(57)【要約】  金属化可能な貫通ビアを含むガラスセンサ基板および関連のプロセスを提供する。このガラス基板は、第１の主表面、第２の主表面、および０．３ｍｍよりも大きな平均厚さを有する。所定のパターンで前記基板にレーザを向けることによって、複数のエッチング経路が当該ガラス基板前記基板を貫いて作製される。水酸化物系のエッチング材を使用して、ガラス基板を貫く複数の貫通ビアが、当該エッチング経路に沿ってエッチングされる。この水酸化物系のエッチング材は、当該エッチング経路に沿って前記基板を極めて特異的にエッチングする。前記複数の貫通ビアのそれぞれは、その直径に比べて長く、したがって例えば、前記ガラス基板の厚さと前記貫通ビアのそれぞれの最大直径との比率は、８対１よりも大きなものとなる。
2018531205.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主表面および反対にある第２の主表面を有するガラス系基板にビアを形成するためのプロセスであって、
所定のパターンで該ガラス基板にレーザを向けることによって、該基板の該第１の主表面から延伸する複数のエッチング経路を作製する工程、および
水酸化物系のエッチング材を使用して、該エッチング経路に沿って該ガラス基板の該第１の主表面から延伸する複数のビアをエッチングする工程であって、該エッチング経路に沿った該エッチング材のエッチング速度が、該エッチング経路の外側の該エッチング材のエッチング速度よりも少なくとも１２倍大きくなるように、該水酸化物系のエッチング材が、該エッチング経路に沿って該基板を特異的にエッチングする工程
を含むプロセス。
【請求項２】
前記複数のビアのそれぞれが、８対１よりも大きな、該ビアの長さと該ビアの最大直径との比率を有する、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記複数のビアのそれぞれの前記最大直径が１００μｍよりも小さく、該ビアのそれぞれの該最大直径に対する最小直径の比率が、０．５よりも大きい、請求項１から２のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項４】
前記水酸化物系のエッチング材が、少なくとも０．５Ｍの水酸化物濃度を有し、前記エッチング工程の間にセ氏６０度よりも高い温度で維持されており、前記エッチング経路に沿った該エッチング材のエッチング速度が、該エッチング経路の外側の該エッチング材のエッチング速度よりも少なくとも３０倍大きくなるように、該水酸化物系のエッチング材が、該エッチング経路に沿って前記基板を特異的にエッチングする、請求項１から３のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項５】
前記水酸化物系のエッチング材が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化テトラメチルアンモニウムのうち少なくとも１つを、ジオールおよびアルコールのうち少なくとも１つとの水性混合物に含む、請求項１から４のいずれか１項に記載のプロセス。
【請求項６】
第１の主表面、
該第１の主表面の反対にある第２の主表面、
該第１の主表面と該第２の主表面との間に位置する内部領域、ならびに
該第１の主表面から該内部領域内に延伸し、それぞれが最大直径および最小直径を有する複数のビア
を含み、
前記基板が０．３ｍｍよりも大きな平均厚さを有し、
前記複数のビアのそれぞれの該最大直径が１００μｍよりも小さく、
前記ビアのそれぞれの該最大直径に対する該最小直径の比率が、０．５よりも大きい、
ガラス系基板。
【請求項７】
前記ビアのそれぞれの前記最小直径が４０μｍ以上であり、前記ビアのそれぞれの該最小直径と前記最大直径との前記比率が、０．８よりも大きくかつ１よりも小さい、請求項６に記載のガラス系基板。
【請求項８】
各ビアの長さと各ビアの前記最大直径との比率が、８対１よりも大きい、請求項６または７に記載のガラス系基板。
【請求項９】
前記ビア内に位置する導電性素材、
前記第１の主表面上に位置する第１の再分配層、
前記第２の主表面上に位置する第２の再分配層、および
前記第１の再分配層に連結されている静電容量検知アレイ
をさらに含む、請求項６から８のいずれか１項に記載のガラス系基板。
【請求項１０】
第１の主表面、
該第１の主表面の反対にある第２の主表面、
該第１の主表面と該第２の主表面との間に延伸し、その貫通ビアのそれぞれが最大直径および最小直径を有する複数の貫通ビア、ならびに
５０モル％から７５モル％のＳｉＯ２および１０モル％から２０モル％のアルカリ金属酸化物を含み、該アルカリ金属酸化物がＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである、多成分性ガラス素材
を含み、
該第１の主表面と該第２の主表面の間の平均距離が０．３ｍｍよりも大きく、
該第１の主表面と該第２の主表面の間の該平均距離と前記複数の貫通ビアのそれぞれの最大直径との比率が、８対１よりも大きく、
該ビアのそれぞれの該最大直径に対する該最小直径の比率が、０．５よりも大きい、
ガラス基板。
【請求項１１】
前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の前記平均距離が、０．５ｍｍよりも大きくかつ１．１ｍｍよりも小さく、前記貫通ビアの前記最大直径が、１００μｍよりも小さく、前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の該平均距離と前記貫通ビアのそれぞれの該最大直径との前記比率が、１０対１よりも大きい、請求項１０に記載のガラス基板。
【請求項１２】
前記基板が、前記第１の主表面および前記第２の主表面から延伸する化学的に強化された層を有する、化学的に調質されたガラス素材であり、化学的に強化された各層の深度が１０μｍよりも大きく、該第１の主表面および該第２の主表面が圧縮応力下にあり、該第１および第２の主表面のうち一方または両方の表面における該圧縮応力が、少なくとも１００ＭＰａである、請求項１０または１１に記載のガラス基板。
【請求項１３】
前面、後面、および側面を有する筐体、
該筐体内に少なくとも部分的に備え付けられ、少なくともコントローラ、メモリ、指紋センサ、およびディスプレイを含み、該ディスプレイが該筐体の前記前面にまたは前記前面に隣接して備え付けられている電気部品、ならびに
該ディスプレイを覆って配置され、前記指紋センサのための伝導性経路を提供する電気伝導性素材で前記複数のビアが充填されている、請求項６から１２のいずれか１項に記載の前記基板
を含む家電製品。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、２０１５年１０月９日に出願された米国仮特許出願第６２／２３９５２８号の米国特許法第１１９条下での優先権の利益を主張するものであり、当該仮特許出願の内容は依拠され、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本開示は、概してガラス系基板素材に関する。具体的には、携帯型電子デバイスに搭載された指紋センサなどのセンサの配置に使用され得るような金属化を可能にするために充分なサイズの貫通穴を有する、ガラス系基板素材に関する。指紋センサは、スマートフォンなど、携帯型電子デバイスでの使用の増加が見られる。典型的には、そのようなセンサは、導電層を支持する基板層を使用し、この導電層は、検知デバイスからの検知信号を受信し処理するように構成されている処理回路［例えば、指紋用の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）］に検知デバイス（例えば、静電容量センサ）を接続するものである。
【発明の概要】
【０００３】
本開示の一実施形態は、金属化可能な貫通ビアを含むガラスセンサ基板を形成するためのプロセスに関する。このプロセスは、ガラス基板を提供する工程を含み、ガラス基板は、第１の主表面、第１の主表面の反対にある第２の主表面、および０．３ｍｍよりも大きな平均厚さを有する。このプロセスは、所定のパターンで基板にレーザを向けることによって、当該ガラス基板を貫く複数のエッチング経路を作製する工程を含む。このプロセスは、水酸化物系のエッチング材を使用して、ガラス基板を貫く複数の貫通ビアを当該エッチング経路に沿ってエッチングする工程を含む。前記エッチング経路に沿った前記エッチング材のエッチング速度が、上記エッチング経路の外側のエッチング材のエッチング速度よりも少なくとも１２倍大きくなるように、前記水酸化物系のエッチング材は、上記エッチング経路に沿って基板を特異的にエッチングする。前記複数の貫通ビアのそれぞれは、その直径に比べて長く、したがってガラス基板の厚さと貫通ビアのそれぞれの最大直径との比率は、８対１よりも大きなものとなる。
【０００４】
本開示の付加的な一実施形態は、検知素子と検知素子を処理回路に連結する導電性素材とを支持するように構成された、ガラスセンサ基板に関する。このガラスセンサ基板は、第１の主表面、および第１の主表面の反対にある第２の主表面を含む。このガラスセンサ基板は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間に位置する内部領域を含む。このガラスセンサ基板は、上記内部領域を貫いて上記第１の主表面と上記第２の主表面との間を延伸する化学的にエッチングされた複数の貫通穴を含む。貫通穴のそれぞれは、最大直径および最小直径を有し、基板は、０．３ｍｍよりも大きな平均厚さを有する。上記複数の貫通穴のそれぞれの最大直径は、１００μｍよりも小さい。貫通穴は、その長さに沿って実質的に狭まっておらず、それゆえ貫通穴のそれぞれの最小直径と最大直径との比率は、０．５よりも大きなものとなる。したがって導電性素材で貫通穴を充填することが可能となり、この貫通穴によって第１の主表面と第２の主表面との間に導電経路が提供される。
【０００５】
本開示の付加的な一実施形態は、ガラス基板に関する。このガラス基板は、第１の主表面、および第１の主表面の反対にある第２の主表面を含む。このガラス基板は、上記第１の主表面と上記第２の主表面との間を延伸する複数の貫通穴を含み、貫通穴のそれぞれは、最大直径および最小直径を有する。このガラス基板は、５０％から７５％のＳｉＯ２および１０％から２０％のアルカリ金属酸化物を含む多成分性ガラス素材であり、このアルカリ金属酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである。上記第１の主表面と上記第２の主表面との間の平均距離は、０．３ｍｍよりも大きい。上記第１の主表面と第２の主表面との間の平均距離と、上記複数の貫通穴のそれぞれの最大直径との比率は、８対１よりも大きい。上記貫通穴のそれぞれの最大直径に対する最小直径の比率は、０．５よりも大きい。
【０００６】
付加的な特長および利点は、以降の詳細な記載で説明され、部分的に、当業者には記載から容易に明らかとなるか、または、明細書およびその特許請求の範囲、ならびに添付されている図面に記載されている実施形態を実践することによって認識されよう。
【０００７】
上述の一般的な記載および以降の詳細な記載のどちらも、例示的なものに過ぎず、特許請求の範囲の特質および特徴を理解するための概観または枠組みを提供することを意図するものであることが理解されよう。
【０００８】
付随の図面は、いっそうの理解を提供するために含まれており、この本明細書に組み込まれ、その一部を構成する。この図面は、１つまたは複数の実施形態を例証し、記載と併せて、原理および様々な実施形態の運用の説明に役立つ。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、例示的な一実施形態による、ガラス系基板を形成するためのプロセスの図である。
【図２】図２は、例示的な一実施形態による、基板の斜視図である。
【図３】図３は、例示的な一実施形態による、基板上におけるレーザ損傷跡の形成を示す略図である。
【図４】図４は、２つの基板素材のタイプおよび２つのエッチング材についてエッチング速度対特異的なエッチング速度を示すプロットを示す図である。
【図５】図５は、別の例示的な実施形態による、エッチング後の貫通ビアを有する基板の画像である。
【図６】図６は、例示的な一実施形態による、指紋センサにセンサ基板が組み込まれているデバイスを示す図である。
【図７】図７は、例示的な一実施形態による、指紋センサの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書で使用される用語「ガラス系」とは、ガラスとガラスセラミックの両方を意味する。
【００１１】
本明細書で使用される用語「貫通ビア」とは、第１の面から第２の面までの基板の厚さを貫いて延伸するビアを意味する。
【００１２】
本明細書で使用される用語「ブラインドビア」とは、第１の面または第２の面のうち一方から部分的にのみ基板の厚さを貫いて延伸するが、第１の面または第２の面のうち他方に至るまで延伸しない、ビアを意味する。
【００１３】
図を概ね参照すると、ビアを有するガラス系基板およびビアを有するガラス基板を形成するための関連のプロセスが示され記載されている。ガラス系基板は、ビアを有する基板が活用され得る適用に使用されてもよく、そのような適用としては、以下に限定されないが、センサが挙げられ、例えば、指紋センサ、半導体デバイス、アンテナやスイッチなどのラジオ周波数（ＲＦ）デバイス、インターポーザデバイス、マイクロ電子デバイス、光電子デバイス、およびマイクロ電子機械システム（ＭＥＭＳ）デバイスが挙げられる。本明細書に記載されているのは、水酸化物系のエッチングプロセスを介して、比較的厚いガラス基板素材（例えば、０．３ｍｍよりも大きな厚さを有する）にアスペクト比の高い（例えば、幅／直径に対する長さの比率の高い）ビアを形成することを可能にするプロセスである。本明細書で論じるガラス系基板は、比較的厚く、強化する（例えば、化学的に調質する、加熱で調質するなど）ことが可能であり、それによって堅牢で強く、落下耐性のある基板が提供される。本明細書で論じるアスペクト比の高いビアは、充分に広くおよび／またはその長さに沿って高度に不変の幅を有し、ビアを導電性素材で充填することを可能にする。例えば、金属化によって、本明細書に議論される比較的厚く堅牢な基板を検知での適用に使用することが可能になり、信号対雑音比を比較的高くすることが可能になる。当然ながら、少なくともいくつかのセンサのタイプについては、金属化された貫通穴が利用され、検知デバイスから基板を通って、センサに付随する処理回路に充分なセンサ信号を伝達することが可能になる。
【００１４】
実施形態によっては、本プロセスは、レーザ（ピコ秒レーザなど）を基板上の複数の位置に向けることで開始する。レーザは基板と相互に作用し、基板を貫いて複数のエッチング経路または損傷経路を形成する。レーザと基板との相互作用は、レーザの経路に沿って、基板の構造および／または化学的性質を、レーザと相互に作用していない基板の隣接の区画に対して区別するように変えるものと考えられる。エッチング経路／損傷経路を形成するための例示的なプロセスは、米国特許出願公開第２０１５／０１６６３９５号明細書に記載されており、この出願公開公報は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。実施形態によっては、種々の水酸化物系のエッチング剤は、レーザ損傷跡に沿って高度に特異的なエッチング速度で基板を特異的にエッチングする。この高度に特異的なエッチングは、穴の長さに沿って高度に不変の幅／直径を有した長くかつ比較的広い穴／ビアを形成し（例えば、穴が、低度の先細りを有する、中央に向かって大きく先細りしていないなど）、それによって、金属ペーストの適用による金属化など、好都合かつ低コストのプロセスによる金属化が可能になる。本明細書で論じるプロセスを用いて、穴の最小直径と穴の最大直径との差を５μｍと小さくすることを達成できるものと考えられる。これに対し、従来のフッ化水素酸系のエッチングを用いて達成される穴の最小直径と穴の最大直径との差は、３５μｍもの大きさになる可能性がある。
【００１５】
さらに、本明細書で論じる水酸化物系のエッチング剤は、比較的少ないエッチング時間で所望の直径の貫通穴が形成されるように、全速のエッチング速度でエッチングすることもできる。さらに、本明細書で論じる水酸化物系のエッチングプロセスは、従来のフッ化水素酸系のエッチング手法と比べて比較的安全なプロセスを提供する。これは、水酸化物系のエッチング剤が、フッ化水素酸よりも毒性が少なく、揮発性が少なく、腐食性が少ない傾向を持つためである。様々な実施形態で、本明細書で論じるプロセスは、本明細書で論じるエッチング性能の改善をも提供すると共に、従来のフッ化水素酸エッチングシステムに比べて複雑ではなく高価ではないエッチングシステムも利用する。例えば、少なくともいくつかの実施形態では、本明細書で論じる水酸化物系のエッチングシステムは、特異的なエッチング速度を達成するために超音波または機械的な振盪／振動を利用しない。
【００１６】
図１を参照すると、例示的な一実施形態による、プロセス１０として示されているガラス系基板を形成するプロセスを示すフローチャートが示されている。工程１２では、ガラス系シートやガラス系エハなどのガラス系基板が提供される。工程１４では、所定のパターンでレーザをガラス系基板に向けることによって、ガラス系基板を貫く複数のエッチング経路が形成される。工程１６では、水酸化物系のエッチング材を用いてエッチング経路に沿ってエッチングすることによって、ガラス系基板を貫く複数のビアが形成される。実施形態によっては、ビアは全て貫通ビアであり、他の実施形態では、ビアは全てブラインドビアであり、さらに他の実施形態では、ビアはブラインドビアおよび貫通ビアの組合せである。
【００１７】
図２を参照すると、例示的な一実施形態による、工程１２で提供されるガラス系基板の詳細図が示されている。図２はガラス系基板を示し、この基板はガラス系基板２０として示されている。ガラス系基板２０は、下面２２として示される第１の主表面、および上面２４として示される第２の主表面を含む。ガラス基板２０は、Ｔ１として示される平均厚さなどの厚さを有する。様々な実施形態で、Ｔ１は０．３ｍｍよりも大きく、さらに具体的には０．５ｍｍよりも大きい。さらに具体的な実施形態では、Ｔ１は０．３ｍｍよりも大きくかつ１．１ｍｍよりも小さく、具体的には０．５ｍｍよりも大きくかつ１．１ｍｍよりも小さい。具体的で例示的な一実施形態では、Ｔ１は０．７ｍｍである。平均厚さは、干渉計を用いて少なくとも３点でガラス系基板の厚さを測定し、測定量の平均をとることによって求める。
【００１８】
様々な実施形態で、ガラス系基板２０は、エッチングを介した貫通穴の形成に適した任意のガラス素材またはガラスセラミック素材から形成されてもよい。実施形態によっては、基板をガラスとすることができ、このガラスには、溶融シリカ、アルカリ含有ガラス（例えばアルカリアルミノケイ酸塩ガラス）、アルカリ不含ガラス（例えばアルカリ不含アルカリ性アルミノホウケイ酸塩ガラス）、または異なるガラス組成物を含有する層を有した薄板状ガラス片を含めることができる。具体的な実施形態では、ガラス基板２０は、多成分性のガラス素材である。様々な実施形態で、ガラス基板２０は、５０モル％から７５モル％のＳｉＯ２および１０モル％から２０モル％のアルカリ金属酸化物を含む多成分性ガラス素材であり、このアルカリ金属酸化物は、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである。様々な実施形態で、そのような多成分性ガラスは、下記にてさらに詳細に議論するようにイオン交換プロセスを通じて調質できる。いくつかの例示的な実施形態では、ガラス基板２０は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許出願公開第２０１２／０１１１０５７号明細書に記載された、任意の強化ガラス素材としてもよい。いくつかの例示的な実施形態では、ガラス基板２０は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている米国特許出願公開第２００５／０１４２３６４号明細書に記載された、任意の強化ガラス素材としてもよい。
【００１９】
様々な実施形態で、本明細書に記載されたガラス系基板２０は、多数の組成を含んでいてもよい。一実施形態では、ガラス系基板２０は、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスを含む。実施形態によっては、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、６０モル％から７０モル％のＳｉＯ２、６モル％から１４モル％のＡｌ２Ｏ３、０モル％から１５モル％のＢ２Ｏ３、０モル％から１５モル％のＬｉ２Ｏ、０モル％から２０モル％のＮａ２Ｏ、０モル％から１０モル％のＫ２Ｏ、０モル％から８モル％のＭｇＯ、０モル％から１０モル％のＣａＯ、０モル％から５モル％のＺｒＯ２、０モル％から１モル％のＳｎＯ２、０モル％から１モル％のＣｅＯ２、５０ｐｐｍ未満のＡｓ２Ｏ３、および５０ｐｐｍ未満のＳｂ２Ｏ３を含むか、それらから本質的になるか、またはそれらからなり、１２モル％≦Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ≦２０モル％および０モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ≦１０モル％である。他の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、６４モル％≦ＳｉＯ２≦６８モル％、１２モル％≦Ｎａ２Ｏ≦１６モル％、８モル％≦Ａｌ２Ｏ３≦１２モル％、０モル％≦Ｂ２Ｏ３≦３モル％、２モル％≦Ｋ２Ｏ≦５モル％、４モル％≦ＭｇＯ≦６モル％、および０モル％≦ＣａＯ≦５モル％を含むか、それらから本質的になるか、またはそれらからなり、６６モル％≦ＳｉＯ２＋Ｂ２Ｏ３＋ＣａＯ≦６９モル％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３＋ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＞１０モル％、５モル％≦ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ≦８モル％、（Ｎａ２Ｏ＋Ｂ２Ｏ３）−Ａｌ２Ｏ３≦２モル％、２モル％≦Ｎａ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３≦６モル％、および４モル％≦（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）−Ａｌ２Ｏ３≦１０モル％である。さらに他の実施形態では、アルカリアルミノケイ酸塩ガラスは、５重量％から５０重量％のＳｉＯ２、２重量％から２０重量％のＡｌ２Ｏ３、０重量％から１５重量％のＢ２Ｏ３、１重量％から２０重量％のＮａ２Ｏ、０重量％から１０重量％のＬｉ２Ｏ、０重量％から１０重量％のＫ２Ｏ、および０重量％から５重量％の（Ｍｇ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）、０重量％から３重量％の（ＳｒＯ＋ＢａＯ）、および０重量％から５重量％の（ＺｒＯ２＋ＴｉＯ２）を含むか、それらから本質的になるか、またはそれらからなり、０≦（Ｌｉ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／Ｎａ２Ｏ≦０．５である。
【００２０】
他の実施形態では、ガラス系基板２０は、モルパーセントで算出しかつ酸化物基準でバッチから算出した場合の以下の組成、５５から８０のＳｉＯ２、１２から３０のＡＩ２Ｏ３、および２から１５のＰ２Ｏ５を含むガラス組成物から形成される。実施形態によっては、ガラス系基板２０は、修飾酸化物を含むガラス組成物から形成される。実施形態によっては、少なくとも１つの修飾酸化物は、１５モル％を超えない総量のＹ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｌａ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｇａ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＢｅＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、および／またはＢ２Ｏ３からなる群から選択される。他の実施形態では、少なくとも１つの修飾酸化物は、７モル％を超えない総量のＹ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＨｆＯ２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ａｓ２Ｏ３、ＳｎＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｌａ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｇａ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏ、ＢｅＯ、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｔａ２Ｏ５、ＺｎＯ、ＣｄＯ、ＰｂＯ、Ｂｉ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、および／またはＢ２Ｏ３からなる群から選択される。
【００２１】
様々な実施形態で、基板２０は、センサ基板として使用するのに充分なサイズの幅または直径（例えば、面２２および／または面２４の幅または直径）を有する。様々な実施形態で、基板２０の幅または直径（円形ウエハの場合）は、２５ｍｍと５００ｍｍの間に、具体的には５０ｍｍと３００ｍｍの間に、さらに具体的には１００ｍｍと２００ｍｍの間にある。例示的な一実施形態では、基板２０は、約１５０ｍｍの直径および約０．７ｍｍの厚さを有する円板である。
【００２２】
図３を参照すると、例示的な一実施形態による、工程１４におけるエッチング経路の作製の概略図が示されている。図３に示されるように、基板２０の上に所定のパターンでレーザ３２を向けるために、レーザデバイス３０を移動し、狙いをつけ、またはその他の方法で制御する。レーザ３２は、基板２０の素材と相互に作用して、レーザ相互作用の経路で、基板２０を貫いて物理的または化学的な変化を形成して複数のエッチング経路を形成するものと考えられており、このエッチング経路はレーザ損傷跡３４として示されている。損傷跡３４は、レーザ３２の伝達経路で基板２０の一部分または全体を貫いて延伸し、下記にさらに詳細に議論されるように、損傷跡３４は、基板２０の特異的なエッチングのための部位を提供して、基板２０にビア（ブラインドビアおよび／または貫通ビア）を形成する。実施形態によっては、損傷跡３４のパターン（およびその結果として、エッチング後の貫通ビアの場所）は、基板２０を用いることになるセンサのための特定のセンサ部品および処理回路の構成に基づき選択される。
【００２３】
様々な実施形態で、損傷跡３４は、エッチング後のビアの最終的なサイズに比べて、比較的小さな直径または幅を有する。様々な実施形態で、損傷跡３４は、０．０５μｍと１μｍの間の、具体的には約０．３μｍ（例えば、０．３μｍ±１０％）の直径を有する。
【００２４】
様々な実施形態で、レーザ３２は、損傷跡３４を形成するのに適した様々なレーザであり得る。様々な実施形態で、厚さやガラスのタイプなど、基板２０の１つまたは複数の特徴に基づき、および／または工程１６で貫通ビアを形成するために使用されるエッチング剤の具体的なタイプに基づき、損傷跡３４を形成するために、レーザ３２の１つまたは複数のパラメータ（例えば、出力、波長、タイミングなど）が選択および制御される。具体的な実施形態では、レーザ３２は、ピコ秒線状集光型レーザであり、具体的には、レーザ波長１０６４ｎｍを有するピコ秒線状集光型レーザである。
【００２５】
図１および図４を参照すると、エッチング工程１６が示され記載されている。概して、損傷跡３４の形成後に、基板２０をエッチング剤浴中に置く。様々な実施形態で、エッチング材は、基板２０を、損傷跡３４の外側の範囲に比べて特異的に損傷跡３４の部位でエッチングする、水酸化物エッチング材である。そのような実施形態では、図４に示されるように、様々な水酸化物系のエッチング材が、高特異的なエッチング速度を有する。本明細書で使用される「特異的なエッチング速度」とは、損傷跡３４の部位におけるガラス系素材のエッチング速度を指す。本明細書で使用される「非損傷でのエッチング速度」とは、レーザ損傷に供されなかったガラス系素材（例えば、損傷跡／エッチング経路の周辺ではないガラス系素材の範囲）のエッチング速度を指す。
【００２６】
例えば、そのような実施形態のいくつかでは、本明細書で議論される水酸化物系のエッチング材は、エッチング材が損傷跡３４に沿って基板から素材を除去する特異的なエッチング速度を有し、その速度は、損傷跡３４の外側の基板の部分が受ける非損傷でのエッチング速度よりも少なくとも１２倍大きい。実施形態によっては、本明細書で議論される水酸化物系のエッチング材は、損傷跡３４の外側の基板の部分が受ける非損傷でのエッチング速度よりも３０倍と７０倍の間で大きい、損傷跡３４に沿った特異的なエッチング速度を有する。当然ながら、本明細書で議論される高特異的なエッチング速度によって、比較的厚い基板２０にビアを形成することが可能になり、基板２０を貫いて実質的に中間点で狭まらない貫通ビアを形成することも可能になる。当然ながら、高特異的なエッチング速度によって、損傷跡３４の外側の範囲から過度な量の基板素材を不必要に除去することなく、基板２０にビアを迅速に形成することが可能になる。
【００２７】
高特異的なエッチング速度を示すことに加えて、本明細書で議論される水酸化物エッチング材は、比較的高速の非損傷でのエッチング速度をも有する。様々な実施形態で、本明細書で議論される水酸化物系のエッチング材は、０．０２μｍ／分と０．２５μｍ／分の間の、損傷跡３４の範囲の外側の非損傷でのエッチング速度を有する。
【００２８】
様々な実施形態で、水酸化物系のエッチング材は、任意の水酸化物素材としてもよい。特定の実施形態では、水酸化物系のエッチング材は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化テトラメチルアンモニウムのうち少なくとも１つであり、具体的な実施形態では、これらの素材は、ジオールおよびアルコールのうち少なくとも１つとの水性混合物に形成される。様々な実施形態で、エッチング材は、少なくとも０．５Ｍの水酸化物濃度を有する。様々な実施形態で、エッチング材は、１Ｍと１９．５Ｍの間の濃度の水酸化ナトリウムまたは水酸化カリウムであってもよい。具体的な実施形態では、エッチング材は、エッチングの間にセ氏６０度よりも高い温度で、具体的にはエッチングの間にセ氏６０度と１７５度の間で、さらに具体的にはエッチングの間にセ氏６０度と１２０度の間で維持される。
【００２９】
様々な実施形態で、本明細書で議論されるプロセスを用いて、高特異的なエッチング速度および高速の非損傷でのエッチング速度が達成可能であることから、本願の開示のプロセスは、総処理時間を申し分なく低いレベルに維持したまま、比較的厚い基板を貫く高いアスペクト比の貫通ビアを形成するものと考えられる。様々な実施形態で、本明細書で議論されるプロセスの総エッチング時間は、２４時間未満であり、具体的には２０時間未満であり、少なくともいくつかの実施形態では、１０時間未満である。例示的な一実施形態では、機械的な振盪または音波を要することなく、本明細書で議論されるプロセスを用いて、３時間という短時間で、基板２０を貫いて貫通ビアを形成できることが示されている。様々な実施形態で、本明細書で議論されるプロセスの総エッチング時間は、２週間と３時間の間であり、具体的な実施形態では、本明細書で議論されるプロセスの総エッチング時間は、４日間である。
【００３０】
例として、図４は、２つのエッチング材および２つの異なる基板素材について、μｍ／分の非損傷でのエッチング速度対μｍ／分の特異的なエッチング速度のプロットを示す。例示的な一実施形態では、素材組成物Ａは、酸化物標準で、６９．１１モル％のＳｉＯ２、１０．１９モル％のＡｌ２Ｏ３、１５．０９モル％のＮａ２Ｏ、０．０１モル％のＫ２Ｏ、５．４８モル％のＭｇＯ、０．００５モル％のＴｉＯ２、０．０１モル％のＦｅ２Ｏ３、０．０１モル％のＺｒＯ２、および０．１３モル％のＳｎＯ２を含む組成物を表し、素材コードＥＸＧは、Ｃｏｒｎｉｎｇ社Ｅａｇｌｅ  ＸＧ（登録商標）ガラスを表す。図４に示されるように、３ＭのＮａＯＨエッチング材および１２ＭのＮａＯＨエッチング材を用いて、両方の基板素材を異なるエッチング速度でエッチングした。図４は、概して本出願のプロセスでは、図４の曲線によって示されるように、非損傷でのエッチング速度が低下するのに従って特異的なエッチング速度が増加することを示す。
【００３１】
代替的な一実施形態では、プロセス１０は、２つのエッチング工程を含むことがある。第１のエッチング工程は、上記に議論された工程１６など、水酸化物系のエッチング工程である。この実施形態では、第１のエッチング工程の間、図４の非損傷でのエッチング速度と特異的なエッチング速度との関係によって示されるように、低速のエッチング速度を使用して、非常に高特異的なエッチング速度が提供される。この第１の高特異的なエッチング速度の工程は、損傷跡３４に沿って貫通穴を開くために利用される。次いで、非損傷でのエッチング速度を増加させて、素早く貫通穴を所望の直径に拡げる。様々な実施形態で、第２のエッチング工程の間の非損傷でのエッチング速度は、水酸化物エッチング剤濃度および／または温度を増加させることによって増加される。さらに別の実施形態では、第２のエッチング工程で、フッ化水素酸など、さらに高速のエッチング速度を持つエッチング剤が利用されることがある。
【００３２】
図５を参照すると、例示的な一実施形態による、エッチング後の基板２０の詳細図が示されている。示されるように、エッチング後、基板２０は、面２２と面２４との間で基板内部領域４４を貫いて、端々まで基板２０を貫いて延伸する、貫通ビア４０として示される複数のビアを含む。上記に触れたように、実施形態によっては、ビア４０は、貫通ビア、ブラインドビア、またはそれらの組合せとすることができる。示されるように、貫通ビア４０は、比較的高いアスペクト比（例えば、その長さとその最大直径との比率）を有する。様々な実施形態で、ビア４０のアスペクト比は、８対１よりも大きく、具体的には１０対１よりも大きく、さらに具体的には１２対１よりも大きい。当然ながら、ビア４０が基板２０の全体の厚さを延伸する貫通ビアである場合、貫通ビア４０の長さは、本明細書で議論される異なる厚さＴ１と実質的に同じである。また当然ながら、ビア４０がブラインドビアである場合、ビアの長さは、基板の厚さよりも少なくなる。ビアの長さは、干渉計を用いて測定される。ビアの直径は、光学顕微鏡を用いてビアを画像化し、ビアの端に対する最小二乗での最適円を計算することによって、測定される。
【００３３】
様々な実施形態で、長さに沿った様々な点におけるビア４０の直径は、金属化ペーストなどの金属化素材など、導電性素材を適用するのに充分な大きさがあるだけでなく、基板の完全性または強度を実質的に損なわないように充分に小さい。実施形態によっては、ビアは、任意の公知の手法を用いて導電性素材で充填されることがあり、そのような手法としては、以下に限定されないが、スパッタリング、無電解および／または電解めっき、化学蒸着などが挙げられる。導電性素材は、例えば、銅、銀、アルミニウム、チタン、金、白金、ニッケル、タングステン、マグネシウム、または任意の他の適した素材としてもよい。様々な実施形態で、ビア４０は、Ｄ１として示される１００μｍよりも小さな最大直径と、Ｄ２として示される４０μｍ以上の最小直径を有する。
【００３４】
様々な実施形態で、ビア４０は、その長さに沿った異なる点で直径が比較的不変となるように形成される。実施形態によっては、ビア４０は、実質的に狭まっていないか、または面２２と面２４の間でその長さに沿って先細りしておらず、この構造は、本明細書で議論されるようなプロセスのエッチング速度の結果である。様々な実施形態で、ビア４０は、Ｄ１に対するＤ２の比率が０．５よりも大きくなるほどには実質的に先細りしてはいない。具体的な実施形態では、Ｄ１に対するＤ２の比率が０．８と１の間に、具体的には０．９と１の間に、さらに具体的には０．９２と０．９８の間になるように、貫通ビア４０が構築される。
【００３５】
図５に示されるように、ビア４０は、内面４２によって画定される。様々な実施形態で、内面４２は、フッ化水素酸によって、機械的なドリルによって、またはレーザドリルによって形成された穴の面とは異なる、１つまたは複数の面の特徴を有する。様々な実施形態で、ビア４０の内面４２が６μｍよりも小さな、さらに具体的には３μｍから６μｍの間の、ピークから谷までの差を有するほどに、内面４２は実質的に滑らかである。様々な実施形態で、ビア４０の長さに沿った先細りの度合が２０％よりも少なくなるほどには、ビア４０の内面４２は実質的に先細りしてはいない。様々な実施形態で、内面４２は、少なくともフッ化水素酸によってエッチングされた面に比べて、ヒドロキシルに富んだ面である。
【００３６】
本明細書で議論される構造およびエッチングプロセスの改善に加えて、基板２０を調質して、スマートフォンセンサでの適用など、ある種の適用では望ましい強度および耐破砕性の増加がもたらされることもある。様々な実施形態で、面２２および面２４に隣接する基板の領域が圧縮応力下となるように基板２０が調質され、そのような実施形態のいくつかでは、基板２０の中央領域は引張応力下にある。当然ながら、これらの差応力によって、基板２０の強度および耐破砕性が増加する。
【００３７】
様々な実施形態で、基板２０の面２２および面２４における圧縮応力は、１００ＭＰａより大きく、具体的な一実施形態では５００ＭＰａよりも大きい。一実施形態では、基板２０は、加熱および急冷のプロセスを介して熱的に調質されることがある。別の実施形態では、基板２０は、表面のイオン交換プロセスを通じるなどで化学的に調質されることがある。当然ながら、化学調質によって、表面近くの基板にある小さなイオン、例えばＮａイオンが、より大きなイオン、例えばＫイオンに換えられ、より大きなこのイオンの存在によって、表面の圧縮応力が生じる。そのような実施形態のいくつかでは、この圧縮応力層は、面２２および面２４から少なくとも１０μｍの深度を有し、いくつかのそのような実施形態では、各面の表面圧縮応力は、５００ＭＰａよりも大きい。少なくともいくつかの実施形態では、ビア４０を画定する内面４２およびその隣接領域は、面２２および面２４に形成される圧縮応力に加えて圧縮応力下にあるものと考えられる。そのような圧縮応力によって、少なくともいくつかの実施形態では、ビア４０に強化および／または耐久性がもたらされることがある。表面の圧縮応力は、有限会社折原製作所（日本）によって製造されるＦＳＭ−６０００などの商業的に入手可能な計器を使用した表面応力計（ＦＳＭ）によって測定される。表面応力の測定は、ガラスの複屈折に関連のある応力光学係数（ＳＯＣ）を正確に測定することに依存する。次いで、ＳＯＣは「ガラス応力光学係数の測定のための標準試験法」と題されたＡＳＴＭ規格Ｃ７７０−１６に記載されている手順Ｃ（ガラス円板法）に従って測定され、この記載の内容は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれている。圧縮応力層の深度は、イオン交換処理に応じて、ＦＳＭまたは散乱光偏光計（ＳＣＡＬＰ）によって測定できる。カリウムイオンをガラス系品内に交換することによってガラス系品に応力が発生するところでは、ＦＳＭを使用して圧縮応力層の深度が測定する。ナトリウムイオンをガラス系品内に交換することによってこの応力が発生するところでは、ＳＣＡＬＰを使用して圧縮応力層の深度が測定する。カリウムイオンとナトリウムイオンの両方をガラス系品内に交換することによってガラス系品の応力が発生するところでは、圧縮応力層の深度はＳＣＡＬＰによって測定するが、その理由は、ナトリウムの交換深度が圧縮応力層の深度を標示し、カリウムイオンの交換深度が圧縮応力の規模の変化（しかし圧縮から引張への応力の変化ではない）を標示するものと考えられるためである。また、そのようなガラス系品におけるカリウムイオンの交換深度は、ＦＳＭによって測定する。
【００３８】
本明細書で議論されるような基板２０は、様々な電子基板での適用に、具体的にはセンサ基板での適用に使用されることがある。具体的な実施形態では、図６に示されるように、基板２０は、電子デバイス５２（例えば、携帯電話、タブレット、ノート型パソコン、コンピュータ、ナビゲーションシステムなど）に用いる、指紋センサ５０用の基板として使用されることがある。図６は、前部５４、後部５５、および側面５６を有する筐体５３、前記筐体の少なくとも部分的に内部にあるかまたは完全に中にあり、少なくともコントローラ、メモリ、指紋センサまたはタッチスクリーン、および前記筐体の前記前面のまたは前記前面に隣接するディスプレイ５８を含む、電気部品（図示せず）、ならびに前記ディスプレイを覆うように前記筐体の前記前面にあるか前記前面を覆うカバー基板５９を含む、家電デバイス５２を示す。具体的な実施形態では、指紋センサ５０は、基板２０の貫通ビア４０内に位置する、金属を含有する導電性素材を含む。第１の再分配層および第２の再分配層が面２２および面２４上に位置し、静電容量検知アレイが前記第１の再分配層に連結される。具体的な実施形態では、検知アレイによって発生した信号が基板を通じてＡＳＩＣと通信するように、指紋検知ＡＳＩＣが前記第２の再分配層に連結される。
【００３９】
様々な実施形態で、特定の適用のために所望に応じて、基板２０は、様々な付加的な層または被覆を支持してもよい。指紋検知の一実施形態では、基板２０は、１つまたは複数の着色層、静電放電層、および硬い被覆層を支持してもよい。
【００４０】
例示的な一実施形態による、指紋センサ６０などのセンサ組立ての一例が、図７に示されている。概して、センサ６０は、基板２０などのガラス系基板を使用する。様々な層６２が、基板２０の指側６４上に位置し、様々な層６６が、基板２０の回路側６８上に位置する。層６２および層６６の詳細は図７に示されており、層６２および層６６を電気的に連結する、金属化された貫通ビア４０の例が１つのみ示されている。検知された指紋に関連する信号を処理するように構成されたＡＳＩＣチップ７０は、導線またはケーブル７２を介して層６６に接続される。上記に議論されるように、基板２０は、ビア４０が層６２と６６の間の伝導を提供することを可能にするのと同時に、層６２および層６６を支持するための堅牢な基板を提供する。
【００４１】
本明細書で議論される基板および関連するプロセスは、少なくともいくつかの例示的な実施形態では、各種センサ基板と比較して数多くの改善を提供する。例えば、基板２０は、ポリマー基板よりも強く、堅く、引掻きおよび亀裂に耐性があるものと考えられ、さらに、この基板２０の強度によって、より薄く硬い被覆層をセンサの指側上に使用することが可能になり、それによって、指紋センサのためのより良好な信号対雑音比が達成される。基板２０は、サファイアセンサ基板に比べてより低コストであるとも考えられる。基板２０は、ガラス系素材から形成されることから、（熱的または化学的のどちらかで）調質することができ、それによってセンサの落下性能が改善される。アスペクト比の高い比較的広い貫通ビア４０によって、広範囲の蒸着または多工程の電着を経る金属化の代わりに、金属ペーストの適用による低コストの金属化を使用することが可能になる。
【００４２】
さらに、本明細書で議論されるレーザ損傷と水酸化物エッチングプロセスを組み合わせることによって、（溶融シリカなどの純粋なシリカ素材とは対照的に）多成分性ガラス素材からセンサ基板を形成することが可能になる。さらに、少なくともいくつかの実施形態では、本明細書で議論されるプロセスによって、危険なフッ化水素酸の使用が回避される。さらに、本明細書で議論されるプロセスは、機械的なドリル掘削またはレーザによるドリル掘削を用いるシステムよりも効率が良く、および／または低い資本コストを有するものと考えられる。
【実施例】
【００４３】
例示的な一実施形態では、まず、上に記載したピコ秒レーザ技術を使用して、上記に挙げた組成物Ａで形成された厚さ０．７ｍｍ、直径１５０ｍｍのガラスウエハに、損傷跡を形成する。損傷パターンは、ウエハを用いることになるセンサアレイおよび／またはセンサのＡＳＩＣに基づく。次いで、これらのウエハを、６．４ｍｍのピッチを持つプロセス担持体に設置する。次いで、プロセス担持体を、６Ｍの水酸化ナトリウム浴にセ氏８５度で３日間、浸漬する。次いで、担持体をアルカリ浴から外し、大量の脱イオン水でリンスする。その後、１００％のＫＮＯ３を用いて、ウエハをセ氏３９０度の温度で３．５時間、イオン交換に供する。この結果基板が強化され、基板中では、ビアが８０マイクロメートルの入口直径および６５マイクロメートルから７５マイクロメートルの最小直径に開いている。次いで、薄膜および被覆技術を用いて、残りのセンサ部品を当該基板上にパターン形成させて所望の製品を作製する。
【００４４】
別の例示的な実施形態では、６ＭのＮａＯＨ中でセ氏９０度で８時間エッチングすることによって、０．７ｍｍ厚さの組成物Ａガラスの区画に、１１マイクロメートルの直径の貫通ビアを形成した。これらのビアは、６０：１を超えるアスペクト比を有し、続いてエッチングして、９５％よりも大きな胴比のビアを形成することができる。胴比は、ビアの最小直径（「胴」）およびビアの最大直径について計算する。
【００４５】
第１の態様は、第１の主表面および反対にある第２の主表面を有するガラス系基板にビアを形成するためのプロセスであって、所定のパターンで前記ガラス基板にレーザを向けることによって、前記基板の前記第１の主表面から延伸する複数のエッチング経路を作製する工程と、水酸化物系のエッチング材を使用して、前記エッチング経路に沿って前記ガラス基板の前記第１の主表面から延伸する複数のビアをエッチングする工程であって、前記エッチング経路に沿った前記エッチング材のエッチング速度が、前記エッチング経路の外側の前記エッチング材のエッチング速度よりも少なくとも１２倍大きくなるように、前記水酸化物系のエッチング材が、前記エッチング経路に沿って前記基板を特異的にエッチングする工程とを含む、プロセスを含む。
【００４６】
第１の態様による第２の態様では、前記複数のビアのそれぞれは、８対１よりも大きな、前記ビアの長さと前記ビアの最大直径との比率を有する。
【００４７】
第１または第２の態様による第３の態様では、前記複数のビアのうち少なくとも１つが貫通ビアである。
【００４８】
第１から第３の態様のいずれか１つによる第４の態様では、前記複数のビアのうち少なくとも１つがブラインドビアである。
【００４９】
第１から第４の態様のいずれか１つによる第５の態様では、前記レーザがピコ秒レーザである。
【００５０】
第１から第５の態様のいずれか１つによる第６の態様では、前記複数のビアのそれぞれの前記最大直径が、１００μｍよりも小さく、前記ビアのそれぞれの最小直径と前記最大直径との比率が、０．５よりも大きい。
【００５１】
第１から第６の態様のいずれか１つによる第７の態様は、前記複数のビアを導電性の素材で充填する工程をさらに含む。
【００５２】
第１から第７の態様のいずれか１つによる第８の態様では、前記ガラス系基板が、５０モル％から７５モル％のＳｉＯ２および１０モル％から２０モル％のアルカリ金属酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物が、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである。
【００５３】
第１から第８の態様のいずれか１つによる第９の態様は、前記第１の主表面および前記第２の主表面が圧縮応力下にあるように、エッチングの後に前記ガラス基板を調質する工程をさらに含み、前記第１および第２の主表面のうち一方または両方における前記圧縮応力が、少なくとも１００ＭＰａである。
【００５４】
第９の態様による第１０の態様では、化学的に強化された層が、前記第１の主表面および前記第２の主表面から延伸するように、前記調質する工程が、イオン交換を経て前記ガラス基板を化学的に調質する工程を含み、化学的に強化された各層の深度が、１０μｍよりも大きく、前記第１および第２の主表面の一方または両方における前記圧縮応力が、少なくとも５００ＭＰａである。
【００５５】
第１から第１０の態様のいずれか１つによる第１１の態様では、前記水酸化物系のエッチング材が、少なくとも０．５Ｍの水酸化物濃度を有し、前記エッチング工程の間にセ氏６０度よりも高い温度で維持されており、前記エッチング経路に沿った前記エッチング材のエッチング速度が、前記エッチング経路の外側の前記エッチング材のエッチング速度よりも少なくとも３０倍大きくなるように、前記水酸化物系のエッチング材は、前記エッチング経路に沿って前記基板を特異的にエッチングする。
【００５６】
第１から第１１の態様のいずれか１つによる第１２の態様では、前記水酸化物系のエッチング材は、ジオールおよびアルコールのうち少なくとも１つとの水性混合物に、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化テトラメチルアンモニウムのうち少なくとも１つを含む。
【００５７】
第１から第１２の態様のいずれか１つによる第１３の態様では、前記ガラス系素材は、０．３ｍｍよりも大きな平均厚さを有する。
【００５８】
第１から第１３の態様のいずれか１つによる第１４の態様では、前記ガラス系素材はガラスである。
【００５９】
第１から第１３の態様のいずれか１つによる第１５の態様では、前記ガラス系素材はガラスセラミックである。
【００６０】
第１６の態様は、第１の主表面、前記第１の主表面の反対にある第２の主表面、前記第１の主表面と前記第２の主表面との間に位置する内部領域、ならびに前記第１の主表面から前記内部領域内に延伸し、それぞれが最大直径および最小直径を有する複数のビアを含み、前記基板が、０．３ｍｍよりも大きな平均厚さを有し、前記複数のビアのそれぞれの前記最大直径が、１００μｍよりも小さく、前記ビアのそれぞれの前記最大直径に対する前記最小直径の比率が、０．５よりも大きい、ガラス系基板を含む。
【００６１】
第１６の態様による第１７の態様では、前記ビアのそれぞれの前記最小直径が、４０μｍ以上であり、前記ビアのそれぞれの前記最大直径に対する前記最小直径の前記比率が、０．８よりも大きくかつ１よりも小さい。
【００６２】
第１６または第１７の態様による第１８の態様では、各ビアの長さと各ビアの最大直径との比率が、８対１よりも大きい。
【００６３】
第１８の態様による第１９の態様では、各ビアの長さが、０．５ｍｍよりも大きくかつ１．１ｍｍよりも小さく、各ビアの長さとビアのそれぞれの最大直径との比率が、１０対１よりも大きい。
【００６４】
第１６から第１９の態様のいずれか１つによる第２０の態様では、前記基板が、５０モル％から７５モル％のＳｉＯ２および１０モル％から２０モル％のアルカリ金属酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物が、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである。
【００６５】
第１６から第２０の態様のいずれか１つによる第２１の態様では、前記基板が調質されたガラス素材であり、前記第１の主表面および前記第２の主表面が圧縮応力下にあり、前記第１の主表面および前記第２の主表面のうち一方または両方における前記圧縮応力が、少なくとも１００ＭＰａである。
【００６６】
第１６から第２１の態様のいずれか１つによる第２２の態様では、前記基板が、前記第１の主表面および前記第２の主表面から延伸する化学的に強化された層を有する化学的に調質されたガラス素材であり、前記化学的に強化された層の深度が、１０μｍよりも大きく、前記第１および第２の主表面の一方または両方における前記圧縮応力が、少なくとも５００ＭＰａである。
【００６７】
第１６から第２２の態様のいずれか１つによる第２３の態様は、前記ビア内に位置する導電性素材、前記第１の主表面上に位置する第１の再分配層、前記第２の主表面上に位置する第２の再分配層、および前記第１の再分配層に連結されている静電容量検知アレイをさらに含む。
【００６８】
第１６から第２３の態様のいずれか１つによる第２４の態様では、前記複数のビアの少なくとも１つが貫通ビアである。
【００６９】
第１６から第２４の態様のいずれか１つによる第２５の態様では、前記複数のビアのうち少なくとも１つがブラインドビアである。
【００７０】
第２６の態様は、第１の主表面、前記第１の主表面の反対にある第２の主表面、前記第１の主表面と前記第２の主表面との間に延伸し、その貫通ビアのそれぞれが最大直径および最小直径を有する複数の貫通ビア、ならびに５０モル％から７５モル％のＳｉＯ２および１０モル％から２０モル％のアルカリ金属酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物が、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである多成分性ガラス素材を含み、前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の平均距離が、０．３ｍｍよりも大きく、前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の前記平均距離と前記複数の貫通ビアのそれぞれの最大直径との比率が、８対１よりも大きく、前記ビアのそれぞれの前記最大直径に対する前記最小直径の比率が、０．５よりも大きい、ガラス基板を含む。
【００７１】
第２６の態様による第２７の態様では、前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の前記平均距離が、０．５ｍｍよりも大きくかつ１．１ｍｍよりも小さく、前記貫通ビアの前記最大直径が、１００μｍよりも小さく、前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の前記平均距離と、前記貫通ビアのそれぞれの前記最大直径との比率が、１０対１よりも大きい。
【００７２】
第２６または第２７の態様による第２８の態様では、前記基板が、前記第１の主表面および前記第２の主表面から延伸する化学的に強化された層を有する、化学的に調質されたガラス素材であり、化学的に強化された各層の深度が１０μｍよりも大きく、前記第１の主表面および前記第２の主表面が圧縮応力下にあり、前記第１の主表面および前記第２の主表面のうち一方または両方の面における前記圧縮応力が、少なくとも１００ＭＰａである。
【００７３】
第２９の態様は、前面、後面、および側面を有する筐体、前記筐体内に少なくとも部分的に備え付けられ、少なくともコントローラ、メモリ、指紋センサ、およびディスプレイを含み、前記ディスプレイが前記筐体の前記前面にまたは前記前面に隣接して備え付けられている電気部品、ならびに前記ディスプレイを覆って配置され、前記指紋センサのための伝導性経路を提供する電気伝導性素材で前記複数のビアが充填されている、第１６から２５の態様のいずれか１つに記載の前記ガラス系基板を含む、家電製品を含む。
【００７４】
第３０の態様は、前面、後面、および側面を有する筐体、前記筐体内に少なくとも部分的に備え付けられ、少なくともコントローラ、メモリ、指紋センサ、およびディスプレイを含み、前記ディスプレイが前記筐体の前記前面にまたは前記前面に隣接して備え付けられている電気部品、ならびに前記ディスプレイを覆って配置され、前記指紋センサのための伝導性経路を提供する電気伝導性素材で前記複数の貫通ビアが充填されている、第２６から２８の態様のいずれか１つに記載の前記ガラス基板を含む、家電製品を含む。
【００７５】
特段に明白に述べられていない限り、本明細書に記述したいかなる方法も、その工程が特定の順番で実施されることが求められるものと解されることは全く意図していない。したがって、方法の請求項がその工程の従う順番を実際に列挙しないか、または工程が特定の順番に限定されることが特許請求の範囲もしくは説明に別途具体的に述べられていない場合は、特定の順番が推測されることは全く意図していない。さらに、本明細書で使用される冠詞「ａ」は、１つまたは１つを超える成分または要素を含むことを意図しており、１つのみを意味するように解されることを意図していない。
【００７６】
開示された実施形態の趣旨または範囲から逸脱することなく、様々な改変および変形を行うことができることが、当業者に明らかになろう。実施形態の趣旨および実質を組み込んだ開示された実施形態の改変、組合せ、サブコンビネーション、および変形は当業者が思いつく可能性があるため、開示された実施形態は、添付の特許請求の範囲およびそれらの等価物の範囲内にあるあらゆるものを含むものと解されるべきである。
【００７７】
以下、本発明の好ましい実施形態を項分け記載する。
【００７８】
実施形態１  
第１の主表面および反対にある第２の主表面を有するガラス系基板にビアを形成するためのプロセスであって、
所定のパターンで前記ガラス基板にレーザを向けることによって、前記基板の前記第１の主表面から延伸する複数のエッチング経路を作製する工程、および
水酸化物系のエッチング材を使用して、前記エッチング経路に沿って前記ガラス基板の前記第１の主表面から延伸する複数のビアをエッチングする工程であって、前記エッチング経路に沿った前記エッチング材のエッチング速度が、前記エッチング経路の外側の前記エッチング材のエッチング速度よりも少なくとも１２倍大きくなるように、前記水酸化物系のエッチング材が、前記エッチング経路に沿って前記基板を特異的にエッチングする工程
を含むプロセス。
【００７９】
実施形態２  
前記複数のビアのそれぞれが、８対１よりも大きな、前記ビアの長さと前記ビアの最大直径との比率を有する、実施形態１に記載のプロセス。
【００８０】
実施形態３  
前記複数のビアのうち少なくとも１つが貫通ビアである、実施形態１または２に記載のプロセス。
【００８１】
実施形態４  
前記複数のビアのうち少なくとも１つがブラインドビアである、実施形態１から３のいずれか１つに記載のプロセス。
【００８２】
実施形態５  
前記レーザがピコ秒レーザである、実施形態１から４のいずれか１つに記載のプロセス。
【００８３】
実施形態６  
前記複数のビアのそれぞれの前記最大直径が、１００μｍよりも小さく、前記ビアのそれぞれの最小直径と前記最大直径との比率が、０．５よりも大きい、実施形態１から５のいずれか１つに記載のプロセス。
【００８４】
実施形態７  
前記複数のビアを導電性の素材で充填する工程をさらに含む、実施形態１から６のいずれか１つに記載のプロセス。
【００８５】
実施形態８  
前記ガラス系基板が、５０モル％から７５モル％のＳｉＯ２および１０モル％から２０モル％のアルカリ金属酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物が、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである、実施形態１から７のいずれか１つに記載のプロセス。
【００８６】
実施形態９  
前記第１の主表面および前記第２の主表面が圧縮応力下にあるように、エッチングの後に前記ガラス系基板を調質する工程をさらに含み、前記第１および第２の主表面のうち一方または両方における前記圧縮応力が少なくとも１００ＭＰａである、実施形態１から８のいずれか１つに記載のプロセス。
【００８７】
実施形態１０  
化学的に強化された層が、前記第１の主表面および前記第２の主表面から延伸するように、前記調質する工程が、イオン交換を通じて前記ガラス系基板を化学的に調質する工程を含み、化学的に強化された各層の深度が１０μｍよりも大きく、前記第１および第２の主表面の一方または両方における前記圧縮応力が少なくとも５００ＭＰａである、実施形態１から９のいずれか１つに記載のプロセス。
【００８８】
実施形態１１  
前記水酸化物系のエッチング材が、少なくとも０．５Ｍの水酸化物濃度を有し、前記エッチング工程の間にセ氏６０度よりも高い温度で維持されており、前記エッチング経路に沿った前記エッチング材のエッチング速度が、前記エッチング経路の外側の前記エッチング材のエッチング速度よりも少なくとも３０倍大きくなるように、前記水酸化物系のエッチング材が、前記エッチング経路に沿って前記基板を特異的にエッチングする、実施形態１から１０のいずれか１つに記載のプロセス。
【００８９】
実施形態１２  
前記水酸化物系のエッチング材が、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化テトラメチルアンモニウムのうち少なくとも１つを、ジオールおよびアルコールのうち少なくとも１つとの水性混合物に含む、実施形態１から１１のいずれか１つに記載のプロセス。
【００９０】
実施形態１３  
前記ガラス系素材が、０．３ｍｍよりも大きな平均厚さを有する、実施形態１から１２のいずれか１つに記載のプロセス。
【００９１】
実施形態１４  
前記ガラス系素材がガラスである、実施形態１から１３のいずれか１つに記載のプロセス。
【００９２】
実施形態１５  
前記ガラス系素材がガラスセラミックである、実施形態１から１３のいずれか１つに記載のプロセス。
【００９３】
実施形態１６  
第１の主表面、
前記第１の主表面の反対にある第２の主表面、
前記第１の主表面と前記第２の主表面との間に位置する内部領域、ならびに
前記第１の主表面から前記内部領域内に延伸し、それぞれが最大直径および最小直径を有する複数のビア
を含み、
前記基板が０．３ｍｍよりも大きな平均厚さを有し、
前記複数のビアのそれぞれの前記最大直径が１００μｍよりも小さく、
前記ビアのそれぞれの前記最大直径に対する前記最小直径の比率が、０．５よりも大きい、
ガラス系基板。
【００９４】
実施形態１７  
前記ビアのそれぞれの前記最小直径が４０μｍ以上であり、前記ビアのそれぞれの前記最大直径に対する前記最小直径の前記比率が、０．８よりも大きくかつ１よりも小さい、実施形態１６に記載のガラス系基板。
【００９５】
実施形態１８  
各ビアの長さと各ビアの最大直径との比率が、８対１よりも大きい、実施形態１６または１７に記載のガラス系基板。
【００９６】
実施形態１９  
各ビアの前記長さが、０．５ｍｍよりも大きくかつ１．１ｍｍよりも小さく、各ビアの前記長さとビアのそれぞれの前記最大直径との比率が、１０対１よりも大きい、実施形態１８に記載のガラス系基板。
【００９７】
実施形態２０  
前記基板が、５０モル％から７５モル％のＳｉＯ２および１０モル％から２０モル％のアルカリ金属酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物が、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである、実施形態１６から１９のいずれか１つに記載のガラス系基板。
【００９８】
実施形態２１  
前記基板が調質されたガラス素材であり、前記第１の主表面および前記第２の主表面が圧縮応力下にあり、前記第１の主表面および前記第２の主表面のうち一方または両方における前記圧縮応力が、少なくとも１００ＭＰａである、実施形態１６から２０のいずれか１つに記載のガラス系基板。
【００９９】
実施形態２２  
前記基板が、前記第１の主表面および前記第２の主表面から延伸する化学的に強化された層を有する化学的に調質されたガラス素材であり、前記化学的に強化された層の深度が１０μｍよりも大きく、前記第１および第２の主表面の一方または両方における前記圧縮応力が、少なくとも５００ＭＰａである、実施形態１６から２１のいずれか１つに記載のガラス系基板。
【０１００】
実施形態２３  
前記ビア内に位置する導電性素材、
前記第１の主表面上に位置する第１の再分配層、
前記第２の主表面上に位置する第２の再分配層、および
前記第１の再分配層に連結されている静電容量検知アレイ
をさらに含む、実施形態１６から２２のいずれか１つに記載のガラス系基板。
【０１０１】
実施形態２４  
前記複数のビアの少なくとも１つが貫通ビアである、実施形態１６から２３のいずれか１つに記載のガラス系基板。
【０１０２】
実施形態２５  
前記複数のビアのうち少なくとも１つがブラインドビアである、実施形態１６から２４のいずれか１つに記載のガラス系基板。
【０１０３】
実施形態２６  
第１の主表面、
前記第１の主表面の反対にある第２の主表面、
前記第１の主表面と前記第２の主表面との間に延伸し、その貫通ビアのそれぞれが最大直径および最小直径を有する複数の貫通ビア、ならびに
５０モル％から７５モル％のＳｉＯ２および１０モル％から２０モル％のアルカリ金属酸化物を含み、前記アルカリ金属酸化物がＬｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、およびＣｓ２Ｏのうち少なくとも１つである、多成分性ガラス素材
を含み、
前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の平均距離が、０．３ｍｍよりも大きく、
前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の前記平均距離と前記複数の貫通ビアのそれぞれの最大直径との比率が、８対１よりも大きく、
前記ビアのそれぞれの前記最大直径に対する前記最小直径の比率が、０．５よりも大きい、
ガラス基板。
【０１０４】
実施形態２７  
前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の前記平均距離が、０．５ｍｍよりも大きくかつ１．１ｍｍよりも小さく、前記貫通ビア前記最大直径が、１００μｍよりも小さく、前記第１の主表面と前記第２の主表面の間の前記平均距離と前記貫通ビアのそれぞれの前記最大直径との比率が、１０対１よりも大きい、実施形態２６に記載のガラス基板。
【０１０５】
実施形態２８  
前記基板が、前記第１の主表面および前記第２の主表面から延伸する化学的に強化された層を有する、化学的に調質されたガラス素材であり、化学的に強化された各層の深度が１０μｍよりも大きく、前記第１の主表面および前記第２の主表面が圧縮応力下にあり、前記第１の主表面および前記第２の主表面のうち一方または両方の表面における前記圧縮応力が、少なくとも１００ＭＰａである、請求項２６または２７に記載のガラス基板。
【０１０６】
実施形態２９  
前面、後面、および側面を有する筐体、
前記筐体内に少なくとも部分的に備え付けられ、少なくともコントローラ、メモリ、指紋センサ、およびディスプレイを含み、前記ディスプレイが前記筐体の前記前面にまたは前記前面に隣接して備え付けられている電気部品、ならびに
前記ディスプレイを覆って配置され、前記指紋センサのための伝導性経路を提供する電気伝導性素材で前記複数のビアが充填されている、請求項１６から２５のいずれか１つに記載の前記ガラス系基板
を含む家電製品。
【０１０７】
実施形態３０  
前面、後面、および側面を有する筐体、
前記筐体内に少なくとも部分的に備え付けられ、少なくともコントローラ、メモリ、指紋センサ、およびディスプレイを含み、前記ディスプレイが前記筐体の前記前面にまたは前記前面に隣接して備え付けられている電気部品、ならびに
前記ディスプレイを覆って配置され、前記指紋センサのための伝導性経路を提供する電気伝導性素材で前記複数の貫通ビアが充填されている、請求項２６から２８のいずれか１つに記載の前記ガラス基板
を含む家電製品。
【符号の説明】
【０１０８】
１０    プロセス
１２、１４、１６    工程
２０    ガラス系基板
２２    下面
２４    上面
Ｔ１    平均厚さ
３０    レーザデバイス
３２    レーザ
３４    レーザ損傷跡
４０    ビア
４２    内面
４４    基板内部領域
Ｄ１    最大直径
Ｄ２    最小直径
５０    指紋センサ
５２    電子デバイス
５３    筐体
５４    前部
５５    後部
５６    側面
５８    ディスプレイ
５９    カバー基板
６０    指紋センサ
６２、６６    電子連結層
６４    指側
６８    回路側
７０    ＡＳＩＣチップ
７２    導線またはケーブル
【図１】
2018531205.tif 000003
【図２】
2018531205.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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2018531205.tif 000011
2018531205.tif 000012
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