CN112424136A - 用于微电子制造的载体 - Google Patents

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D·A·克拉克
G·S·格莱泽曼
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Abstract

用于微电子制造的载体可以包括由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材，其平均厚度大于1.0mm且小于或等于2.0mm。所述强化玻璃基材可以具有大于或等于70,000mm2的单侧表面积。所述基材还可以具有大于或等于200MPa的压缩应力和约50μm至约150μm的层深度。所述基材还可以包括拉伸应力区域，其储存弹性能小于40kJ/m2，从而提供小于或等于5的平坦碎片化因子。

Description

用于微电子制造的载体
本申请要求2018年7月13日提交的系列号为62/697661的美国临时申请的优先权权益，本文以该申请的内容为基础并通过引用将其全部结合入本文。
背景
技术领域
本说明书一般涉及用于微电子制造的载体，更具体地，涉及包括由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材的用于微电子制造的载体。
背景技术
在微电子晶片或面板的制造过程中使用载体来支承各种部件，因为晶片或面板是逐层“建立”在载体上。常规的制造技术，例如，扇出晶片级封装(FOWLP)和扇出面板级封装(FOPLP)将载体暴露于机械应力、高温和苛刻的化学环境，这些均可降低由硅制造的常规载体的性能，导致载体不适于多次使用。
因此，需要能够承受得住微电子制造工艺的严苛条件的替代性载体。
发明内容
根据本文公开的各个方面，一种用于微电子制造的载体可以包括由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材。所述强化基材可以具有第一表面，与第一表面相对的第二表面，以及在第一表面与第二表面之间的平均厚度，该平均厚度大于1.0mm且小于或等于2.0mm。强化基材的单侧表面积可以大于或等于70,000mm2。强化玻璃基材还可以包括第一压缩应力层，其从第一表面向内延伸向强化基材的中心，第一压缩应力层的第一层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm。第二压缩应力层可以从第二表面向内延伸向强化基材的中心，第二压缩应力层的第二层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm。在强化基材的第一表面和第二表面处的表面压缩应力可以大于或等于200MPa。所述强化基材还可以包括位于第一压缩应力层与第二压缩应力层之间的拉伸应力区域，所述拉伸应力区域的储存弹性能小于40kJ/m2。强化玻璃基材的平坦碎片化因子可以小于或等于5。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，在强化基材的第一表面和第二表面处的表面压缩应力小于或等于700MPa。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，在强化基材的第一表面和第二表面处的表面压缩应力大于或等于450MPa且小于或等于650MPa。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，第一层深度和第二层深度大于或等于60μm且小于或等于100μm。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，拉伸应力区域中的储存弹性能小于或等于38.8kJ/m2。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，拉伸应力区域中的储存弹性能小于或等于38kJ/m2。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，强化基材的平坦碎片化因子小于或等于3。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，第一表面的表面粗糙度Ra小于或等于1μm。
另一方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，对于大于或等于300nm且小于或等于355nm的光波长，所述强化基材的透射率大于或等于50％。
另一方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，对于大于或等于300nm且小于或等于355nm的光波长，所述强化基材的透射率大于或等于70％。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，所述强化基材的抗挠刚度大于或等于10GPa-mm3。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，在用1千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于300MPa。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，在用2千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于100MPa。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，在用3千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于70MPa。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，在用4千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于45MPa。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，强化基材的平均厚度小于或等于1.8mm。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，强化基材的平均厚度小于或等于1.5mm。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，强化基材的平均厚度小于或等于1.1mm。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，所述强化基材是离子交换强化基材。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，所述强化基材包括在20℃至300℃的温度范围内平均的大于或等于9x10-6K-1的热膨胀系数。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，所述强化基材包括碱金属铝硅酸盐玻璃。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，所述强化基材的加工中翘曲小于或等于4,000μm且大于或等于-9,000μm。
另一个方面包括如前述任一方面所述的载体，其中，所述强化基材的成形时翘曲大于或等于0μm且小于或等于500μm。
根据本文公开的一些其他方面，一种形成用于微电子制造的载体的方法可以包括：在大于或等于380℃且小于或等于460℃的温度下，将玻璃或玻璃陶瓷基材浸没在熔融盐浴中，所述熔融盐浴包含约90重量％至约98％的硝酸钾和约2重量％至约10重量％的硝酸钠的混合物，浸没持续大于或等于5小时且小于或等于30小时。所述玻璃或玻璃陶瓷基材可以包括第一表面，与第一表面相对的第二表面，大于或等于70,000mm2的单侧表面积，以及在第一表面与第二表面之间的大于1.0mm且小于或等于2.0mm的平均厚度。
另一个方面包括如前述任一方面所述的方法，其中，熔融盐浴包含约93重量％至约95重量％的硝酸钾和约5重量％至约7重量％的硝酸钠的混合物。
另一个方面包括如前述任一方面所述的方法，其中，玻璃或玻璃陶瓷基材被浸没在温度为约450℃的熔融盐浴中，持续大于或等于6小时到小于或等于约15小时。
另一个方面包括如前述任一方面所述的方法，其中，在将玻璃或玻璃陶瓷基材浸没在熔融盐浴中后，所述玻璃或玻璃陶瓷基材包括第一压缩应力层，其从第一表面向内延伸向玻璃或玻璃陶瓷基材的中心，第一压缩应力层的第一层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm。所述基材还可以包括第二压缩应力层，其从第二表面向内延伸向玻璃或玻璃陶瓷基材的中心，第二压缩应力层的第二层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm，其中，在玻璃或玻璃陶瓷基材的第一表面和第二表面处的表面压缩应力大于或等于200MPa。所述基材还可以包括位于第一压缩应力层与第二压缩应力层之间的拉伸应力区域，所述拉伸应力区域的储存弹性能小于40kJ/m2。所述基材还可以具有小于或等于5的平坦碎片化因子。
在以下的具体实施方式中提出了本文所述并且包括由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材的用于微电子制造的载体的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下具体实施方式、权利要求书以及附图在内的本文所述的实施方式而被认识。
应理解，前述的一般性描述和下文的具体实施方式都描述了各个实施方式且都旨在提供用于理解所要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对各个实施方式的进一步理解，附图并入本说明书中并构成说明书的一部分。附图例示了本文所描述的各个实施方式，并且与说明书一起用于解释所要求保护的主题的原理和操作。
附图简要说明
图1示意性描绘了用于在载体上制造微电子器件的方法；
图2根据本文所述的一个或多个实施方式，示意性描绘了包括由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材的载体的顶视图；
图3示意性描绘了图2的载体的截面图；
图4示意性描绘了基材(例如强化基材)经历用压头压痕以估算基材的残留强度的截面图；
图5示意性描绘了在四点弯曲中的基材(例如强化基材)的截面图，所述四点弯曲用于估算压痕后基材的残留强度；
图6示意性描绘了在施加平坦碎片化载荷的情况下的基材(例如强化基材)的截面图，施加平坦碎片化载荷是为了估算基材的平坦碎片化因子；
图7描绘了平坦碎片化测试后的强化基材的图像(基于照片)，其显示出强化基材碎片化成两个主碎片(即，强化基材的平坦碎片化因子为2)；
图8描绘了平坦碎片化测试后的未强化基材的图像(基于照片)，其显示出未强化基材碎片化成四个主碎片(即，未强化基材的平坦碎片化因子为4)；
图9图示了强化基材和未强化基材的残留强度(Y坐标，单位为MPa)根据压痕载荷(X坐标，单位为千克力)而变化的情况；以及
图10图示了具有不同厚度并施加不同涂层的基材的加工中翘曲(Y坐标，单位为μm)根据基材厚度(X坐标，单位为毫米)而变化的情况。
具体实施方式
现将详细说明用于微电子制造并且包括由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材的载体的各个实施方式，它们的实例在附图中例示出。只要可能，在附图中使用相同的附图标记表示相同或相似的部分。图2和3示意性描绘了载体的一个实施方式。所述载体一般包括由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材。所述强化基材可以具有第一表面，与第一表面相对的第二表面，以及在第一表面与第二表面之间的平均厚度，该平均厚度大于1.0mm且小于或等于2.0mm。强化基材的单侧表面积可以大于或等于70,000mm2。强化玻璃基材还可以包括第一压缩应力层，其从第一表面向内延伸向强化基材的中心，第一压缩应力层的第一层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm。第二压缩应力层可以从第二表面向内延伸向强化基材的中心，第二压缩应力层的第二层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm。在强化基材的第一表面和第二表面处的表面压缩应力可以大于或等于200MPa。所述强化基材还可以包括位于第一压缩应力层与第二压缩应力层之间的拉伸应力区域，所述拉伸应力区域的储存弹性能小于40kJ/m2。强化玻璃基材的平坦碎片化因子可以小于或等于5。此处将具体参考附图进一步详细描述用于微电子制造并且包括由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材的载体的各个实施方式。
在以下描述中，范围在本文中可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值。当表述这样的范围时，另一个实施方式包括自所述一个具体数值始和/或至所述另一具体数值止。类似地，当用先行词“约”将数值表示为近似值时，应理解具体数值构成了另一个实施方式。还应理解，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
本文所用的方向术语——例如上、下、右、左、前、后、顶、底——仅仅是参照绘制的附图而言，并不用来暗示绝对的取向。
除非另有明确说明，否则本文所述的任何方法不应理解为其步骤需要按具体顺序进行，或者要求使任何设备具有特定取向。因此，如果方法权利要求没有实际叙述其步骤要遵循的顺序，或者任何设备权利要求没有实际叙述各组件的顺序或取向，或者权利要求书或说明书中没有另外具体陈述步骤限于具体顺序，或者没有叙述设备组件的具体顺序或取向，那么在任何方面都不应推断顺序或取向。这适用于解释上的任何可能的非表达性基础，包括：涉及步骤安排的逻辑问题、操作流程、组件的顺序或组件的取向问题；由语法组织或标点派生的明显含义问题和说明书中描述的实施方式的数量或类型问题。
除非上下文另外清楚地说明，否则，本文所用的单数形式的“一个”、“一种”以及“该/所述”包括复数指代。因此，例如，提到的“一种”部件包括具有两种或更多种这类部件的方面，除非文本中有另外的明确表示。
本文所使用的术语“CTE”是指在20℃至300℃的温度范围内进行平均的基材的热膨胀系数。
基材的弹性模量(也被称为杨氏模量)以吉帕斯卡(GPa)为单位来提供。基材的弹性模量通过对基材的大量样品进行共振超声光谱来确定。
压缩应力和层深度通过基本应力计(FSM)仪器，例如日本东京折原实业有限公司(Orihara Co.,Ltd.)制造的FSM-6000来确定，并且压缩应力值基于测得的应力光学系数(SOC)计。FSM仪器将光耦合到基材的双折射表面中以及将光耦合出基材的双折射表面。接着通过材料常数将测得的双折射与应力相关，获得应力-光学系数或光弹性系数(SOC或PEC)以及两个参数：最大表面压缩应力(CS)和交换层深度(DOL)。
针对紫外光波长的轴向透射率(在本文中称为“透射率”)用珀金埃尔默公司(PerkinElmer Inc.,美国马萨诸塞州沃尔瑟姆市)制造的Lambda(兰布达)950UV/Vis分光光度计来确定。Lambda 950设备配备有150mm积分球，并且操作参数为2500nm至200nm。透射率以通过基材的给定波长强度的百分比来报告(即，透射率T＝(透射的强度/入射的强度)x100)。
现在参考图1，该图示意性描绘了微电子制造过程10的一个非限制性实例。过程10例如可以是用于制造其上嵌有微电子装置的晶片的扇出过程。过程10一般包括初始步骤12：将胶带32层压到包含基材的载体34上。通常，载体的基材例如由硅形成。随后，在步骤14中，将电子部件36放置在胶带32上。接着在步骤16中，可以在电子部件36上方模制晶片38。随后，在步骤18中，可以从成形的晶片中移除载体34(也被称为“脱粘”)。在步骤20中，可以向晶片38施加球栅阵列40，随后可以将晶片38切成离散的微电子部件42。
随着微电子部件的尺寸减小，需要载体的基材具有高程度的表面平坦度，以促进维持微电子部件以及其上形成的晶片所需的紧密公差。此外，载体的基材也应促进晶片从基材激光脱粘，并且还能够承受得住应力和微电子制造过程的苛刻化学环境。
由于玻璃基材优异的平坦度，在某些波长下的光学透明性，尺寸稳定性和化学耐久性，因此认为玻璃基材是由硅形成的常规载体基材的合适的替代。事实上，至少在于尺寸稳定性和化学耐久性方面，玻璃基材相对于常规载体基材呈现出显著的改进，从而允许玻璃基材在微电子过程中重复使用数次后再丢弃。
然而，未强化的玻璃基材不无缺陷。特别地，当各种部件被压制和/或模制在基材表面上时，在用于微电子制造的载体中使用的未强化玻璃基材可能经历各种机械应力。这些机械应力最终可导致未强化的玻璃基材应断裂而失效。在制造仪器中产生玻璃碎片，尤其是许多小的玻璃碎片，扰乱仪器的精确操作，并且需要高成本的仪器停机时间来去除玻璃碎片。这进而降低了生产效率并增加了生产成本。
本文所述的实施方式涉及用于微电子制造的包括强化基材的载体。所述强化基材由玻璃或玻璃陶瓷形成，其减少了由于微电子制造过程期间发生的常规机械损失导致的基材失效。在基材失效的事件中，本文所述的强化基材提供了基材的选择性失效，并且还减少了基材失效时产生的碎片数目。
现参考图2和3，其示意性描绘了载体100的一个实施方式。本文所述的载体100包括强化基材102。虽然未示出，但是载体100还可以包括另外的部件，包括但不限于涂层、对准特征等。在图2和3所示的实施方式中，载体100的强化基材102的形状为矩形或正方形。然而，虽然图2将强化基材102示意性描绘成矩形或正方形截面，但应理解，也设想了强化基材的其他形状，并且它们是可行的，包括但不限于常规几何形状，例如，圆形、三角形、八边形等，或不规则几何形状。在实施方式中，可以特定地定制强化基材的形状以提供对准特征，强化基材在微电子制造过程期间可通过该对准特征进行取向。
在本文所述的实施方式中，强化基材102具有第一表面104，与第一表面相对的第二表面106，以及在第一表面104与第二表面106之间的平均厚度T。强化基材102可以具有相对较大的表面积，以使每个载体的制造的微电子装置的数目最大化。在实施方式中，单侧表面积(即，强化基材102的第一表面104或者强化基材102的第二表面106的面积)大于或等于70,000mm2。例如，在这些实施方式的一些实施方式中，强化基材102的单侧表面积可以大于或等于90,000mm2，或者甚至大于或等于122,500mm2。在这些实施方式的一些实施方式中，强化基材102的单侧表面积可以大于或等于160,000mm2，或者甚至大于或等于202,500mm2。在这些实施方式的一些实施方式中，强化基材102的单侧表面积可以大于或等于250,000mm2，或者甚至大于或等于302,500mm2。在这些实施方式的一些实施方式中，强化基材102的单侧表面积可以大于或等于360,000mm2，或者甚至大于或等于422,500mm2。在这些实施方式的一些实施方式中，强化基材102的单侧表面积可以大于或等于490,000mm2，或者甚至大于或等于562,500mm2。在这些实施方式的一些实施方式中，强化基材102的单侧表面积可以大于或等于640,000mm2，或者甚至大于或等于722,500mm2。在这些实施方式的一些实施方式中，强化基材102的单侧表面积可以大于或等于810,000mm2，或者甚至大于或等于902,500mm2。在上述每个实施方式中，强化基材102的单侧表面积可以小于或等于1m2。
在本文所述的实施方式中，强化基材102的平均厚度T可以大于1.0mm且小于或等于2.0mm。如果强化基材102的平均厚度小于约1.0mm，则在微电子制造过程期间，基材可能翘曲或弯曲，这可能导致不可接受的工艺变化。如果强化基材102的平均厚度大于约2.0mm，则基材厚度连同沉积在基材上的各种层和部件的厚度对于微电子制造仪器的空间限制可能太大。在本文所述的载体100的实施方式中，强化基材102的平均厚度T可以小于或等于1.8mm，小于或等于1.5mm，或者甚至小于或等于1.1mm。
本文所述的强化基材102是玻璃或玻璃陶瓷，并且可以由各种不同的玻璃和/或玻璃陶瓷组合物形成。在实施方式中，强化基材由碱金属铝硅酸盐玻璃组合物形成。例如，在实施方式中，强化基材可以由碱金属铝硅酸盐玻璃组合物形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包含：约57摩尔％至约75摩尔％SiO2；约7摩尔％至约17摩尔％Al2O3；0摩尔％至约12摩尔％B2O3；约9摩尔％至约21摩尔％Na2O；0摩尔％至约4摩尔％K2O；0摩尔％至约7摩尔％MgO；和0摩尔％至约3摩尔％CaO。在一个具体的实施方式中，强化基材可以由碱金属铝硅酸盐玻璃组合物形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包含：69.49摩尔％SiO2，8.45摩尔％Al2O3，14.01摩尔％Na2O，1.16摩尔％K2O，0.185摩尔％SnO2，0.507摩尔％CaO，6.2摩尔％MgO，0.01摩尔％ZrO2和0.008摩尔％Fe2O3。在一个具体的实施方式中，强化基材可以由碱金属铝硅酸盐玻璃组合物形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包含：67.55摩尔％SiO2，3.67摩尔％B2O3，12.67摩尔％Al2O3，13.66摩尔％Na2O，0.014摩尔％K2O，2.33摩尔％MgO，0摩尔％CaO，0.008摩尔％Fe2O3，0.005摩尔％ZrO2，0.10摩尔％SnO2。
在实施方式中，强化基材可以由碱金属铝硅酸盐玻璃组合物形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包含：约57摩尔％至约75摩尔％SiO2；约6摩尔％至约17摩尔％Al2O3；0摩尔％至约15摩尔％B2O3；0摩尔％至约15摩尔％Li2O；0摩尔％至约20摩尔％Na2O；0摩尔％至约10摩尔％K2O；0摩尔％至约8摩尔％MgO；0摩尔％至约10摩尔％CaO；0摩尔％至约5摩尔％ZrO2；0摩尔％至约1摩尔％SnO2；0摩尔％至约1摩尔％CeO2；小于约50ppm As2O3；以及小于约50ppm Sb2O3；其中，12摩尔％≤Li2O+Na2O+K2O≤20摩尔％且0摩尔％≤MgO+CaO≤10摩尔％。在一个具体的实施方式中，强化基材可以由碱金属铝硅酸盐玻璃组合物形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包含：66.16％SiO2,10.29％Al2O3,14.0％Na2O,2.45％K2O,0.6摩尔％B2O3,0.21％SnO2,0.58摩尔％CaO,5.7摩尔％MgO,0.0105摩尔％ZrO2和0.0081摩尔％Fe2O3。在一个具体的实施方式中，强化基材可以由碱金属铝硅酸盐玻璃组合物形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包含：64.74摩尔％SiO2，5.14摩尔％B2O3，13.94摩尔％Al2O3，13.72摩尔％Na2O，0摩尔％K2O，2.38摩尔％MgO，0摩尔％CaO，0.08摩尔％SnO2。
可以制造强化基材的合适的玻璃组合物例如包括但不限于：题为“GlassesHaving Improved Toughness And Scratch Resistance(具有改进的韧性和耐刮擦性的玻璃)”并且转让给康宁股份有限公司(Corning Incorporated)的第8,969,226号美国专利中所述的玻璃组合物；题为“Crack and Scratch Resistant Glass And Enclosures MadeTherefrom(耐开裂和刮擦的玻璃及由其制造的包壳)”并且转让给康宁股份有限公司的第8,586,492号美国专利中所述的玻璃组合物；以及题为“Zircon Compatible,IonExchangeable Glass With High Damage Resistance(具有高抗损伤性的可与锆石相容的可离子交换玻璃)”并且转让给康宁股份有限公司的第8,951,927号美国专利中所述的玻璃组合物。
如本文所述，载体的强化基材也可以由易通过离子交换来强化的玻璃陶瓷材料形成。合适的玻璃陶瓷组合物包括但不限于题为“HIGH STRENGTH GLASS-CERAMICS HAVINGPETALITE AND LITHIUM SILICATE STRUCTURES(具有透锂长石和锂硅酸盐结构的高强度玻璃陶瓷)”并且转让给康宁股份有限公司的第2016/0102010号美国专利公开中公开的玻璃陶瓷。
虽然描述了具体的玻璃或玻璃陶瓷组合物和/或组成空间，但应理解，这些组合物和/或组成空间是示例性的，并且设想了其他玻璃或玻璃陶瓷组合物并且它们是可行的。
在实施方式中，强化基材102的第一表面104可以是在微电子制造过程期间将微电子部件放置在其上的表面，而强化基材102的第二表面106是载体100的下侧。在本文所述的实施方式中，强化基材102的第一表面104的表面粗糙度Ra小于或等于1μm，或者甚至表面粗糙度Ra小于或等于0.5μm。在这些实施方式中的一些实施方式中，第一表面104的表面粗糙度Ra小于或等于0.2μm，或者甚至表面粗糙度Ra小于或等于0.1μm。在这些实施方式的一些实施方式中，强化基材102的第一表面104的表面粗糙度Ra小于或等于0.01μm。
在一些实施方式中，强化基材102的第二表面106可以具有与强化基材102的第一表面104相同的表面粗糙度。在一些其他实施方式中，强化基材102的第二表面106的表面粗糙度可以大于强化基材的第一表面104的表面粗糙度。
本文所述的强化基材102对某些电磁辐射波长可以基本上透明，以促进微电子部件从强化基材的第一表面104和/或第二表面106脱粘。例如，在一些实施方式中，强化基材102对于紫外光谱内的光波长(即，对于约10nm至约400nm的光波长)的透射率大于或等于50％。如果基材对于该范围内的波长的透射率小于50％，则微电子部件的脱粘可能不能实现。在一些实施方式中，对于大于或等于300nm且小于或等于355nm的紫外光波长，所述强化基材的透射率大于或等于50％，或者甚至大于或等于60％。在这些实施方式的一些实施方式中，对于大于或等于300nm且小于或等于355nm的紫外光波长，透射率可以大于或等于70％，或者甚至大于或等于80％。
在本文所述的实施方式中，所述强化基材在20℃至300℃的温度范围内平均的CTE大于或等于8x10-6K-1，或者在20℃至300℃的温度范围内平均的CTE甚至大于或等于9x10- 6K-1。这些CTE值减少了基材与微电子制造过程期间粘附于基材的涂层和/或部件之间的CTE差异，从而在微电子制造过程期间所经历的热循环过程中，使基材的变形最小化。
仍然参考图2-3，在本文所述的实施方式中，短语“强化基材”意为在基材的成形期间或之后，基材经受一些加工条件以在基材表面中引入压缩应力，从而增强基材抵抗导致失效的损伤。因此，本文所述的强化基材还包括第一压缩应力层108和第二压缩应力层110，其分别从强化基材102的第一表面104和第二表面106向着强化基材102的中心延伸到层深度(DOL)。第一压缩应力层108和第二压缩应力层110中的压缩应力一般在强化基材102的第一表面104和第二表面106处最大，并且向着强化基材102的中心减小，直到压缩应力为零。压缩应力为零的距离表面的深度一般描绘为相关的第一压缩应力层108和第二压缩应力层110的DOL。第一压缩应力层108和第二压缩应力层110通过设置在第一压缩应力层108和第二压缩应力层110之间的拉伸区域112分离。
如本文所述，第一压缩应力层108和第二压缩应力层110中的压缩应力一般在强化基材102的第一表面104和第二表面106处最大，并且在本文中称为表面压缩应力。在本文所述的实施方式中，表面压缩应力一般大于或等于200MPa，以使得强化基材能够承受微电子制造过程的机械损伤并具有相对较低的失效风险。也就是说，如果表面压缩应力小于200MPa，则在微电子制造过程期间发生的对载体100的强化基材102的机械损伤的风险增加，连同在加工期间施加在载体100的强化基材102上的应力一起会导致强化基材102失效。在实施方式中，第一压缩应力层108和第二压缩应力层110中的表面压缩应力大于或等于200MPa且小于或等于700MPa。在这些实施方式的一些实施方式中，第一压缩应力层108和第二压缩应力层110中的表面压缩应力大于或等于450MPa且小于或等于650MPa。
第一压缩应力层108和第二压缩应力层110各自延伸到DOL，该DOL大于或等于50μm且小于或等于150μm。小于50μm的DOL可能不能容纳由微电子制造过程期间经历的机械损伤导致的瑕疵，从而导致强化基材102失效。在一些实施方式中，层深度大于或等于60μm且小于或等于100μm。
在强化基材102中引入压缩应力的一个结果是在拉伸区域112中互补地建立了拉伸应力。为了要维持物理力平衡，第一压缩应力层108和第二压缩应力层110以及拉伸区域112中的储存弹性能(SEE)的量需相等，以使得强化基材中的净应力为零。在大多数情况中，第一表面104和第二表面106处的表面压缩应力相对较大，而拉伸区域112具有较小量值的拉伸应力。也就是说，第一压缩应力层108和第二压缩应力层110中的压缩应力在相对较浅的深度内分布，而较小的拉伸应力在基材的大部分厚度T内分布。
由于引入表面104、106处的压缩应力而在拉伸区域112中储存的能量在本文中被称为储存弹性能(SEE)，并且其通过以下方程定义：
SEE＝(CT2/E)·(T-2DOL)·(1-ν)
其中E是强化基材的杨氏模量，CT是中心张力，T是强化基材的平均厚度，ν是强化基材的泊松(Poisson)比，并且DOL是第一压缩应力层108和第二压缩应力层110的层深度。CT由压缩应力(CS)、层深度(DOL)和厚度T，根据以下方程来计算：
CT＝CS*DOL/(T-2*DOL)
拉伸区域112中的SEE一般指示强化基材在失效时的碎片化行为。也就是说，如果SEE高于某个阈值，则当引入到强化基材中的瑕疵(例如，裂纹)延伸通过第一压缩应力层108和第二压缩应力层110的DOL并进入到拉伸区域112中时，强化基材102将分离成许多小碎片。如本文所述，强化基材分离成许多小碎片是不期望的，因为小碎片污染微电子制造仪器，并且难以移除，从而造成工艺停工，降低了制造效率并且增加了制造成本。
然而，如果SEE低于某个阈值，则当引入到强化基材中的瑕疵(例如，裂纹)延伸通过第一压缩应力层108或第二压缩应力层110的DOL并进入到拉伸区域112中时，强化基材102将分离成较少(且较大)的碎片。这些较大的碎片可更容易地从微电子制造仪器移除，从而减少了工艺停工并增加了制造效率。
在本文所述的实施方式中，强化基材102的SEE小于或等于40焦尔/平方米(kJ/m2)，以在引入到强化基材中的瑕疵(例如，裂纹)延伸通过第一压缩应力层108或第二压缩应力层110的DOL并进入到拉伸区域112中时，强化基材分离成较少(且较大)的碎片。在一些实施方式中，强化基材的SEE小于或等于38.8kJ/m2，或者甚至小于或等于38.0kJ/m2。在一些实施方式中，强化基材的SEE小于或等于37kJ/m2，或者甚至小于或等于35.0kJ/m2。在一些实施方式中，强化基材的SEE小于或等于33kJ/m2，或者甚至小于或等于30kJ/m2。
在本文所述的实施方式中，可以通过几种不同方法或这些方法的组合在强化基材102中形成压缩应力层108、110。例如，通过热回化、经由离子交换的化学回火和/或对具有不同模量和/或热膨胀系数(CTE)的玻璃或玻璃陶瓷进行层压，可以在强化基材中形成压缩应力层108、110。
在一个具体的实施方式中，压缩应力层108、110通过离子交换，经由化学回火来形成。为了获得所需的应力特征(例如，表面压缩应力、DOL、SEE等)，可以将基材浸没在包含碱金属离子的熔融盐浴中，以促进基材中的较小的碱金属离子与熔融盐浴中的较大的碱金属离子的交换。在一个实施方式中，离子交换过程包括：将基材放置在包含NaNO3和KNO3的熔融盐浴中。熔融盐浴中的NaNO3浓度可以为约2重量％至约10重量％，或者甚至约5重量％至约7重量％。熔融盐浴中的KNO3浓度可以为约90重量％至约98重量％，或者甚至约93重量％至约95重量％。熔融盐浴可以保持在大于或等于380℃且小于或等于460℃的温度，或者甚至大于或等于400℃且小于或等于450℃的温度。将基材放置在熔融盐浴中并持续大于或等于5小时且小于或等于30小时的时间，以实现所需的应力特征。在实施方式中，将基材放置在熔融盐浴中并持续大于或等于6小时且小于或等于15小时的时间，以实现所需的应力特征。
强化基材的CS、中心张力和DOL促进了用相对较小的力来分割强化基材。特别地，本文所述的强化基材可以使用常规的手工工具，通过划线-断裂技术来分割。例如，使用常规玻璃切割器(例如，带有标准
Figure BDA0002896755600000131
轮的Mitsuboshi玻璃切割器)，利用小于或等于30牛顿(N)的刻划力，可以在强化基材的表面中形成划线。划线足够地深，以使得强化基材易于通过在划线的任一侧上施加弯矩而沿着划线分割。在这些条件下进行分割而不产生裂纹分叉，因此，基材沿着划线得到干净的分离。
强化基材的残留强度是基材在经受机械损伤(例如，引入瑕疵)后，在施加的载荷下抵抗失效的量度。在本文所述的实施方式中，残留强度提供了基材在经受机械损伤后承受微电子制造过程的严苛条件的能力的指示。
现参考图4和5，其示意性描绘了一种用于确定基材(例如强化基材)的残留强度的方法。在第一步中，在强化基材102的第一表面104中形成压痕202(图5)以模拟机械损伤，例如划痕。使用面角
Figure BDA0002896755600000132
为120°的锥形压头200来形成压痕202。将压头200压到强化基材的第一表面104中，其中，压痕载荷FI在本文所述的实施方式中从1千克力变化到4千克力，以模拟不同严重程度的损伤。
在强化基材102的第一表面104中形成压痕202之后，在四点弯曲中向强化基材施加弯曲应力，如图5所示。具体地，将强化基材102放置在一对支承销204、206上，以使支承销接触强化基材102的第二表面106。使支承销204、206彼此间隔距离d1。之后，使一对载荷销208、210在压痕202的任一侧上与强化基材102的第一表面104接触。载荷销208、210位于支承销204、206的距离d1内，但是在与支承销204、206相对的强化基材102的一侧上。载荷销208、210彼此间隔距离d2，所述距离d2小于距离d1。随后，向载荷销208、210施加四点弯曲载荷(F4B)并且以设定速率增加直到强化基材从压痕202失效(即，断裂)。失效时的四点弯曲载荷是对于形成压痕202的特定压痕载荷FI而言，基材的残留强度。
在本文所述的实施方式中，在用1千克力的压痕载荷压痕(使用本文所述的方法)后，所述强化基材的残留强度大于或等于300MPa。在实施方式中，在用1千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于310MPa，或者甚至大于或等于320MPa。在一些实施方式中，在用1千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于330MPa，或者甚至大于或等于340MPa。
在本文所述的实施方式中，在用2千克力的压痕载荷压痕(使用本文所述的方法)后，所述强化基材的残留强度大于或等于100MPa。在实施方式中，在用2千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于110MPa，或者甚至大于或等于115MPa。在一些实施方式中，在用2千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于120MPa，或者甚至大于或等于130MPa。在一些实施方式中，在用2千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于140MPa，或者甚至大于或等于150MPa。
在本文所述的实施方式中，在用3千克力的压痕载荷压痕(使用本文所述的方法)后，所述强化基材的残留强度大于或等于70MPa。在实施方式中，在用3千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于80MPa，或者甚至大于或等于90MPa。在一些实施方式中，在用3千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于100MPa，或者甚至大于或等于110MPa。
在本文所述的实施方式中，在用4千克力的压痕载荷压痕(使用本文所述的方法)后，所述强化基材的残留强度大于或等于45MPa。在实施方式中，在用4千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于50MPa，或者甚至大于或等于55MPa。在一些实施方式中，在用4千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于60MPa，或者甚至大于或等于65MPa。在一些实施方式中，在用4千克力的压痕载荷压痕后，所述强化基材的残留强度大于或等于70MPa，或者甚至大于或等于80MPa。
如本文所述，期望强化基材具有足够的残留强度以避免在微电子制造过程期间因为损伤(例如，机械损伤)导致的失效。然而，如果强化基材确实失效了，则期望强化基材分离成尽可能少的主碎片并且主碎片尽可能地大，以防止污染微电子制造仪器以及有助于从仪器中容易地移除碎片。如本文所用的术语“主碎片”是指在基材失效时产生的最大的碎片，其不包括在失效或裂纹表面的起始处或附近产生的较小的碎片和颗粒。在本文所述的实施方式中，主碎片的单侧表面积大于或等于碎片化之前基材的单侧表面积的1/8。
在本文所述的实施方式中，“平坦碎片化因子”用于描述基材的碎片化行为。具体而言，平坦碎片化因子是强化基材在失效时分离成的主碎片的数目(即，单侧表面积大于或等于碎片化之前强化基材的单侧表面积的1/8的碎片的数目)。本文所述的强化基材的平坦碎片化因子大于1且小于或等于5。在实施方式中，强化基材的平坦碎片化因子小于或等于4，或者甚至小于或等于3。在一些实施方式中，强化基材的平坦碎片化因子为2。
现在参考图6，可通过实验来确定平坦碎片化因子。具体地，图6示意性描绘了用于确定玻璃或玻璃陶瓷基材(例如强化基材102)的平坦碎片化因子的方法。该方法包括：使强化基材102的第一表面104与碎片化压头(例如，尖锐的碳化物尖端或其他类似的压头工具)接触，并且在基材的几何中心处施加平坦碎片化力FFF，以及增加平坦碎片化力直到基材失效。随后，对主碎片(通过碎片的单侧表面积来确定)的数目进行计数，并且确定平坦碎片化因子。
强化基材102的刚度足够地大，因此，它们在微电子制造过程期间，在向强化基材102施加的载荷下抵抗挠曲。具体地，强化基材102的抗挠刚度D大于或等于10GPa-mm3，其中，D根据以下方程来计算：
Figure BDA0002896755600000151
其中，E是玻璃或玻璃陶瓷的弹性模量，t是强化基材的平均厚度，并且ν是强化基材的泊松比。如果抗挠刚度小于10GPa-mm3，则强化基材102在微电子制造过程期间可能挠曲或弯曲，从而潜在地造成部件错位。在一些实施方式中，强化基材的抗挠刚度D大于或等于15GPa-mm3，或者甚至大于或等于20GPa-mm3。在一些实施方式中，强化基材的抗挠刚度D大于或等于25GPa-mm3，或者甚至大于或等于30GPa-mm3。在一些实施方式中，强化基材的抗挠刚度D大于或等于35GPa-mm3，或者甚至大于或等于40GPa-mm3。在一些实施方式中，强化基材的抗挠刚度D大于或等于45GPa-mm3，或者甚至大于或等于50GPa-mm3。
在实施方式中，载体100的强化基材102的成形时翘曲大于或等于0μm且小于或等于500μm。如本文所用的短语“成形时翘曲”是指强化基材在强化后，但是在强化基材102上沉积任何其他材料之前，在强化基材中的变形的量。在一些实施方式中，强化基材102的成形时翘曲大于或等于0μm且小于或等于400μm，或者甚至大于或等于0μm且小于或等于300μm。在一些实施方式中，强化基材102的成形时翘曲大于或等于0μm且小于或等于200μm，或者甚至大于或等于0μm且小于或等于150μm。在一些实施方式中，强化基材102的成形时翘曲大于或等于0μm且小于或等于100μm，或者甚至大于或等于0μm且小于或等于50μm。在本文所述的实施方式中，成形时翘曲根据题为“Methods and apparatus for estimating gravity-free shapes(用于估算无重力形状的方法和设备)”的第9,031,813号美国专利中所述的方法来测量。
在本文所述的实施方式中，载体100的强化基材102的加工中翘曲小于或等于4,000μm且大于或等于-9,000μm。如本文所用的短语“加工中翘曲”是指在微电子制造过程期间，当在强化基材102上沉积各种材料层，例如，介电材料层，金属材料(例如，铜、银等)层，环氧树脂模制材料等时，强化基材的变形量。加工中翘曲例如可能因强化基材102和沉积在强化基材102上的各种层的热膨胀系数的差异，以及强化基材102的厚度以及沉积在强化基材102上的各种层的厚度引起。加工中翘曲还可能因聚合物涂层的固化收缩引起。在实施方式中，强化基材的加工中翘曲小于或等于3,500μm且大于或等于-8,000μm。在一些实施方式中，强化基材的加工中翘曲小于或等于3,000μm且大于或等于-7,000μm。在一些实施方式中，强化基材的加工中翘曲小于或等于2,000μm且大于或等于-5,000μm。在一些实施方式中，强化基材的加工中翘曲小于或等于1,500μm且大于或等于-4,000μm。在本文所述的实施方式中，加工中翘曲根据题为“Methods and apparatus for estimating gravity-freeshapes(用于估算无重力形状的方法和设备)”的第9,031,813号美国专利中所述的方法来测量。
实施例
通过以下实施例进一步阐述本文所述的实施方式。
实施例1
根据经验评估离子交换工艺条件(时间、温度和浴组成)以及样品厚度对厚度为2.0mm和1.8mm的样品的储存弹性能(SEE)的影响。样品由碱金属铝硅酸盐玻璃组合物形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃组合物包含69.49摩尔％SiO2、8.45摩尔％Al2O3、14.01摩尔％Na2O、1.16摩尔％K2O、0.185摩尔％SnO2、0.507摩尔％CaO、6.2摩尔％MgO、0.01摩尔％ZrO2和0.008摩尔％Fe2O3。使样品在包含KNO3和NaNO3的盐浴中离子交换，时间和温度条件列于表1A。
表1A：离子交换条件
Figure BDA0002896755600000161
Figure BDA0002896755600000171
然后对样品进行测量，以确定表面压缩应力(CS)、层深度(DOL)和压缩深度(DOC)，相应样品的这些参数的值各自记录在表1B中。基于该信息，根据以下方程计算SEE：
SEE＝(CT2/E)·(T-2DOL)·(1-ν)
其中E是玻璃的杨氏模量(对于测试样品来说为71.7GPa)，T是测试样品的平均厚度，ν是玻璃的泊松比(对于测试样品来说为0.21)，并且DOL是压缩应力的层深度。
表1B：储存弹性能
Figure BDA0002896755600000172
Figure BDA0002896755600000181
如表1B所示，所有测试样品的SEE小于38kJ/m2。虽然不希望囿于理论，但是认为，SEE小于38kJ/m2的强化玻璃或玻璃陶瓷基材将展现出小于或等于5的平坦碎片化因子，其进而因为强化而提供相比于未强化的玻璃或玻璃陶瓷不那么容易因机械损伤而失效的强化基材，但是当经受导致失效的机械损伤时，相比于未强化的玻璃或玻璃陶瓷，在失效时得到更少的主碎片。
实施例2
对未强化的基材和通过离子交换强化的基材的碎片化行为进行比较。基材由碱金属铝硅酸盐玻璃形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃包含69.49摩尔％SiO2、8.45摩尔％Al2O3、14.01摩尔％Na2O、1.16摩尔％K2O、0.185摩尔％SnO2、0.507摩尔％CaO、6.2摩尔％MgO、0.01摩尔％ZrO2和0.008摩尔％Fe2O3。基材为正方形形状，并且长度为500mm，宽度为500mm(单侧表面积为250,000mm2)且厚度为1.8mm。使一组基材在包含95重量％KNO3和5重量％NaNO3的熔融盐浴中，在450℃的温度下离子交换强化10小时。另一组基材不进行强化。
如关于图6的本文所述进行平坦碎片化测试。具体地，将玻璃基材定位在台上，并且在基材的几何中心处，在增加的平坦碎片化力FFF下，将压头压到玻璃基材的表面中。下表2中提供了基材的最大碎片化力FFF和状况(即，失效/完好的状况)。拍摄失效的强化基材的照片(图7，呈现为线图)和失效的未强化的基材(图8，呈现为线图)。
表2：平坦碎片化
Figure BDA0002896755600000182
Figure BDA0002896755600000191
如图7所示，强化基材碎片化成两个主碎片，因此，平坦碎片化因子为2。相较之下，未强化的基材(图8)碎片化成四个主碎片，因此，平坦碎片化因子为4。这些测试的经验结果指示，强化基材比未强化基材具有更好(即，更低)的平坦碎片化因子，并因此更适合用于期望有更少的碎片以防止制造仪器污染的微电子制造过程。
进一步地，如表2所指示，强化玻璃样品的失效时的最大碎片化力FFF一般小于未强化样品的失效时的最大碎片化力FFF。这被认为是由于通过离子交换引入了中心张力所致。即，玻璃的强化得到了延伸到层深度DOL的压缩应力以及拉伸区域。由于层中的压缩应力，因此层深度内的玻璃一般抵抗瑕疵导致的失效。然而，一旦瑕疵穿透到拉伸区域中，则该区域中的拉伸应力将帮助瑕疵扩展通过玻璃，从而导致玻璃失效(即，碎片化)。
相较之下，未强化的玻璃基材是无应力的(或者相对于强化的玻璃基材具有显著更低的压缩/拉伸应力)。在不具有拉伸区域的情况下，压头需要更深地穿透到玻璃基材中(相比于强化的玻璃基材)以引发失效和碎片化。压头的这一更深的穿透到玻璃表面中需要更大的力，因此，对于未强化的玻璃基材，需要更大的最大碎片化力FFF。
当微电子制造过程中的载体使用强化基材时，该现象是有利的。具体地，强化基材一般比未强化基材具有更大的残留强度(参见实施例3)。这意味着强化基材因为基材表面处的压缩应力而在微电子制造过程期间能够更好地承受常规的机械损伤(例如，刮擦、划痕等)而不会失效。然而，在机械损伤严重(即，刮擦、划痕等延伸通过层深度)的事件中，强化基材的拉伸区域中的张力将使得强化基材在应力较低的微电子制造过程的相对早期优先失效和碎片化，并且可从制造仪器容易地移除碎片。在制造过程的这一阶段时的失效还减少了以层状形式在强化基材上的产品的损失并减少了仪器停工。
实施例3
根据经验来测试两组碱金属铝硅酸盐玻璃样品，以比较离子交换对样品的残留强度的影响。玻璃样品的长度为40mm，宽度为66mm，并且厚度为1.8mm。第一组样品保持原样状况(即，不经过离子交换强化)。第二组样品在包含5重量％NaNO3和95重量％KNO3的混合盐浴中，在450℃的温度下离子交换强化10小时。离子交换过程得到了73μm的DOL以及540MPa的表面压缩应力。用1kg-f、2kg-f、3kg-f和4kg-f的压痕载荷，如图4所示对每组样品进行压痕。
随后，如图5所示，以四点弯曲负载每个样品。对于每个样品，以5mm/分钟的速率向载荷销施加四点弯曲载荷直到失效。结果记录于下表3中以及绘制于图9中。
表3：残留强度
Figure BDA0002896755600000201
如图9图示，经过离子交换强化的样品和未强化样品的残留强度一般随着压痕载荷增加而降低。然而，对于所有的压痕载荷条件，经离子交换强化的样品的残留强度大约是未强化样品的残留强度的两倍。该数据表明，相比于未强化的基材，经离子交换强化的样品能够更好地承受微电子制造过程的机械损伤而不会失效。
实施例4
对厚度为1.0mm、1.5mm、2.0mm和3mm的用于载体的强化基材的加工中翘曲进行数学建模。建模的强化基材由碱金属铝硅酸盐玻璃基材形成，所述碱金属铝硅酸盐玻璃基材包含66.16％SiO2,10.29％Al2O3,14.0％Na2O,2.45％K2O,0.6摩尔％B2O3,0.21％SnO2,0.58摩尔％CaO,5.7摩尔％MgO,0.0105摩尔％ZrO2和0.0081摩尔％Fe2O3。对玻璃基材进行建模，其中，弹性模量为73.3GPa，CTE为9.4x10-6K-1并且泊松比为0.21。对强化基材进行建模，其中长度为500mm并且宽度为500mm。
对强化基材的加工中翘曲进行建模，其中，施加的金属/介电涂层包含8层交替的铜(4层，每层厚度为10μm)和介电材料(4层，每层厚度为30μm)。对铜进行建模，其中，弹性模量为102.1GPa，CTE为16.5x10-6K-1并且泊松比为0.34。对介电材料进行建模，其中，在低于材料的玻璃化转变温度(330℃)时，弹性模量为3.4GPa，在高于材料的玻璃化转变温度时，弹性模量为0.0034GPa，在低于玻璃化转变温度时，CTE为35x10-6K-1，并且在高于玻璃化转变温度时，CTE为50x10-6K-1，并且泊松比为0.35。由于固化温度(375℃)高于介电材料的玻璃化转变温度，因此，在介电材料的玻璃化转变温度(330℃)下建模介电材料的无应力温度。
同样如上所述对施加了金属/介电涂层的强化基材的过程中翘曲进行建模，其中，在金属介电涂层上方施加环氧树脂模制化合物的0.5mm厚的层。在一个模型中，对第一环氧树脂模制化合物(EMC A)进行建模，其中，在低于材料的玻璃化转变温度(165℃)时，弹性模量为22GPa，在高于材料的玻璃化转变温度时，弹性模量为0.022GPa，在低于玻璃化转变温度时，CTE为7.5x10-6K-1，在高于玻璃化转变温度时，CTE为33x10-6K-1，并且泊松比为0.35。在第二个模型中，对第二环氧树脂模制化合物(EMC B)进行建模，其中，在低于材料的玻璃化转变温度(175℃)时，弹性模量为27GPa，在高于材料的玻璃化转变温度时，弹性模量为0.027GPa，在低于玻璃化转变温度时，CTE为7.2x10-6K-1，在高于玻璃化转变温度时，CTE为30x10-6K-1，并且泊松比为0.35。由于模制后固化温度低于EMC A和EMC B的玻璃化转变温度，因此，在EMC A和EMC B的模制后固化温度(125℃)下对EMC A和EMC B的无应力温度进行建模。
图10图示了建模的强化基材的翘曲(Y坐标，单位为μm)根据玻璃厚度(X坐标，单位为mm)而变化的情况。具体地，图10描绘了仅具有金属/介电涂层的建模的强化基材(标识为“无EMC”)的翘曲，具有金属/介电涂层和第一环氧树脂模制化合物的建模的强化基材(标识为“EMC A”)的翘曲，以及具有金属/介电涂层和第二环氧树脂模制化合物的建模的强化基材(标识为“EMC B”)的翘曲。
如图10所示，“无EMC”模型的翘曲小于零，具体为约-9,000μm至约-2000μm，并且随着强化基材的厚度增加，翘曲接近零。负的翘曲导致强化基材中的凹形形状。虽然不希望囿于理论，但是认为“无EMC”模型中的负翘曲是由于介电材料内的拉伸热应力所致。
相较之下，“EMC B”模型的翘曲大于零，具体为约3,000μm至约0μm，并且随着强化基材的厚度增加，翘曲减小。正的翘曲导致强化基材中的凸形形状。虽然不希望囿于理论，但是认为“EMC B”模型中的正翘曲是由于来自第二环氧树脂模制化合物的压缩热应力所致。
“EMC A”模型的翘曲大于零，并且随着玻璃厚度增加，过渡到小于0的翘曲。具体地，在1mm的玻璃厚度下，“EMC A”模型的翘曲大致为1,000μm。在玻璃厚度为0mm时，该翘曲减小到约0μm，并且对于大于1.5mm的玻璃厚度，进一步减小到小于0μm。虽然不希望囿于理论，但是认为小于或等于1.5mm的玻璃厚度的翘曲是由于第一环氧树脂模制化合物中的压缩热应力所致。然而，随着玻璃厚度增加，由于玻璃的刚度增加，第一环氧树脂模制化合物中的压缩热应力的作用变得可忽略不计。由于压缩热应力的作用减弱，因此，介电材料中的拉伸热应力造成负翘曲。随着玻璃厚度增加，该负翘曲接近0μm。
对本领域的技术人员显而易见的是，可以对本文所述的实施方式进行各种修改和变动而不偏离要求保护的主题的精神和范围。因此，本说明书旨在涵盖本文所述的各个实施方式的修改和变化形式，条件是这些修改和变化形式落入所附权利要求及其等同内容的范围之内。

Claims (27)

1.一种载体(100)，其包括：
由玻璃或玻璃陶瓷形成的强化基材(102)，其具有第一表面(104)，与第一表面(104)相对的第二表面(106)，以及在第一表面(104)与第二表面(106)之间的平均厚度，所述平均厚度大于1.0mm且小于或等于2.0mm，所述强化基材(102)包括：
大于或等于70,000mm2的单侧表面积；
第一压缩应力层(108)，其从第一表面(104)向内延伸向强化基材(102)的中心，第一压缩应力层(108)的第一层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm；
第二压缩应力层(110)，其从第二表面(106)向内延伸向强化基材(102)的中心，第二压缩应力层(110)的第二层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm，其中，在强化基材(102)的第一表面(104)和第二表面(106)处的表面压缩应力大于或等于200MPa；
位于第一压缩应力层(108)与第二压缩应力层(110)之间的拉伸应力区域，所述拉伸应力区域的储存弹性能小于40kJ/m2；以及
小于或等于5的平坦碎片化因子。
2.如权利要求1所述的载体(100)，其中，在强化基材(102)的第一表面(104)和第二表面(106)处的表面压缩应力小于或等于700MPa。
3.如权利要求1或权利要求2所述的载体(100)，其中，在强化基材(102)的第一表面(104)和第二表面(106)处的表面压缩应力大于或等于450MPa且小于或等于650MPa。
4.如权利要求1-3中任一项所述的载体(100)，其中，第一层深度和第二层深度大于或等于60μm且小于或等于100μm。
5.如权利要求1-4中任一项所述的载体(100)，其中，拉伸应力区域中的储存弹性能小于或等于38.8kJ/m2。
6.如权利要求1-5中任一项所述的载体(100)，其中，拉伸应力区域中的储存弹性能小于或等于38kJ/m2。
7.如权利要求1-6中任一项所述的载体(100)，其中，强化基材(102)的平坦碎片化因子小于或等于3。
8.如权利要求1-7中任一项所述的载体(100)，其中，第一表面(104)的表面粗糙度Ra小于或等于1μm。
9.如权利要求1-8中任一项所述的载体(100)，其中，对于大于或等于300nm且小于或等于355nm的光波长，所述强化基材(102)的透射率大于或等于50％。
10.如权利要求1-9中任一项所述的载体(100)，其中，对于大于或等于300nm且小于或等于355nm的光波长，所述强化基材(102)的透射率大于或等于70％。
11.如权利要求1-10中任一项所述的载体(100)，其中，所述强化基材(102)的抗挠刚度大于或等于10GPa-mm3。
12.如权利要求1-11中任一项所述的载体(100)，其中，在用1千克力的压痕载荷压痕(202)后，所述强化基材(102)的残留强度大于或等于300MPa。
13.如权利要求1-12中任一项所述的载体(100)，其中，在用2千克力的压痕载荷压痕(202)后，所述强化基材(102)的残留强度大于或等于100MPa。
14.如权利要求1-13中任一项所述的载体(100)，其中，在用3千克力的压痕载荷压痕(202)后，所述强化基材(102)的残留强度大于或等于70MPa。
15.如权利要求1-14中任一项所述的载体(100)，其中，在用4千克力的压痕载荷压痕(202)后，所述强化基材(102)的残留强度大于或等于45MPa。
16.如权利要求1-15中任一项所述的载体(100)，其中，强化基材(102)的平均厚度小于或等于1.8mm。
17.如权利要求1-16中任一项所述的载体(100)，其中，强化基材(102)的平均厚度小于或等于1.5mm。
18.如权利要求1-17中任一项所述的载体(100)，其中，强化基材(102)的平均厚度小于或等于1.1mm。
19.如权利要求1-18中任一项所述的载体(100)，其中，强化基材(102)是离子交换强化基材(102)。
20.如权利要求1-19中任一项所述的载体(100)，其中，所述强化基材(102)包括在20℃至300℃的温度范围内平均的大于或等于9x10-6K-1的热膨胀系数。
21.如权利要求1-20中任一项所述的载体(100)，其中，强化基材(102)包括碱金属铝硅酸盐玻璃。
22.如权利要求1-21中任一项所述的载体(100)，其中，所述强化基材(102)的加工中(10)翘曲小于或等于4,000μm且大于或等于-9,000μm。
23.如权利要求1-22中任一项所述的载体(100)，其中，所述强化基材(102)的成形时翘曲大于或等于0μm且小于或等于500μm。
24.一种形成载体(100)的方法，所述方法包括：
在大于或等于380℃且小于或等于460℃的温度下，将玻璃或玻璃陶瓷基材浸没在熔融盐浴中，所述熔融盐浴包含约90重量％至约98％的硝酸钾和约2重量％至约10重量％的硝酸钠的混合物，浸没持续大于或等于5小时且小于或等于30小时，其中，所述玻璃或玻璃陶瓷基材包括：
第一表面(104)，与第一表面(104)相对的第二表面(106)，大于或等于70,000mm2的单侧表面积，以及在第一表面(104)与第二表面(106)之间的大于1.0mm且小于或等于2.0mm的平均厚度。
25.如权利要求24所述的方法，其中，熔融盐浴包含约93重量％至约95重量％的硝酸钾和约5重量％至约7重量％的硝酸钠的混合物。
26.如权利要求24-25中任一项所述的方法，其中，玻璃或玻璃陶瓷基材被浸没在温度为约450℃的熔融盐浴中，持续大于或等于6小时至小于或等于约15小时。
27.如权利要求1-26中任一项所述的方法，其中，在将玻璃或玻璃陶瓷基材浸没在熔融盐浴中之后，所述玻璃或玻璃陶瓷基材包括：
第一压缩应力层(108)，其从第一表面(104)向内延伸向玻璃或玻璃陶瓷基材的中心，第一压缩应力层(108)的第一层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm；
第二压缩应力层(110)，其从第二表面(106)向内延伸向玻璃或玻璃陶瓷基材的中心，第二压缩应力层(110)的第二层深度大于或等于50μm且小于或等于150μm，其中，在玻璃或玻璃陶瓷基材的第一表面(104)和第二表面(106)处的表面压缩应力大于或等于200MPa；
位于第一压缩应力层(108)与第二压缩应力层(110)之间的拉伸应力区域，所述拉伸应力区域的储存弹性能小于40kJ/m2；以及
小于或等于5的平坦碎片化因子。
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