TW202209927A - 具有貫通孔的玻璃基板製造方法及顯示裝置製造方法 - Google Patents

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羽鳥宏𨺓
森本悠介
大山陽照
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Abstract

本發明的課題是在於提供一種形成有貫通孔的薄型的玻璃基板的製造方法。 其解決手段，本發明的具有貫通孔的玻璃基板的製造方法是包含凹部形成步驟及薄型化步驟。凹部形成步驟是在板厚比玻璃基板更厚的玻璃母材(100)的第1主面(20)中，在貫通孔形成預定區域形成凹部(26)的工程。薄型化步驟是以凹部(26)會貫通至與第1主面(20)對向的第2主面(22)之方式蝕刻玻璃母材(100)的第2主面(22)的工程。

Description

具有貫通孔的玻璃基板製造方法及顯示裝置製造方法
本發明是關於形成有貫通孔的薄型玻璃基板及顯示裝置的製造方法。
近年來，在玻璃基板形成微細孔的方法盛行研究。作為形成有貫通孔的玻璃基板的用途，有中介層(Interposer)基板。中介層基板是用以安裝半導體晶片等的IC晶片的基板。玻璃中介層是具有比以往的矽基板等的中介層基板更放熱性高等的優點，因此近年來被積極地採用。
又，作為具有貫通孔的玻璃基板的其他的用途，有液晶面板。藉由在作為陣列基板使用的玻璃基板形成貫通孔，可在陣列基板直接配置IC晶片，液晶面板的窄框緣化成為可能(例如參照專利文獻1)。
作為在玻璃基板形成貫通孔的方法，有組合雷射處理與蝕刻處理的方法(例如參照專利文獻2)。可對玻璃基板照射雷射，形成貫通孔，或在玻璃基板的內部形成改質區域之後蝕刻玻璃基板，藉此形成貫通孔。 先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2018-017984 專利文獻2：日本特開2016-049542
(發明所欲解決的課題)
然而，在300μm以下的板厚的薄型玻璃基板形成貫通孔時，玻璃基板的處理困難。這是因為薄型玻璃基板的強度低，所以在貫通孔的形成製程或後工程的成膜製程等中有破損的情形。玻璃基板或液晶面板的製造是使用大型基板較為製造效率佳的情形多，但薄型玻璃基板是如前述般處理難，因此不得不使用小型的玻璃基板。
並且，在對液晶面板的貫通孔的形成中進行蝕刻處理，在貫通孔的形成時恐有蝕刻液侵入至液晶面板的內部之虞。又，若蝕刻液侵入至液晶面板內部，則薄膜電晶體或液晶會汚損，因此需要形成保護層等的製程。所以，製造製程會變更複雜。
本發明的目的是在於提供一種形成有貫通孔的玻璃基板的製造方法及顯示裝置的製造方法。 (用以解決課題的手段)
本發明的具有貫通孔的玻璃基板的製造方法是包含凹部形成步驟及薄型化步驟。凹部形成步驟是在板厚比玻璃基板更厚的玻璃母材的第1主面中，在貫通孔形成預定區域形成凹部的工程。薄型化步驟是以凹部會貫通至與第1主面對向的第2主面之方式蝕刻玻璃母材的第2主面的工程。
此製造方法是在玻璃母材在一方的主面形成有底孔的凹部之後，將玻璃母材的另一方的主面薄型化至凹部貫通為止，藉此形成貫通孔。由於使用板厚比應製造的玻璃基板的目標板厚更厚的玻璃母材，所以在製造製程中玻璃母材破損的情形會被防止。又，由於在蝕刻處理形成貫通孔，因此玻璃基板的主面及貫通孔內的微小的傷也可使消失。
又，包括：在薄型化步驟之前，形成至少被覆凹部的保護層之基板處理步驟為理想。進一步，前述薄型化步驟是以保護層會露出於第2主面側的方式進行蝕刻處理。藉由在薄型化步驟之前，以保護層被覆凹部，凹部的尺寸在薄型化步驟的蝕刻中變化的情形會被防止，貫通孔的尺寸控制容易。凹部的被覆是只要在第1主面上設置保護層，或在凹部內充填對於蝕刻液具有耐性的物質即可。又，在此的露出是意思可從第2主面側確認保護層。
又，凹部形成步驟是包括改質步驟及蝕刻步驟為理想。改質步驟是形成具有容易以蝕刻液來從前述第1主面蝕刻至預定的深度的性質的改質區域的工程。蝕刻步驟是蝕刻改質區域的工程。藉由在形成改質區域之後蝕刻，可形成微細且孔徑在深度方向幾乎無變化的凹部。
又，本發明的顯示裝置的製造方法是包括凹部形成步驟、導電層形成步驟、積層步驟及薄型化步驟。另外，本發明的顯示裝置是具有玻璃基板及與玻璃基板對向的對向基板。凹部形成步驟是在玻璃基板的第1主面形成凹部的工程。導電層形成步驟是至少在凹部形成導電層的工程。層疊步驟是在導電層形成步驟之後，以玻璃基板的第1主面會與對向基板對向的方式貼合玻璃基板與對向基板的工程。薄型化步驟是以導電層會露出於玻璃基板的第2主面側之方式蝕刻玻璃基板的工程。 [發明的效果]
若根據此發明，則可提供一種形成有貫通孔的玻璃基板的製造方法及顯示裝置的製造方法。
由此開始利用圖面來說明有關本發明之一實施形態的玻璃基板的製造方法。圖1(A)及圖1(B)是表示本發明之一實施形態的玻璃基板10的構成的圖。玻璃基板10是具備複數的貫通孔12的玻璃中介層基板。玻璃基板10是可使用鈉鈣玻璃、硼矽酸鹽玻璃、無鹼玻璃、矽酸鋁玻璃等的各種玻璃基板。玻璃基板10的尺寸是不被特別加以限定，例如縱橫為100~920mm程度，板厚為50~300μm程度設定。
貫通孔12是被形成為從玻璃基板10的第1主面20貫通至第2主面22的微細孔。貫通孔12是在玻璃基板10的全域矩陣狀地形成，但貫通孔12的形成位置是不被特別加以限定。貫通孔12的孔徑是被調整成20~300μm程度。貫通孔12是如圖1(B)所示般，在玻璃基板10的板厚方向幾乎均一的孔徑，為平面視大略圓形形狀。
由此開始說明玻璃基板10的製造方法。玻璃基板10的製造方法是包含凹部形成步驟及薄型化步驟。凹部形成步驟是在玻璃母材100的第1主面20形成有底孔的凹部的工程。玻璃母材100是成為玻璃基板10的矩形狀的玻璃板，選擇板厚至少比玻璃基板10更厚者。玻璃母材100的板厚是300~1100μm程度，按照目標的玻璃基板的板厚來調整。
凹部形成步驟是包含改質步驟及蝕刻步驟。改質步驟是如圖2(A)及圖2(B)所示般，在形成有貫通孔的區域形成容易以蝕刻液蝕刻的性質的改質區域24之工程。
改質區域24是沿著玻璃母材100的板厚方向來形成有複數的長絲(filament)241的區域。改質區域24是可藉由雷射束來形成。作為照射雷射束的雷射裝置是使用可沿著玻璃母材100的板厚方向來同時形成複數的焦點的脈衝雷射裝置。長絲241是藉由從雷射裝置照射的雷射束會在玻璃基板20的內部連結焦點而形成。雷射束的焦點是藉由對物透鏡等的雷射裝置的光學構件來調整形成位置。長絲241是在玻璃母材101的板厚方向以預定的間隔形成複數。
改質區域24是至少被形成為玻璃基板10的設定板厚以上的長度為理想，與設定板厚同程度地形成更為理想。本實施形態的改質區域24是從第1主面20形成至垂直方向100μm的深度。改質區域24的深度或長絲241的形成數是按照玻璃基板10的板厚或貫通孔的尺寸來適當調整。
蝕刻步驟是藉由蝕刻改質區域24來形成凹部的工程。蝕刻處理是藉由使蝕刻液接觸於玻璃母材100來進行。蝕刻處理是例如藉由圖3(A)及圖3(B)所示的蝕刻裝置40來進行。
蝕刻裝置40是被構成為對於以搬送滾輪搬送的玻璃母材100噴射蝕刻液的噴霧蝕刻裝置。蝕刻裝置40是具備噴射蝕刻液的複數的蝕刻腔室42。蝕刻腔室42是被構成為對於被搬送於水平方向的玻璃母材100從上下方向噴射蝕刻液。另外，在蝕刻腔室42的後段是設有用以沖走附著於玻璃母材100的蝕刻液的洗淨腔室44，因此玻璃母材100是在蝕刻液被去除的狀態下從蝕刻裝置40排出。蝕刻液是至少含有氟酸，亦可含有鹽酸或硫酸等的無機酸或界面活性劑。
又，上述的噴霧蝕刻方式以外，亦可採用將被保持於盒(cassette)的玻璃基板浸漬於收容有蝕刻液的蝕刻槽的浸漬蝕刻方式。
藉由玻璃母材100與蝕刻液接觸，在形成有長絲241的改質區域24中，蝕刻在板厚方向要比周邊區域更容易進展，如圖2(C)所示般，形成凹部26。凹部26是平面視圓形的有底孔。又，凹部26的深度是至少形成作為目標的玻璃基板10的板厚以上，在本實施形態中，以凹部26的深度會形成100μm的方式進行蝕刻處理。
另外，凹部的形成方法是不被限定於上述。例如，亦可對玻璃母材照射雷射束而形成凹部。此雷射束不是將玻璃母材改質，而是被構成為將玻璃母材溶融而形成凹部。又，亦可在以雷射束來形成凹部之後進行蝕刻處理。
薄型化步驟是使蝕刻液接觸於玻璃母材100的第2主面22，將玻璃母材100薄型化至凹部26貫通於板厚方向為止的工程(參照圖2(D)。若第2主面22被薄型化至凹部26的底面，則凹部26會貫通至第2主面22而成為貫通孔12。薄型化步驟是可與前述的蝕刻步驟同樣地使用蝕刻裝置40。又，薄型化步驟是亦可與蝕刻步驟連續進行。此情況，凹部26的孔徑會在薄型化步驟中擴大，因此比貫通孔的目標尺寸更縮小形成凹部26的開口徑為理想。在本實施形態中，藉由玻璃母材100的板厚蝕刻至形成100μm為止，使凹部26貫通於板厚方向，而形成貫通孔12。
此製造方法是邊將板厚比作為目標的板厚更厚的玻璃母材100薄型化，邊形成貫通孔12。因此，在貫通孔的形成製程中玻璃基板破損的情形會被防止。進一步，藉由使用板厚比較厚的玻璃母材100，在大幅面玻璃的製造成為可能，玻璃基板10的生產效率提升。另外，大幅面玻璃是亦可在貫通孔形成後，切成所望的尺寸。
又，不想蝕刻凹部26或第1主面20時，如圖4(A)~圖4(C)所示般，亦可在第1主面20被覆對於蝕刻液具有耐性的保護層28。保護層28是例如可使用自黏著型薄膜或抗蝕材。藉由在第1主面20的全域被覆保護層28(因應所需，在玻璃母材100的端面也被覆)，可只從第2主面22側蝕刻玻璃母材100。藉此，不影響凹部26的尺寸，形成貫通孔12，因此貫通孔12的尺寸控制容易。
又，利用圖5(A)~圖5(C)來說明本發明的其他的實施形態。此實施形態是在薄型化步驟之前包含導電層形成步驟者。導電層形成步驟是在玻璃母材100的第1主面20側形成導電層30的工程。
被形成於玻璃母材100的導電層30是被形成於第1主面20及凹部26的金屬層。導電層30是如圖5(A)所示般，以所望的厚度來形成於第1主面20上，且被充填於凹部26內。此時，凹部26的深度是在凹部形成步驟調整形成與作為目標的玻璃基板的板厚同程度。在本實施形態中，形成含銅的金屬層作為導電層30，但導電層30是銅以外也可使用銀、鎳、鉬合金、鎢或白金等的金屬材料或奈米碳管等的導電材料。導電層30是以電鍍處理或濺射處理形成，或藉由塗佈金屬糊劑(paste)來形成。又，亦可不在第1主面20上形成導電層30，只在凹部26內形成。又，只要可取得主面間的導通，不只是在貫通孔全體充填金屬的構成，亦可採用在貫通孔的內周面全體形成金屬層的構成。
在形成導電層30之後，藉由蝕刻處理來將玻璃母材100薄型化。含銅的導電層30是幾乎不受蝕刻液的影響，因此可在第1主面20側不設保護層等進行蝕刻。另外，導電層因為蝕刻處理而汚損的情況，只要以保護層等來被覆導電層30即可。薄型化處理是如圖5(C)所示般，進行至導電層30露出於第2主面22側為止。
藉由預先形成導電層30，可製造在貫通孔12內充填導電層30的狀態的玻璃基板10。進一步，藉由形成導電層30，可防止凹部26的尺寸的擴大。又，藉由將凹部26形成為玻璃基板的目標板厚，可與導電層30露出的同時使蝕刻處理完成。藉由設置導電層30，可電性連接第1主面20與第2主面22，因此可使用玻璃基板10作為中介層(Interposer)之類的電子零件。
又，由此開始利用圖6(A)~圖6(C)來說明本發明之一實施形態的液晶面板的製造方法。本實施形態的液晶面板50是具備陣列基板52、濾色片基板54及液晶層56。液晶面板50是周知的主動矩陣方式的液晶面板，被構成為以陣列基板52及濾色片基板54來夾持液晶層56。陣列基板52及濾色片基板64是經由密封材68來接合。密封材68是被設在液晶面板10的周緣部，被構成為保持液晶層56。
陣列基板52是在與濾色片基板54對向的第1主面20具備電極層60。電極層60是具有閘極電極、源極電極等的驅動電極或薄膜電晶體等的主動矩陣(active matrix)方式的電極層。又，陣列基板52是具備貫通於板厚方向的貫通孔62。貫通孔62內是充填有含銅的導電層64。導電層64是被構成為電性連接電極層60與被設在陣列基板52的第2主面22的IC晶片66。IC晶片66是被構成為控制來自外部的訊號，傳達至液晶面板。
由此開始說明有關液晶面板50的製造方法。液晶面板50的製造方法是包含凹部形成步驟、配線步驟、貼合步驟及薄型化步驟。另外，在本實施形態中沒有特別言及的製造製程是適用周知的液晶面板的製造方法。
凹部形成步驟是在成為陣列基板52的玻璃母材101的第1主面20形成凹部26的工程。玻璃母材101是成為陣列基板52的玻璃基板，使用板厚比陣列基板52的目標板厚更厚者。凹部26是與上述的實施形態同樣地藉由雷射處理及蝕刻處理所形成。凹部26的深度是被形成為與陣列基板52的目標板厚同程度。在本實施形態中，凹部26的深度被形成為100μm。
配線步驟是在玻璃母材101形成電極層60及導電層64的工程。導電層64是藉由在凹部26內充填導電構件而形成。在本實施形態中，藉由無電解電鍍來將含銅的導電層64形成於凹部26內。在形成導電層64之後，在第1主面20形成電極層60。電極層60是可藉由利用濺射或圖案化處理等的周知的方法來形成。
貼合步驟是貼合玻璃母材101與濾色片基板54的工程。另外，濾色片基板54是預先形成有濾色片層。在貼合工程中，在玻璃母材101的周緣部設置密封材68，以玻璃母材101的第1主面20會與濾色片基板54對向的方式貼合。以層疊玻璃母材101及濾色片基板54的狀態，在兩基板的間隙注入液晶，形成液晶層56。
薄型化步驟是使蝕刻液接觸於玻璃母材101的第2主面22，將玻璃母材101薄型化的步驟。蝕刻處理是可用圖3所示的蝕刻裝置40進行。另外，在本實施形態中，將濾色片基板54與玻璃母材101同時薄型化，但當不需要蝕刻濾色片基板54時，只要在濾色片基板54的主面被覆保護層即可。藉由保護層來從蝕刻液保護濾色片基板54，可只蝕刻玻璃母材101。
玻璃母材101是藉由與蝕刻液接觸，如圖6(C)所示般，第2主面22側被薄型化。一旦玻璃母材101的板厚變薄，則藉由被形成於凹部26內的導電層64會露出於第2主面22側而形成貫通孔62。藉由在導電層64露出的時機結束蝕刻處理，陣列基板52的板厚的控制變容易。
被充填於貫通孔62內的導電層64是短時間在含氟酸的蝕刻液難被溶解，因此即使形成貫通孔62也可防止蝕刻液侵入至液晶面板50的內部。而且，不須另外設置保護電極層60等的構成，因此可謀求製造工程的簡略化。
在將玻璃母材101薄型化之後，只要在第2主面側22配置IC晶片66即可。藉由將IC晶片66直接配置於第2主面22，可謀求液晶面板的窄框緣化或構造的簡素化。
又，本實施形態是舉例說明液晶面板，但本發明的顯示裝置的製造方法是例如可適用在有機EL顯示器或微LED顯示器等的使用玻璃基板的貼合面板。此情況，與設有導電層的玻璃基板對向的基板是玻璃基板以外亦可使用樹脂基板等。
上述的實施形態的說明是應思考成所有的點為舉例說明者，不是限制者。本發明的範圍不是上述的實施形態，而是依據申請專利範圍而示。而且，本發明的範圍是意圖包含與申請專利範圍均等的意思及在範圍內的所有的變更。
10:玻璃基板 12:貫通孔 20:第1主面 22:第2主面 24:改質區域 26:凹部 30:導電層 40:蝕刻裝置 50:液晶面板 52:陣列基板 54:濾色片基板 62:貫通孔
[圖1]是表示本發明之一實施形態的玻璃基板的構成的圖。 [圖2]是表示在玻璃母材形成貫通孔的製程的圖。 [圖3]是表示蝕刻玻璃基板的蝕刻裝置的圖。 [圖4]是表示本發明的其他的實施形態的玻璃母材的薄型化製程的圖。 [圖5]是表示本發明的其他的實施形態的玻璃母材的薄型化製程的圖。 [圖6]是表示本發明之一實施形態的液晶面板及製造工程的圖。
20:第1主面
22:第2主面
24:改質區域
26:凹部
100:玻璃母材
241:長絲

Claims (4)

  1. 一種玻璃基板製造方法，係具有貫通孔的玻璃基板製造方法，其特徵為至少包括： 凹部形成步驟，其係在板厚比前述玻璃基板更厚的玻璃母材的第1主面中，在貫通孔形成預定區域形成凹部；及 薄型化步驟，其係以前述凹部會貫通至與前述第1主面對向的第2主面之方式蝕刻前述玻璃母材的前述第2主面。
  2. 如請求項1記載的具有貫通孔的玻璃基板製造方法，其中，更包括：在前述薄型化步驟之前，形成至少被覆前述凹部的保護層之基板處理步驟， 前述薄型化步驟，係以前述保護層會露出於前述第2主面側的方式蝕刻。
  3. 如請求項1或2記載的具有貫通孔的玻璃基板製造方法，其中，前述凹部形成步驟，係包括： 改質步驟，其係形成具有容易以蝕刻液來從前述第1主面蝕刻至預定的深度的性質的改質區域；及 蝕刻步驟，其係蝕刻前述改質區域。
  4. 一種顯示裝置製造方法，係具備玻璃基板及與前述玻璃基板對向的對向基板的顯示裝置製造方法，其特徵為包括： 凹部形成步驟，其係在前述玻璃基板的第1主面形成凹部； 導電層形成步驟，其係至少在前述凹部形成導電層； 層疊步驟，其係在前述導電層形成步驟之後，以前述玻璃基板的前述第1主面會與前述對向基板對向的方式，貼合前述玻璃基板與前述對向基板；及 薄型化步驟，其係以前述導電層會露出於前述玻璃基板的第2主面側之方式蝕刻前述玻璃基板。
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