玻璃基板
各世代线玻璃基板尺寸
各世代线玻璃基板尺寸一、引言随着科技的不断发展，各种新材料和新工艺的出现，线玻璃基板已经成为了半导体行业中应用最广泛的一种基板材料。
线玻璃基板是一种具有非常高的平整度和光洁度的玻璃基板，其表面可以制备出非常薄的金属线路，适用于各种高密度集成电路的制造。
而不同世代的线玻璃基板尺寸也会随着技术进步而不断变化。
二、第一代线玻璃基板尺寸第一代线玻璃基板是指20世纪60年代到70年代初期使用的线玻璃基板。
这些基板主要用于制造低密度集成电路和数字逻辑电路等简单器件。
第一代线玻璃基板尺寸通常为2英寸×2英寸（50.8毫米×50.8毫米）或3英寸×3英寸（76.2毫米×76.2毫米）。
这些尺寸相对较小，制造成本也比较低廉。
三、第二代线玻璃基板尺寸第二代线玻璃基板是指70年代末期到80年代初期使用的线玻璃基板。
这些基板主要用于制造中等密度集成电路和模拟电路等器件。
第二代线玻璃基板尺寸通常为4英寸×4英寸（101.6毫米×101.6毫米）或5英寸×5英寸（127毫米×127毫米）。
相对于第一代线玻璃基板，第二代线玻璃基板尺寸更大，可以制造出更多的器件。
四、第三代线玻璃基板尺寸第三代线玻璃基板是指80年代末期到90年代初期使用的线玻璃基板。
这些基板主要用于制造高密度集成电路和高速数字电路等器件。
第三代线玻璃基板尺寸通常为6英寸×6英寸（152.4毫米×152.4毫米）或8英寸×8英寸（203.2毫米×203.2毫米）。
相对于第二代线玻璃基板，第三代线玻璃基板尺寸更大，可以制造出更多的高密度器件。
五、第四代线玻璃基板尺寸第四代线玻璃基板是指90年代末期到21世纪初期使用的线玻璃基板。
这些基板主要用于制造超高密度集成电路和微处理器等高性能器件。
第四代线玻璃基板尺寸通常为12英寸×12英寸（304.8毫米×304.8毫米）或16英寸×16英寸（406.4毫米×406.4毫米）。
玻璃基板的构造和原理
玻璃基板的构造和原理
玻璃基板通常是由特殊材料制成的薄而平整的板块，用于支撑和保护电子元件或电路。
玻璃基板的构造通常包括以下几个部分：
1. 玻璃材料：玻璃基板通常采用特殊材料制成，具有优良的电气绝缘性能和机械强度，以确保电子元件的可靠性和稳定性。
2. 表面处理：玻璃基板的表面通常会进行特殊处理，例如镀膜或涂层，以提高其表面光滑度、耐腐蚀性能和粘附性能，以便于电路元件的固定和连接。
3. 电路连接：玻璃基板上通常会印制或沉积导电材料，通过金属线路或导体与其他元件进行连接，从而构成电路板。
玻璃基板的工作原理主要是利用其优良的绝缘性能和平整的表面特性，作为电路元件的支撑和保护。
在电子元件的制造过程中，首先在玻璃基板表面印制或沉积导电材料，然后通过金属线路或导体将各个元件相互连接，最终形成完整的电路板。
玻璃基板的特殊材料和表面处理可确保电路元件与外部环境有效地隔离，从而保证电路的稳定运行和可靠性。
因此，玻璃基板在电子元件制造和电路连接中扮演着重要的角色。
玻璃基板 生产工艺
玻璃基板生产工艺玻璃基板是电子行业中常用的一种基材，主要应用于平板显示器、智能手机、笔记本电脑等电子产品中。
其生产工艺主要包括以下几个步骤：第一步：原材料准备玻璃基板的主要原材料是氧化硅（SiO2），其含量通常达到99%以上。
生产玻璃基板所需的四氢呋喃、水、酸碱等物质的纯度也必须达到极高的标准，以确保产品的品质。
此外，还需要配备化学品储存罐、反应釜、管道、泵等设备。
第二步：基板清洗玻璃基板在生产之前需要进行清洗处理，以去除表面的污垢和杂质。
常用的清洗液有去离子水和酸碱清洗剂。
清洗过程中需要注意温度、时间和清洁度等因素，以避免对玻璃造成损伤。
第三步：涂覆光刻胶玻璃基板在生产过程中需要涂覆光刻胶，以利用光刻技术进行微型加工。
光刻胶通常是通过旋涂技术涂在基板表面，并进行烘干处理。
此外，不同的光刻胶需要在不同的温度和湿度条件下进行涂覆。
第四步：光刻曝光涂覆好光刻胶的基板需要通过曝光仪进行曝光。
曝光仪是通过紫外线照射的方式，将光刻胶中暴露在紫外线下的部分固化。
光刻曝光的精度决定了产品的最小线宽和过渡线的平滑度。
第五步：蚀刻曝光后的光刻胶需要进行蚀刻处理，以去除未暴露在紫外线下的部分，形成所需的图案。
蚀刻一般采用化学方法，通过酸或氧气等气体进行蚀刻。
蚀刻时间和温度对产品的尺寸精度和表面状态等都有重要影响。
第六步：电镀电镀是玻璃基板生产过程中的重要一环。
通过在蚀刻过的基板表面进行金属沉积，可以形成导电路径和连接线路。
电镀方法主要有电解铜和电解镍等。
电镀的均匀性和厚度控制都是影响产品品质和生产效率的关键因素。
电镀完毕后，需要去除光刻胶，并清洗干净基板表面。
常用的去胶剂含有有机溶剂和碱性物质，需要注意处理后的废液的处理方式。
第八步：检测和质量控制玻璃基板生产完成后，需要对产品进行严格的检查和测试，以确保其满足设计目标和质量标准。
常规的检测项目包括表面平整度、表面缺陷、线宽精度、电性能等。
同时，需要建立科学的质量控制体系，以提高产品的稳定性和一致性。
玻璃基板简介
四.制程DEFECT
造成不良現的原因大多來自於上游玻璃制程.一般來說基板周邊因制程中央取搬送 之需求,刮傷不良通常不計,但如遇有進行性的玻璃裂痕為避免下游制程產生破 片之情況通常將此判為不良,而CF制程中由CF取放,抽取之動作及切裂工程通 常會造成里面刮傷,擦傷,里面異物及基板端破損或貝殼狀欠陷等不良,如圖:
玻璃基板簡介
玻璃基板的結構 玻璃基板的制造流程簡介 玻璃基板的具體流程簡介 制程DEFECT 發展趨勢
一.玻璃基板的結構
玻璃基板由CF和TFT兩部分組成,如圖:
光擴散板
導光板
棱鏡板
反射板
背光燈管
下偏光板 異方性導電 膜
補價電容
ITO顯示電 極
液晶 ITO共用極 保護膜 顏色區 TAB 驅動IC 上玻璃
3)面板切割 以TFT與CF的封准組合再以超硬質鋼刀滾輪切割再壓裂的方式得到每一片面板. 以后隋著外型,大小及模組外型的狹框化,薄型化的發展,以超硬質鋼刀無法潢足 要求,以后以雷射切割的方式. 4)液晶注入 I將玻璃在機台上用外框固定好,用直下式的方法注入液晶注入液晶時,應注意避 免造成spacer broken及spacer聚集.) II先讓CELL內部真空化后,將CELL的液晶注放口浸入液晶槽中,再以氮氣 作破真 空的動作,內外壓力差與毛細現會使液晶注入CELL內部 當液晶注入時的形狀及排列方式
四種常見的TFT結構示意圖
正常型 堆疊型
gate drain
反轉型
source
gate
drain
gate
source
共平面
drain
source
drain
source
gate
基板玻璃的种类
基板玻璃的种类
基板玻璃是电子元件制造中常用的一种材料，主要用于半导体、平板显示器、光电子器件等领域。
不同的应用需要不同种类的基板玻璃，以下是几种常见的基板玻璃种类：
1.硅基板玻璃（Silicon Substrate Glass）：硅基板玻璃是一种用于制造集成电路（IC）和光电子器件的基板材料。
其具有优良的化学稳定性、热稳定性和机械强度，适用于高密度集成电路的制造。
2.玻璃基板（Glass Substrate）：玻璃基板通常用于液晶显示器（LCD）、有机发光二极管（OLED）等平板显示器件的制造。
根据具体应用的要求，玻璃基板可以采用不同的材料和加工工艺，如钠钙玻璃、硼硅玻璃等。
3.石英基板（Quartz Substrate）：石英基板具有优异的光学性能和化学稳定性，常用于制造光电子器件、激光器件等高精密度器件。
石英基板可以承受高温高压的加工条件，适用于微纳米加工工艺。
4.氧化铝基板（Alumina Substrate）：氧化铝基板具有优良的绝缘性能和热导率，适用于制造高功率、高频率的电子器件，如功率放大器、射频（RF）元件等。
5.氮化硅基板（Silicon Nitride Substrate）：氮化硅基板具有优异的热稳定性和机械强度，常用于制造高温高压传感器、微机电系统（MEMS）等微纳米器件。
以上所列举的基板玻璃种类仅为常见的几种，随着科技的进步和应用领域的不断拓展，还会有更多新型基板玻璃材料的出现。
选择合适的基板玻璃种类需要根据具体的应用要求、工艺需求和性能指标进行综合考虑。
玻璃基板行业分析
玻璃基板行业分析玻璃基板是一种以玻璃材料制成的薄板，在电子设备制造、平板显示、光学设备等领域有广泛应用。
本文将从市场规模、主要应用领域、发展趋势和竞争格局等方面对玻璃基板行业进行详细分析。
一、市场规模随着信息技术的飞速发展和电子产品的普及，玻璃基板市场规模呈现快速增长的趋势。
根据市场研究机构的数据，全球玻璃基板市场规模从2024年的约200亿美元增长到2024年的约300亿美元，年均增长率约为8%。
预计未来几年，玻璃基板市场规模仍将保持较高的增长势头。
二、主要应用领域1.电子设备制造：玻璃基板主要用于手机、平板电脑、电视等电子设备的制造。
其作为显示屏的基底材料，能够提供优异的透光性能和机械稳定性，使得显示效果更加清晰、亮丽，因此在电子设备制造中有着广泛应用。
2.平板显示：平板显示是玻璃基板的主要应用领域之一、随着液晶显示技术、有机发光二极管（OLED）技术和柔性显示技术的快速发展，对高质量的玻璃基板需求也越来越大。
玻璃基板的优点是具有优异的光透过率、平整度和机械强度，能够满足高分辨率和高品质显示的需求。
3.光学设备：由于玻璃基板具有良好的光学性能，因此在光学设备领域应用广泛。
比如光导纤维的制造需要使用高质量的玻璃基板，并且在激光器、光纤通信、光学仪器等领域都有广泛应用。
三、发展趋势1.趋向高性能：随着电子设备对显示效果和性能要求的不断提高，玻璃基板也趋向于高性能化。
未来，玻璃基板将更加注重透光率、硬度、抗刮痕性和柔性等方面的改进，以满足不同领域对高性能玻璃基板的需求。
2.柔性化发展：柔性显示技术是玻璃基板行业的一个重要发展方向。
相比传统的玻璃基板，柔性玻璃基板具有更高的柔韧性和可弯曲性，适用于折叠屏幕、曲面显示等新型显示技术。
随着柔性显示设备市场的不断扩大，柔性玻璃基板的需求也将大幅增长。
四、竞争格局目前，全球玻璃基板行业竞争格局比较分散，市场上主要有三大玩家：康宁公司（Corning）、旭硝子（AGC）和日本电气（NEG）。
玻璃基板生产工艺
玻璃基板生产工艺玻璃基板是半导体产业中常用的材料之一，广泛应用于光电子、显示器件等行业。
玻璃基板的生产工艺相对复杂，下面将介绍其主要的生产工艺流程。
首先，玻璃基板的生产通常需要从原材料的制备开始。
常用的原材料包括石英砂、碱土金属、氧化铝等。
这些原材料经过粉碎、筛分等处理后，与其他辅助物质混合，并加入一定比例的熔剂。
接下来，将混合后的原料放入高温熔窑中进行熔融。
熔融过程通常需要高达1500℃以上的温度，并保持一定的时间，以确保原料充分熔化并进行反应。
在熔融过程中，各种杂质和气泡也会逐渐被排出。
熔融后的玻璃液需要进行均化处理。
这一步骤主要是通过加入均化剂和进行搅拌，使玻璃液的化学成分更加均匀，从而提高玻璃基板的质量。
接下来是玻璃基板的成型过程。
这一步骤通常有两种方法，一种是浮法，即将玻璃液浇在液态锡流上，让其逐渐冷却凝固；另一种是卷板法，即将玻璃液倒在金属带上，通过传送带的运动使其逐渐冷却固化。
成型后的玻璃基板需要进一步进行加工。
首先是切割和打磨，将大尺寸的基板切割成所需的尺寸，并进行边角的打磨，以提高产品的平整度和光洁度。
然后是清洗和检验，将基板进行清洗，去除表面的杂质和污染物，同时进行各项物理性能的检测，确保产品符合质量要求。
最后是包装和贴膜，将基板进行适当的包装和保护，以防止在运输和使用过程中受到损坏。
综上所述，玻璃基板的生产工艺包括原材料制备、高温熔融、均化处理、成型、加工、清洗检验和包装等环节。
每个环节都需要严格控制各项参数，并进行相应的工艺调整，以确保产品的质量和性能。
随着技术的不断进步，玻璃基板的生产工艺也在不断创新和改进，以满足不断发展的市场需求。
玻璃基板
发展前景
全球TFT-LCD的玻璃基板供应中有99%以上的份额集中在美国康宁、日本旭硝子等几大厂商手中，欧洲也有 几家公司可以生产，却多是与日本厂家合作，份额尚不足1%。而能供应五代线和六代线玻璃基板的只有康宁和旭 硝子，其中，康宁占据了全球50%以上的市场份额。
玻璃基板
关键基础材料
01 定义
03 发展前景
目录
02 原理
玻璃基板是一种表面极其平整的薄玻璃片，是平板显示产业的关键基础材料之一。
定义
玻璃基板是一种表面极其平整的薄玻璃片。生产方法有3种：浮法、溢流下拉法，狭缝下拉法。
原理
表面蒸镀有一层In2O3或SnO2透明导电层即ITO膜层。经光刻加工制成透明导电图形。这些图形由像素图形 和外引线图形组成。因此，外引线不能进行传统的锡焊，只能通过导电橡胶条或导电胶带等进行连接。如果划伤、 割断或腐蚀，则会造成器件报废。
另外由中国建材集团和河北东旭集团为基础的团队，在成都、绵阳、石家庄和郑州也开始建设液晶玻璃基板 生产基地。这些玻璃基板生产线将为我国液晶事业的发展做出巨大贡献。
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玻璃基板的基本特性
•從技術觀點來審視玻璃基板的基本特性，可發現製 造適用於TFT−LCD玻璃基板的門檻相當高，包括
➢玻璃本身的材料特性，如材質、品質、耐化學性和 熱特性； ➢玻璃成型時的表面特性，像是翹曲、波紋、粗糙度 、表面凹凸、平坦度和厚度變化； ➢加工時或運輸過程中所造成的表面損傷。 •對材料特性而言，其核心技術在找出最合適的玻璃 組成和熔解技術，包含澄清和均勻化。 •對表面特性而言，其核心技術則是尋找最理想的成 型技術。
•日本NH-Techno公司在台南科技工業區設立台灣技術玻璃 股份有限公司(Taiwan Technology Glass Co.,TTGC)。 •日本旭硝子株式會社在台灣雲林科技工業區投資100億元 並設立台灣旭硝子發殷科技股份有限公司(AFT)，以浮動 式融爐法為主並生產大面積的玻璃基板。
全球各玻璃基板生產商的產品特性 分析
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玻璃基板的基本特性
•就基板之熱特性而言，有耐熱性、耐熱衝擊性、熱 伸縮性、熱膨脹係數(Coefficient of Thermal Expansion)容許之溫度差值如下：
ΔT = σ ⋅ (μγ) / α ⋅ E ΔT:容許溫度差σ: 彎曲強度μ: Poisson比值 γ: 黏度α: 楊式係數E: 熱膨脹係數
製程技術的關鍵
•TFT−LCD用玻璃基板的成型製程，主要區分為三大類型：薄 板浮式玻璃製程，溢流融合下拉法製程，以及開口下拉法製 程。
•薄板浮式玻璃製程是把由熔爐流出的玻璃材料，以漂浮 方式通過熔融狀態的金屬錫槽，利用液態錫表面光滑的特 性拉出玻璃基板。
✓產出的玻璃因與液態錫接觸，須再經過拋光、研磨 等後段加工步驟，因此對於成品良率、單位成本、量 產速度與後續製程所引發的環保問題都較為不利。 ✓目前日本旭硝子公司是利用這個製程產製不含鹼金 屬的玻璃。
第四章 TFT-LCD 材料
玻璃基板
授課大綱
•玻璃特性 •玻璃製造方式 •玻璃發展挑戰
玻璃基板
玻璃是一種非晶的無機材料，其種類有鈉玻璃、硼 玻璃、鉛玻璃和石英玻璃。
➢鈉玻璃是一般日常生活中最普通的玻璃材料，由碳酸鈉 加石灰以及矽沙所製成，色帶微綠而所見之平板和瓶管類 產品均之。 ➢硼玻璃由三氧化硼加石灰及矽砂所製成，質堅難溶、澎 賬係數低，適用於製作化學儀器等實驗性物品 ➢鉛玻璃是由氧化鉛、碳酸鈉加石灰及矽砂所製成，折光 性極強而適用製作光學儀器… ➢石英玻璃含二氧化矽96%以上，軟化點極高，耐磨、子 外線透光極高，融製困難，價格昂貴… 一般液晶平面面板顯示器所用的玻璃種類，以鈉石 灰玻璃和不含鹹性離子之玻璃為主。
玻璃基板表面經過乾式蝕刻，將紅、藍、綠三原色與黑色以 微細的結構建置於玻璃表面，成為彩色濾色片。
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玻璃基板
IC 驅動電路則利用半導體製程，將CMOS電路建置 於玻璃表面。 基板玻璃之功能係做為彩色濾色片與IC驅動電路之 承載材料，類似半導體製程中的矽晶圓。 TFT-LCD與半導體製程同樣需要真空蒸鍍與蝕刻， 所以基板玻璃也與矽晶圓相似，必須要能忍受強酸 強鹼之腐蝕、高溫的製程環境，並且必須具備比矽 晶圓更精密的表面平整度與平面起伏度。 應用在TFT-LCD上的無鹼玻璃市場處於寡佔狀態， 由四大廠瓜分：Corning、日本旭硝子、日本電氣硝 子（NEG）及日本板硝子，其市場佔有率總合超過 90%。
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玻璃基板
玻璃基板是TFT-LCD的主要製程原料，就是俗稱的母玻璃或 素玻璃，形同大尺寸的矽晶圓，是一種高精密透明的電子零 件。
玻璃在TFT-LCD產業中扮演的角色好比是半導體產業中的晶 圓，因此TFT-LCD產業對玻璃基板表面精度之要求進乎完美。
TFT-LCD 製程是分別利用兩塊無鹼玻璃基板，於無鹼玻璃基 板表面構裝彩色濾色片與IC 電路。
玻璃基板的基本特性
•目前全球僅有康寧(Corning)、旭硝子(Asahi Glass Co.,AGC)、日本電器硝子(Nippon Electric Glass, NEG)、 以及板保科技玻璃公司(NH Technoglass, NHT)四家 廠商可以供應TFT−LCD用玻璃基板。 •在市場需求持續成長下，除了現有廠商積極擴建熔 爐增加產量外，新的競爭者也陸續加入，如臺灣碧 悠國際光電公司。
溢流融合下拉法
•溢流融合下拉法製程於1930 年代由Libbey-OwenFord Glass Company 開發出來，並獲得多項專利。
➢1960 年代中期，康寧公司為了使產品厚度能更平坦與 均勻，改進這個製程的缺點進而獲得多項專利。 ➢這個製程的主要關鍵步驟是使熔爐內熔融狀態的玻璃原 料通過耐火導管，再由導管頂部分兩側沿管壁向下溢流而 出，並在導管底部匯流融合，以形成單一片狀玻璃基板， 利用這種製程所生產的玻璃基板不需再經研磨。 ➢因專利早已過期，所以除康寧公司外，NEG 及NHT 採用 溢流融合下拉法生產TFT−LCD 用的玻璃基板。
10Βιβλιοθήκη 玻璃基板的廠商•美國康寧公司市場佔有率是60-65%居世界第一位。 ➢世界第一大玻璃生產公司為美國康寧公司於日本及韓 國均有玻璃溶融爐和切割加工等工廠，該公司隨著台灣 TFT-LCD產業的數千億台幣的投資而於1999年在台南科 學園區投資7-8千萬美金而設立兩座玻璃溶融爐和16條 後段切割加工生產線等工廠。
溢流融合下拉法
•溢流融合下拉法是目前的主流。以溢流融合下拉法生產的 TFT−LCD 用玻璃基板，具有以下的優點：
➢較高的玻璃應變點，使玻璃基材具有更佳的熱安定性與熱 收縮性； ➢較低的密度，可使玻璃基材較輕和較少的重力熱塑成型； ➢更佳的耐化學性，使製程能在較嚴苛的蝕刻條件下進行； ➢與矽晶體有更接近的熱膨脹係數，開啟了在玻璃上製備鑲 合晶片的可能性；較高的耐崩角和機械強度； ➢不會有鹼金屬離子(如鈉離子等)經由擴散作用，自玻璃表 面遷移至電晶體陣列中，因而破壞電晶體元件。
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玻璃基板由CF和TFT兩部分組成
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玻璃基板的基本特性
•玻璃基板主要應用在平面顯示器上的薄膜電晶體及 彩色濾光片二處，所需的基本要求有五項：
➢成分中不能含鹼金屬氧化物，以避免鹼金屬離子經由 擴散作用移動至電晶體陣列中，造成電路短路； ➢具耐化學性，以承受高溫製程中所使用的化學藥劑； ➢熱膨脹係數須與薄膜電晶體陣列中的矽相近； ➢高玻璃應變點，使熱收縮較小(低)，有助於在TFT 製 程中精確地對準光蝕刻圖形； ➢低的生產成本而能產製高品質的超薄平板玻璃。