本發(fā)明涉及玻璃生產(chǎn)，尤其是涉及一種稀土硅酸鹽玻璃及制備方法、玻璃基板及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，各種器件均向著多功能集成化、小型化、可靠性、穩(wěn)定性、環(huán)保、等特點(diǎn)的方向發(fā)展。目前大功率芯片封裝器件可用于航空航天、微波通訊、電子元器件等領(lǐng)域，隨著器件向多功能集成化、小型化、輕型化的發(fā)展，傳統(tǒng)芯片封裝很難滿足當(dāng)前器件的可靠性要求。

2、傳統(tǒng)芯片封裝工藝是安裝半導(dǎo)體集成電路芯片用的，基板的材質(zhì)為pcb樹(shù)脂材質(zhì)，基板起著導(dǎo)電、固定、密封、保護(hù)芯片和散熱的作用。芯片封裝包括晶圓切割、貼片、引線鍵合、注塑成型、封裝測(cè)試的工藝步驟。

3、但pcb樹(shù)脂材質(zhì)的有機(jī)基板具有導(dǎo)熱系數(shù)低、介質(zhì)損耗高、信號(hào)傳輸速度慢等缺陷，因此上述有機(jī)基板不適合應(yīng)用于大功率器件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種稀土硅酸鹽玻璃，其膨脹系數(shù)和單晶硅片接近、膨脹曲線和單晶硅片接近、使用過(guò)程中能避免因膨脹系數(shù)差異造成芯片損壞、延長(zhǎng)使用壽命，有穩(wěn)定的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗。本技術(shù)提供的稀土硅酸鹽玻璃形成的玻璃基板有利于芯片架構(gòu)工程師能夠創(chuàng)造更高密度、更高性能的芯片封裝，為人工智能等數(shù)據(jù)密集型的芯片生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的支撐，更適合應(yīng)用于大功率器件。

2、本技術(shù)提供一種稀土硅酸鹽玻璃，按照質(zhì)量百分含量計(jì)，包括如下組分：77％≤二氧化硅≤80％、16％≤氧化硼≤20％、1.5％≤氧化鉀≤2.7％、1.3％≤氧化鋁≤1.6％，以及，0.05％＜稀土氧化物≤0.5％；

3、其中，99.5％≤二氧化硅+氧化硼+氧化鉀+氧化鋁≤99.9％；

4、所述稀土氧化物包括由：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧或釔組成的氧化物中的一種或多種；

5、在20℃、1mhz的環(huán)境下測(cè)試，所述稀土硅酸鹽玻璃的介電常數(shù)為4.1，介電損耗小于0.0006，并且在20℃±10℃的環(huán)境變化時(shí)，所述稀土硅酸鹽玻璃的介電常數(shù)不存在波動(dòng)性。

6、在一個(gè)實(shí)施例中，所述稀土氧化物為氧化鈰和氧化釤的混合物；

7、所述稀土氧化物為氧化鈰、氧化釤和氧化鐠的混合物；

8、所述稀土氧化物為氧化鈰、氧化釤和氧化鐠的混合物；

9、所述稀土氧化物為氧化鈰、氧化釤、氧化鐠和氧化鏑的混合物；

10、所述稀土氧化物為氧化鈰、氧化釤、氧化鐠、氧化鏑和氧化釹的混合物；

11、所述稀土氧化物為氧化鐠、氧化鏑和氧化釹的混合物；

12、所述稀土氧化物為氧化鏑和氧化釹的混合物；

13、所述稀土氧化物為氧化鈰、氧化釤、氧化鏑和氧化釹的混合物；或者，

14、所述稀土氧化物為氧化鈰、氧化鏑和氧化釹的混合物。

15、在一個(gè)實(shí)施例中，所述二氧化硅、所述氧化硼、所述氧化鉀、所述氧化鋁和所述稀土氧化物中的金屬雜質(zhì)濃度均小于100ppm。

16、本技術(shù)還提供一種稀土硅酸鹽玻璃的制備方法，包括：

17、s1，提供二氧化硅、氧化硼、氧化鉀、氧化鋁以及稀土氧化物，并按照上述任一項(xiàng)所述的質(zhì)量百分含量計(jì)進(jìn)行混合，以形成混合顆粒；

18、s2，將所述混合顆粒放入坩堝中進(jìn)行溶解，其中溶解時(shí)采用1450℃～1600℃的高溫，熔解均化32～48小時(shí)，2分鐘內(nèi)將玻璃液注入到室溫蒸餾水中進(jìn)行冷卻以形成預(yù)成型玻璃，在將玻璃粉碎成1～3微米的預(yù)成型玻璃粉；

19、s3，將所述預(yù)成型玻璃粉放入成型容器中，加熱形成稀土硅酸鹽玻璃；

20、采用上述制備方法形成的所述稀土硅酸鹽玻璃，在20℃、1mhz的環(huán)境下測(cè)試，所述稀土硅酸鹽玻璃的介電常數(shù)為4.1，介電損耗小于0.0006，并且在20℃±10℃的環(huán)境變化時(shí)，所述稀土硅酸鹽玻璃的介電常數(shù)不存在波動(dòng)性。

21、在一個(gè)實(shí)施例中，所述稀土氧化物為氧化鈰、氧化釤、氧化鐠、氧化鏑和氧化釹的混合物；

22、在s2中，將所述混合顆粒放入坩堝中進(jìn)行溶解時(shí)，按照50℃/min的升溫速率，將溫度上升至1460℃±10℃，并在1460℃±10℃保持40小時(shí)，以使得所述稀土氧化物與所述二氧化硅、所述氧化硼、所述氧化鉀、所述氧化鋁之間形成化學(xué)鍵。

23、在一個(gè)實(shí)施例中，所述稀土氧化物為氧化鐠、氧化鏑和氧化釹的混合物；

24、在s2中，將所述混合顆粒放入坩堝中進(jìn)行溶解時(shí)，按照100℃/min的升溫速率，將溫度上升至1580℃±10℃，并在1580℃±10℃保持32小時(shí)；所述稀土氧化物與所述二氧化硅、所述氧化硼、所述氧化鉀、所述氧化鋁之間形成特殊化學(xué)鍵。

25、在一個(gè)實(shí)施例中，s3中還可以通過(guò)對(duì)所述預(yù)成型玻璃進(jìn)行軋?jiān)?，將所述預(yù)成型玻璃軋成玻璃薄片。

26、本技術(shù)還提供一種玻璃基板多層自下而上依次交替層疊設(shè)置的玻璃板層和玻璃漿料層，其中，所述玻璃板層的層數(shù)等于所述玻璃漿料層的層數(shù)加一；

27、所述玻璃板層包括：依次層疊設(shè)置的第一金屬層、玻璃板單層和第二金屬層；其中，所述第一金屬層和所述第二金屬層的材料為鈦、鎳、銅、或者，氧化銦中的一種或多種，所述玻璃板單層為上述任一項(xiàng)所述的稀土硅酸鹽玻璃。

28、在一個(gè)實(shí)施例中，所述玻璃基板包括多個(gè)導(dǎo)通孔，多個(gè)所述導(dǎo)通孔的最大貫穿深度等于所述玻璃板層和所述玻璃漿料層的厚度之和；

29、所述導(dǎo)通孔的直徑為0.03mm-0.07mm，任意相鄰的兩個(gè)所述導(dǎo)通孔之間的間距大于或等于0.04mm。

30、本技術(shù)還提供一種玻璃基板的應(yīng)用，如上述任一項(xiàng)所述的玻璃基板應(yīng)用于人工智能算力芯片、光子芯片、高功率固體激光器芯片、6g傳輸芯片、大功率雷達(dá)芯片的封裝結(jié)構(gòu)。

31、本技術(shù)提供的稀土硅酸鹽玻璃具有以下的有益效果：

32、1、本技術(shù)提供的稀土硅酸鹽玻璃包括組分：二氧化硅、氧化硼、氧化鉀、氧化鋁和稀土氧化物，稀土氧化物包括由：鑭、鈰、鐠、釹、钷、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、鈧或釔組成的氧化物中的一種或多種。其中，99.5％≤(二氧化硅+氧化硼+氧化鉀+氧化鋁)的質(zhì)量百分含量≤99.9％。該稀土硅酸鹽玻璃的膨脹系數(shù)和單晶硅片接近、膨脹曲線和單晶硅片接近、使用過(guò)程中能避免因膨脹系數(shù)差異造成芯片損壞、延長(zhǎng)使用壽命，有穩(wěn)定的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗。

33、2、采用本技術(shù)提供的稀土硅酸鹽玻璃的制備方法形成的稀土硅酸鹽玻璃，其膨脹系數(shù)和單晶硅片接近、膨脹曲線和單晶硅片接近、使用過(guò)程中能避免因膨脹系數(shù)差異造成芯片損壞、延長(zhǎng)使用壽命，有穩(wěn)定的介電常數(shù)、介質(zhì)損耗。上述方法制備得到的稀土硅酸鹽玻璃更有利于芯片架構(gòu)工程師能夠創(chuàng)造更高密度、更高性能的芯片封裝，為人工智能等數(shù)據(jù)密集型的芯片生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的支撐，更適合應(yīng)用于大功率器件。

34、3、本技術(shù)提供的稀土硅酸鹽玻璃基板相較于pcb基板的優(yōu)勢(shì)在于：導(dǎo)熱系數(shù)高、信號(hào)損失小、介電常數(shù)穩(wěn)定、傳輸信號(hào)快、等面積基板芯片布局提高30％、膨脹系數(shù)接近芯片晶圓，可靠性高、布線密度大、通孔密度可提高5～10倍、翹曲度縮小30倍、使用環(huán)境范圍更廣泛。