃-陶瓷製品，其中該組成物進一步包括一或多個選自由以下各者所組成之群組的添加劑：SnO₂ 、CaO、BaO、P₂ O₅ 、B₂ O₃ 、及鹼金屬氧化物。
如請求項1所述之玻璃-陶瓷製品，其中該製品進一步特徵在於β-石英結晶相及α-石英結晶相中的至少一種。
如請求項5所述之玻璃-陶瓷製品，其中該製品的特徵在於α-石英結晶相及β-石英結晶相的比值範圍，該等比值範圍是由約0.3：1的一下限及約74：0的一上限所界定。
如請求項5或6所述之玻璃-陶瓷製品，其中該製品的進一步特徵在於至少一種額外結晶相，該結晶相包括一尖晶石結晶相及一鋅尖晶石結晶相中的至少一種，且此外其中該至少一種額外結晶相以自約8%至約21%存在（以氧化物的重量計）。
如請求項5或6所述之玻璃-陶瓷製品，其中每個該β-石英結晶相及該α-石英結晶相包含鋁與矽的一比值，該β-石英結晶相中的該比值高於該α-石英結晶相中的該比值。
如請求項1或2所述之玻璃-陶瓷製品，其中該組成物大致上不含鹼金屬。
一種電子元件，包括：一基板，該基板包括請求項1至9中任一項所述之玻璃-陶瓷製品。