JP2000103638A - 板ガラスおよびエレクトロニクス用基板ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ソーダライムシリカガラスと同程度の熱膨張係
数およびソーダライムシリカガラスより高い歪点を有し
ながら、しかも破壊じん性がソーダライムシリカガラス
以上の板ガラスを得る。 【解決手段】Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの合量が
０〜１３、ＢａＯが０〜０．８、ＳｉＯ₂ が５０〜７５
（各モル％）、熱膨張係数が７５×１０^-7〜１２０×１
０^-7／℃、歪点が５５０℃以上、２０℃における密度が
２．６５ｇ／ｃｍ³ 以下、２０℃における酸素原子密度
が７．２×１０^-2〜９．０×１０^-2モル／ｃｍ³ である
板ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は破壊の進行に対する
抵抗力が大きい板ガラス、すなわち破壊じん性の大きな
板ガラスに関する。特に通常のソーダライムシリカガラ
スと同程度の熱膨張係数と高い耐熱性が要求されるエレ
クトロニクス用基板として好適な板ガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラープラズマディスプレイパネ
ル（以下カラーＰＤＰという。）に代表される大型フラ
ットディスプレイパネルの産業が著しい成長を遂げてい
るなかにあって、その基板として使用されるガラスも多
種多様化している。従来より、通常のソーダライムシリ
カガラスが大型フラットディスプレイパネル用基板とし
て広く使用されてきた。その理由のひとつは、無機シー
ル材料をはじめとして、パネルの構成部材として使用さ
れる様々なガラスフリット材料の熱膨張係数をソーダラ
イムシリカガラスの熱膨張係数と整合させやすいからで
あった。

【０００３】一方、大型フラットディスプレイパネル製
造工程の熱処理プロセスにおけるガラス基板の変形や熱
収縮を小さくするために、基板用ガラスの耐熱性向上へ
の強い要求がある。そのため、ソーダライムシリカガラ
スと同等の熱膨張係数を有し、かつ、より高い歪点を有
し、かつ、電気絶縁性を向上させるためにアルカリ含有
量を低く抑えた、いわゆる高歪点ガラスが基板として広
く使用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの高歪
点ガラスはソーダライムシリカガラスと比較すると脆
く、製造工程中に割れやすい問題があった。また、前記
高歪点ガラスは密度が大きく、大型フラットディスプレ
イパネルの軽量化が困難である問題もあった。

【０００５】これらの問題を解決すべく、たとえば特開
平９−３０１７３３には密度が小さく、かつキズがつき
にくい基板用ガラスが提示されている。しかし、キズが
つきにくいという特性は、破壊の起点となるキズがパネ
ルの製造工程においてつく場合に対しては有効である
が、キズが前記製造工程前の切断等の加工処理中につく
場合には必ずしも有効とはいえない。そして切断等の加
工処理中にガラスのエッジ部にはすでに破壊起点となり
うるキズが多数存在するのが通常である。このような場
合にガラスの割れを防止するためには、本質的に引張応
力による破壊の進行に対する抵抗力が高い板ガラス、す
なわち破壊じん性が高い板ガラスを提供する必要があっ
た。

【０００６】前記破壊じん性（Ｋ_IC）と破壊強度（σ）
との間には、ｃを破壊原因となるキズの大きさ、Ｙをキ
ズの形状によって決まる定数として、一般に次の関係式
が成り立つ。 σ＝Ｋ_IC／（Ｙ×ｃ^1/2 ）

【０００７】脆性材料の破壊じん性の評価方法として従
来より数多くの提案がされている。ＪＩＳ Ｒ１６０７
にはファインセラミックスの破壊じん性試験方法として
予き裂導入破壊試験法（ＳＥＰＢ法）および圧子圧入法
（ＩＦ法）の２方法が規定されている。前記規格の解説
によると、ＳＥＰＢ法は理論的根拠が明確であることか
ら主として用いられるべき方法として推奨されている。
一方、ＩＦ法はビッカース圧子を材料表面に押し付けた
際のき裂長さを観測する方法であり、きわめて簡便であ
ること、かつＳＥＰＢ法による測定値との間におおむね
相関があることが確認されたことから採用されている方
法である、とされている。ちなみに、特開平９−３０１
７３３に記載されている議論はＩＦ法をもとに展開され
ており、キズがつきにくい基板用ガラスを提示した点で
大変重要な意味を持つが、引張応力による破壊の進行に
対する抵抗力増大を追求しているとはいい難い。

【０００８】したがって、破壊じん性そのものの議論
は、引張応力によるき裂の進行に対する抵抗力を測定す
る方法をもとに進めることが望ましいと考えられる。そ
の代表的な方法にはＳＥＰＢ法、シェブロンノッチ法
（ＢＢＣＮ法）またはダブルカンチレバー法（ＤＣＢ
法）などがある。ここでＢＢＣＮ法とは、中央部にシェ
ブロン型ノッチを形成した試験片について曲げ試験を行
って破壊じん性を測定する方法であり、ＤＣＢ法とはき
裂を導入した試験片について直接き裂の両端を引張りき
裂の進展に必要な荷重を測定する方法である。以下にあ
げる破壊じん性はいずれもＳＥＰＢ法、ＢＢＣＮ法また
はＤＣＢ法による測定値である。

【０００９】Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．５２（１
９６９）Ｎｏ．２，ｐ９９−１０５（以下文献１とい
う。）によれば、ソーダライムシリカガラスの破壊じん
性は０．７５ＭＰａ・ｍ^1/2 である。

【００１０】ソーダライムシリカガラスと同程度または
それ以上の破壊じん性を有するシリケートガラスは従来
知られており、たとえば文献１には破壊じん性が０．９
１ＭＰａ・ｍ^1/2 であるアルミノシリケートガラスが、
Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．６１（１９７８）Ｎ
ｏ．１−２，ｐ２７−３０（以下文献２という。）には
破壊じん性が０．９４ＭＰａ・ｍ^1/2 であるアルカリボ
ロシリケートガラスが、それぞれ記載されている。ま
た、ＳＩＤ’９６ Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｉ
ｃａｌ Ｐａｐｅｒｓ（１９９６）ｐ５１８には、ＴＦ
Ｔ−ＬＣＤ基板用無アルカリガラスの破壊じん性が０．
８〜０．８３ＭＰａ・ｍ^1/2 であると記載されている。

【００１１】これらのガラスの破壊じん性はいずれもソ
ーダライムシリカガラスの破壊じん性よりも高く、本質
的に破壊の進行に対する抵抗力が高まったガラスである
といえる。しかし、これら破壊じん性が高いガラスはい
ずれも熱膨張係数がソーダライムシリカガラスの熱膨張
係数に比べて小さすぎるか、その歪点が低く５５０℃未
満であるために、カラーＰＤＰ用基板等のエレクトロニ
クス用基板ガラスに応用することができない場合が多か
った。

【００１２】一方、ガラス組成と破壊じん性との関係
は、たとえば文献１または文献２に論じられている。一
般に破壊じん性（Ｋ_IC）と材料のヤング率（Ｅ）および
破壊表面エネルギー（γ）との関係は次式で表わされ
る。 Ｋ_IC＝（２×Ｅ×γ）^1/2

【００１３】したがって、破壊じん性を向上させるため
にはヤング率および破壊表面エネルギーを増大させれば
よいことがわかる。このうち、ヤング率は比較的簡単に
測定できる物理量であり、ガラス組成との関係について
もある程度の知見が得られている。しかし、破壊表面エ
ネルギーは測定が困難な物理量であり、ガラス組成との
関係となると報告例は少ない。実際、文献１にはヤング
率と破壊表面エネルギーとの関係に関する記述がある
が、ガラス系によってその関係は異なり、両者の間の明
確な相関は得られていない。したがって、ガラス組成と
ヤング率との関係から破壊じん性を予測するのは困難で
ある。また、酸素との単結合強度が高い、Ｓｉ、Ａｌ、
Ｂ等を多く含有するガラスは一般に破壊じん性が高いと
考えられているが、文献２にも記載されているように、
それにはあてはまらないガラスもある。

【００１４】以上述べたように、破壊の進行に対する抵
抗力が高いガラスにおける破壊じん性発現機構は現在十
分解明されているとはいえず、その解明のためには複雑
なガラス構造やガラスの破壊機構の解明が必要と考えら
れている。したがって、たとえばカラーＰＤＰ用基板ガ
ラスとして要求される熱膨張係数および歪点に関する条
件を満足するとともに破壊じん性も高いガラスを得るた
めには、膨大な実験と試行錯誤によるほかはないという
状況であった。

【００１５】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたものであり、その目的とするところは、ソー
ダライムシリカガラスと同程度の熱膨張係数およびソー
ダライムシリカガラスより高い歪点を有し、かつ、破壊
じん性がソーダライムシリカガラスと同程度またはそれ
以上の板ガラス、およびそれを用いたエレクトロニクス
用基板ガラスを得ることである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎ
ａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの含有量の合計が０〜１３モル％、
ＢａＯの含有量が０〜０．８モル％、ＳｉＯ₂ の含有量
が５０〜７５モル％であって、５０〜３５０℃における
平均線熱膨張係数が７５×１０^-7〜１２０×１０^-7／℃
であり、歪点が５５０℃以上であり、２０℃における密
度が２．６５ｇ／ｃｍ³ 以下であり、２０℃における酸
素原子密度が７．２×１０^-2〜９．０×１０^-2モル／ｃ
ｍ³ である板ガラスを提供する。

【００１７】また、Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの
含有量の合計が０〜１３モル％、ＳｉＯ₂ の含有量が５
０〜７５モル％であって、５０〜３５０℃における平均
線熱膨張係数が７５×１０^-7〜１２０×１０^-7／℃であ
り、歪点が５５０℃以上であり、２０℃における密度が
２．６５ｇ／ｃｍ³ 以下であり、２０℃における酸素原
子密度が７．３×１０^-2〜９．０×１０^-2モル／ｃｍ³
である板ガラスを提供する。

【００１８】このような板ガラスは耐熱性、密度、破壊
強度のいずれをとってもエレクトロニクス用基板ガラス
として最適である。ここでエレクトロニクス用基板ガラ
スとは、カラーＰＤＰ、プラズマアドレス液晶（ＰＡＬ
Ｃ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）
等のフラットパネルディスプレイ用の基板や、磁気ディ
スク用基板等の情報記録媒体用基板をさす。

【００１９】本発明者らは従来知られているガラスの破
壊じん性を的確に説明できる各種指標を種々検討した。
その結果、ガラスの単位体積中に含まれる酸素原子数、
すなわち酸素原子密度とガラスの破壊じん性の間に強い
相関があることを見い出した。すなわち、酸素原子密度
増加とともに破壊じん性も大きくなる。この理由は明ら
かではないが、酸素原子が密に詰まった構造をもつガラ
スにおいては、破壊の進行に際しより多くの結合を切断
する必要があり、そのため破壊の進行に対する抵抗力が
高くなる、すなわち破壊じん性が大きくなる、ためと解
釈できる。

【００２０】酸素原子密度は、ガラス組成および密度が
判明していれば複雑な解析や計算または測定を行うこと
なく得られるきわめて簡便な物理量であり、破壊じん性
との間には実用上十分利用可能な強い相関が存在し、破
壊じん性を説明できる指標として使用できる。

【００２１】酸素原子密度（Ｄ_oxygen）は、成分Ａ_i と
そのモル分率Ｃ_i により表わされるガラス組成および２
０℃におけるガラスの密度（ｄ、単位はｇ／ｃｍ³ ）か
ら次のようにして算出する。

【００２２】各成分の分子量をｍ_i 、各成分のモル分率
の百分率表示をｃ_i 、各成分の酸素数をｘ_i 、ガラスの
平均分子量をｍとする。ここで、ｍ＝Σ（ｍ_i ×ｃ_i ／
１００）、ｃ_i ＝Ｃ_i ×１００であり、Σはガラスのす
べての成分について合計することを意味する記号であ
る。 Ｄ_oxygen＝ｄ×Σ（ｘ_i ×ｃ_i ／１００）／ｍ

【００２３】表１に、各種ガラスのモル％表示の組成、
破壊じん性（単位はＭＰａ・ｍ^1/2）、密度（単位はｇ
／ｃｍ³ ）、酸素原子密度（単位は１０^-2モル／ｃｍ
³ ）、熱膨張係数（単位は１０^-7／℃）、歪点（単位は
℃）および破壊強度（単位はＭＰａ）を示す。

【００２４】ガラスＡはソーダライムシリカガラス、ガ
ラスＢ〜Ｄはソーダライムシリカガラスと同程度の熱膨
張係数を有する高歪点ガラス、ガラスＥ〜Ｇは無アルカ
リガラス、ガラスＨ〜Ｉは文献１に記載されているガラ
ス、ガラスＪ〜Ｋは文献２に記載されているガラスであ
る。ガラスＨ〜Ｋについては文献１〜２に記載されてい
るデータを一部転記した。

【００２５】ガラスＡ〜Ｇの破壊じん性はＢＢＣＮ法に
より測定した。本明細書でいうＢＢＣＮ法は以下に述べ
る３点曲げ試験または４点曲げ試験である。本段落の括
弧内は４点曲げ試験の条件である。厚み６ｍｍ（８ｍ
ｍ）、幅８ｍｍ、長さ８０ｍｍの試験片の中央部にシェ
ブロン型ノッチを形成した。テンシロン型強度試験装置
を用いて、スパン６０ｍｍ（６４ｍｍ）に支持した試験
片のノッチ先端から安定破壊が起こるようにクロスヘッ
ド速度０．００５ｍｍ／分で曲げ試験を行った。なお、
４点曲げ試験における上スパンは１６ｍｍである。水分
によるガラスの疲労効果を避けるため、乾燥Ｎ₂ 雰囲気
中で測定を行った。なお、ガラスＨ〜Ｋの破壊じん性の
データは文献１〜２に記載されているデータを転記した
ものである。以下、本明細書でいう破壊じん性は前記Ｂ
ＢＣＮ法により測定した破壊じん性である。密度は約２
０ｇの試料についてアルキメデス法により測定した。熱
膨張係数は、ＪＩＳ Ｒ３１０２に準じて測定した。歪
点は、ＪＩＳ Ｒ３１０３に準じて測定した。

【００２６】破壊強度は以下のような方法により測定し
た。鏡面研磨仕上げされた厚み約３ｍｍ、幅約８ｍｍ、
長さ約５０ｍｍの試験片表面の中央にビッカース圧子を
押し付け、圧痕の４隅からキズを生成させた。キズの方
向が試験片の長辺または短辺に垂直となるようにビッカ
ース圧子を押し付ける方向を調節した。このようにして
キズをつけた試験片について、キズの部分に最大曲げ応
力がかかるようにしてスパン３０ｍｍで３点曲げ試験を
行った。曲げ試験は、ガラスの疲労による強度劣化を避
けるために乾燥Ｎ₂ 雰囲気下で行った。

【００２７】破壊強度σは次式に従って求めた。ここ
で、Ｐは破壊荷重、Ｌはスパン、ｂは試験片の幅、ｈは
試験片の厚みをそれぞれ示す。 σ＝３×Ｐ×Ｌ／（２×ｂ×ｈ² ）

【００２８】一方、曲げ試験の直前にビッカース圧痕付
近を顕微鏡観察し、十文字に導入されたキズのうち試験
片長辺に垂直に入ったキズの長さを測定した。測定した
キズの長さ（ｃ）と破壊強度（σ）を両対数グラフにプ
ロット後直線回帰を行い、キズの長さが１００μｍに相
当する破壊強度（σ₁₀₀ ）を求めた。なお、ビッカース
圧痕の４隅からきれいにキズが生成しなかった試験片
や、曲げ試験の際にキズから破壊せずエッジから破壊し
てしまった試験片のデータは除外した。σ₁₀₀ のデータ
を表１の破壊強度の欄に示す（単位はＭＰａ）。以下、
本明細書でいう破壊強度はσ₁₀₀ である。

【００２９】図１は、表１に示したデータをもとに酸素
原子密度（単位は１０^-2モル／ｃｍ³ ）と破壊じん性
（単位はＭＰａ・ｍ^1/2 ）の関係をプロットしたもので
ある。図中にフィッティング直線を示したが、両者の間
には強い直線的な相関が認められる。破壊じん性の測定
誤差も考慮すると、酸素原子密度は破壊じん性のきわめ
て優れた指標であることがわかる。

【００３０】表１から明らかなように、酸素原子密度の
増加とともに破壊じん性は高くなる。またガラスＤは、
酸素との単結合強度が高いＳｉＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ および
Ｂ₂Ｏ₃ の含有量の合計がソーダライムシリカガラスで
あるガラスＡに比較して大きいにもかかわらず、破壊じ
ん性は高くないという事実も注目に値する。このような
結果は従来の考え方では予測できなかったことである。

【００３１】以上の知見を利用すると、以下に述べるよ
うな方針が得られる。すなわち、ソーダライムシリカガ
ラスと同程度またはそれ以上の破壊じん性を有するガラ
スを得るためには、酸素原子密度をソーダライムシリカ
ガラスのそれと同程度またはそれ以上にすればよい。酸
素原子密度を増加させるためには、陽イオンのイオン半
径が小さく、モル容積の小さな酸化物をガラス組成中に
導入すればよい。モル容積のデータとしては、ガラスの
物性を加成則から予測する場合に使用されるアッペンの
係数（ガラスの化学、１９７４年、日ソ通信社発行、３
１８頁）を利用できる。

【００３２】各種酸化物のモル容積のアッペンの係数
（単位はｃｍ³ ／モル）および前記係数から計算された
各種酸化物の酸素原子密度（単位は１０^-2モル／ｃｍ
³ ）を表２に示す。表２から明らかなように、Ｂ₂ Ｏ₃
はガラスの酸素原子密度を増大させるのに好ましい成分
であり、表１のガラスＥ〜ＨおよびガラスＪが高い酸素
原子密度を示す事実とよく整合している。また、Ｌｉ₂
Ｏ、ＴｉＯ₂ 、ＺｒＯ₂ 、等も好ましい成分であること
が容易に予想される。一方、Ｋ₂ ＯやＢａＯのようなイ
オン半径の大きな陽イオンを含む酸化物はモル容積が大
きく、破壊じん性を増加させるためには好ましくない成
分であり、他の特性の実現のために使用する場合は最小
限にとどめるべきであることがわかる。

【００３３】

【発明の実施の形態】本発明の板ガラスはＬｉ₂ Ｏ、Ｎ
ａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏを含有することは必須ではないが、
含有していてもよい。含有する場合には、含有量の合計
は１３モル％以下である。１３モル％を超えると電気絶
縁性が低下する。本発明の板ガラスのＳｉＯ₂ の含有量
は５０〜７５モル％である。５０モル％未満では密度が
大きくなりすぎる。７５モル％超では熱膨張係数が小さ
くなりすぎるおそれがある。

【００３４】本発明の板ガラスの熱膨張係数は７５×１
０^-7／℃以上、１２０×１０^-7／℃以下である。７５×
１０^-7／℃未満ではガラスフリット材料の熱膨張係数と
整合させることが困難である。好ましくは８０×１０^-7
／℃以上である。１２０×１０^-7／℃超では熱処理プロ
セスにおいて熱割れを起こすおそれがある。好ましくは
１００×１０^-7／℃以下である。

【００３５】本発明の板ガラスの歪点は５５０℃以上で
ある。５５０℃未満では熱処理プロセスにおいて変形を
起こしたり熱収縮が大きくなったりする。本発明の板ガ
ラスの２０℃における密度は２．６５ｇ／ｃｍ³ 以下で
ある。２．６５ｇ／ｃｍ³ 超では板ガラスが重くなりす
ぎる。好ましくは２．６０ｇ／ｃｍ³ 以下である。

【００３６】本発明の板ガラスの第１の態様において
は、ＢａＯを含有することは必須ではないが、含有して
いてもよい。含有する場合にはその含有量は０．８モル
％以下であり、２０℃における酸素原子密度は７．２×
１０^-2〜９．０×１０^-2モル／ｃｍ³ である。ＢａＯの
含有量が０．８モル％超、または酸素原子密度が７．２
×１０^-2モル／ｃｍ³ 未満ではソーダライムシリカガラ
スと同程度の破壊じん性（前記ＢＢＣＮ法により測定さ
れ、表１のガラスＡの破壊じん性として示した０．７５
ＭＰａ・ｍ^1/2 ）またはそれ以上の破壊じん性が得られ
ないおそれがある。酸素原子密度は、好ましくは７．３
×１０^-2モル／ｃｍ³ 以上、より好ましくは７．４×１
０^-2モル／ｃｍ³ 以上である。酸素原子密度が９．０×
１０^-2モル／ｃｍ³ 超では密度が大きくなりすぎる。

【００３７】本発明の板ガラスの第２の態様において
は、酸素原子密度は７．３×１０^-2〜９．０×１０^-2モ
ル／ｃｍ³ である。７．３×１０^-2モル／ｃｍ³ 未満で
はソーダライムシリカガラスと同程度の破壊じん性また
はそれ以上の破壊じん性が得られないおそれがある。好
ましくは７．４×１０^-2モル／ｃｍ³ 以上である。９．
０×１０^-2モル／ｃｍ³ 超では密度が大きくなりすぎ
る。

【００３８】本発明の板ガラスは、酸素原子密度を増加
させるためにＢ₂ Ｏ₃ を含有することが好ましい。

【００３９】本発明の板ガラスの特性を得るために、以
下のような組成のガラスが好ましく例示できる。すなわ
ち、実質的にモル％表示で、 ＳｉＯ₂ ５０〜７５、 Ａｌ₂ Ｏ₃ ４〜２０、 Ｂ₂ Ｏ₃ ０．５〜１０、 ＭｇＯ ２〜１５、 ＣａＯ １〜１５、 ＳｒＯ ０〜 ６、 ＢａＯ ０〜 ０．８、 Ｋ₂ Ｏ ０〜 ７、 Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ０〜１３、 ＺｒＯ₂ ０〜 ５、 ＴｉＯ₂ ０〜 ８、 Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜 ２、 Ｔａ₂ Ｏ₅ ０〜 ２、 Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜 ２、 からなるガラス組成物である。なお、「実質的に」とは
上記成分以外の成分の合量が２モル％以下であることを
意味する。以下、この好ましいガラス組成物の各成分に
ついて説明する。

【００４０】ＳｉＯ₂ はネットワークフォーマーであり
必須であり、５０モル％以上７５モル％以下の範囲で含
有される。５０モル％未満では密度が大きくなりすぎ
る。好ましくは５４モル％以上である。７５モル％超で
は熱膨張係数が小さくなりすぎるおそれがある。好まし
くは６８モル％以下である。

【００４１】Ａｌ₂ Ｏ₃ は酸素原子密度増大に有効な成
分であり必須である。４モル％未満では酸素原子密度が
低い、または歪点が低すぎるおそれがある。好ましくは
６モル％以上である。また２０モル％超では熱膨張係数
が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは１４モル
％以下である。Ｂ₂ Ｏ₃ は酸素原子密度増大に有効な成
分であり必須である。０．５モル％未満では酸素原子密
度増加効果が小さいおそれがある。１０モル％超では歪
点が低くなりすぎるおそれがある。好ましくは５モル％
以下である。

【００４２】ＭｇＯは酸素原子密度増大に有効な成分で
あり必須である。２モル％未満では酸素原子密度が低い
おそれがある。好ましくは３モル％以上である。また１
５モル％超では熱膨張係数が小さくなりすぎるおそれが
ある。好ましくは１２モル％以下である。ＣａＯは酸素
原子密度増大に有効な成分であり必須である。１モル％
未満では酸素原子密度が低いおそれがある、または熱膨
張係数が小さくなりすぎるおそれがある。好ましくは２
モル％以上である。また１５モル％超では失透するおそ
れがある。好ましくは１２モル％以下である。

【００４３】ＳｒＯは必須ではないが、熱膨張係数を増
加させるために６モル％までは添加してもよい。６モル
％超では酸素原子密度低下または密度増加のおそれがあ
る。より好ましくは５モル％以下である。ＢａＯは必須
ではないが、熱膨張係数を増加させるために０．８モル
％までは添加してもよい。０．８モル％超では酸素原子
密度低下または密度増加のおそれがある。より好ましく
は０．５モル％以下である。

【００４４】Ｌｉ₂ Ｏは必須ではないが、酸素原子密度
増大のために１０モル％までは添加してもよい。１０モ
ル％超では歪点が低くなりすぎるおそれがある。好まし
くは７モル％以下である。Ｎａ₂ Ｏは必須ではないが、
熱膨張係数を増加させるために４モル％以上１２モル％
以下の範囲で添加することが好ましい。１２モル％超で
は電気絶縁性が低下するおそれがある。Ｋ₂ Ｏは必須で
はないが、溶解性を向上させるために２モル％以上７モ
ル％以下の範囲で添加することが好ましい。７モル％超
では酸素原子密度が低下するおそれがある。より好まし
くは６モル％以下である。また、３モル％以上添加する
ことがより好ましく、４モル％以上添加することが特に
好ましい。

【００４５】Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの合量
は、１３モル％以下である。１３モル％超では電気絶縁
性が低下する。前記合量は、４モル％以上とすることが
より好ましく、６モル％以上とすることが特に好まし
い。４モル％未満では熱膨張係数が小さくなりすぎる、
または密度が大きくなりすぎるおそれがある。

【００４６】ＺｒＯ₂ は必須ではないが、酸素原子密度
増大のために５モル％までは添加してもよい。５モル％
超では密度が大きくなりすぎるおそれがある。好ましく
は４モル％以下である。ＴｉＯ₂ は必須ではないが、酸
素原子密度増大のために８モル％までは添加してもよ
い。８モル％超では密度が大きくなりすぎるおそれがあ
る。好ましくは６モル％以下である。

【００４７】Ｙ₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ およびＮｂ₂ Ｏ₅ は
必須ではないが、酸素原子密度増大のためにそれぞれ２
モル％までは添加してもよい。２モル％超では密度が大
きくなりすぎるおそれがある。ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、Ｙ
₂ Ｏ₃ 、Ｔａ₂ Ｏ₅ およびＮｂ₂ Ｏ₅ の合量は、１０モ
ル％以下であることが好ましい。１０モル％超では密度
が大きくなりすぎるおそれがある。より好ましくは５モ
ル％以下である。

【００４８】本発明の板ガラスは、分相現象が起こって
いない板ガラスであることが好ましい。分相現象が起っ
ている場合、酸素原子密度が十分に大きくても破壊じん
性が向上しない場合があるためである。本発明の板ガラ
スを用いたエレクトロニクス用基板ガラスは、ソーダラ
イムシリカガラスと同程度の熱膨張係数およびソーダラ
イムシリカガラスより高い歪点を有しながら、しかも破
壊じん性がソーダライムシリカガラスと同程度またはそ
れ以上のエレクトロニクス用基板ガラスである。

【００４９】

【実施例】表３にモル％表示で示した組成のガラスＬ、
Ｍ、Ｎ、Ｏ、Ｐを作製した。ガラスＬ、Ｍ、Ｎ、Ｏは実
施例、ガラスＰは比較例である。ガラスＬ、Ｍ、Ｎ、
Ｏ、Ｐについて破壊じん性、密度、熱膨張係数、歪点、
破壊強度（σ₁₀₀ ）を測定した。表３に、ＢＢＣＮ法で
測定した破壊じん性（単位はＭＰａ・ｍ^1/2 ）、密度
（単位はｇ／ｃｍ³ ）、酸素原子密度（単位は１０^-2モ
ル／ｃｍ³ ）、熱膨張係数（単位は１０^-7／℃）、歪点
（単位は℃）、破壊強度（単位はＭＰａ）を示す。

【００５０】表３から明らかなように、酸素原子密度の
大きなガラスＬ、Ｍ、Ｎ、Ｏの破壊じん性はソーダライ
ムシリカガラス（表１によればソーダライムシリカガラ
スであるガラスＡの破壊じん性は０．７５ＭＰａ・ｍ
^1/2 である。）と比較して同程度またはそれ以上であ
る。破壊強度もソーダライムシリカガラス（表１によれ
ばソーダライムシリカガラスであるガラスＡの破壊強度
は６５ＭＰａである。）と比較して同程度またはそれ以
上であり、ソーダライムシリカガラスよりも破壊強度の
低かった従来の高歪点ガラス（表１のガラスＢ〜Ｃ）に
比較して格段に破壊強度が向上していることがわかる。
また、ガラスＬ、Ｍ、Ｎ、Ｏはソーダライムシリカガラ
スと同程度の熱膨張係数を有するとともにより高い歪点
を有し、かつアルカリ含有量はソーダライムシリカガラ
スに比較して低いため電気絶縁性にすぐれ、たとえばカ
ラーＰＤＰ用基板ガラスとして最適な特性を具備してい
ることがわかる。

【００５１】本発明の板ガラスは、エレクトロニクス用
基板ガラスとして必要な特性を有しつつ、破壊じん性が
高い板ガラスを得ることを目的としたものであるが、そ
の他の用途にも応用できる。

【００５２】

【表１】

【００５３】

【表２】

【００５４】

【表３】

【００５５】

【発明の効果】本発明によれば、ソーダライムシリカガ
ラスと同程度の熱膨張係数を有し、軽量かつ割れにくい
高歪点板ガラスを提供でき、これはエレクトロニクス用
基板ガラスに好適の板ガラスである。

【図面の簡単な説明】

【図１】酸素原子密度と破壊じん性の関係を示す図

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｊ 17/16 Ｈ０１Ｊ 17/16

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの含有量
   の合計が０〜１３モル％、ＢａＯの含有量が０〜０．８
   モル％、ＳｉＯ₂ の含有量が５０〜７５モル％であっ
   て、５０〜３５０℃における平均線熱膨張係数が７５×
   １０^-7〜１２０×１０^-7／℃であり、歪点が５５０℃以
   上であり、２０℃における密度が２．６５ｇ／ｃｍ³ 以
   下であり、２０℃における酸素原子密度が７．２×１０
   ^-2〜９．０×１０^-2モル／ｃｍ³ である板ガラス。
2. 【請求項２】Ｌｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ ＯおよびＫ₂ Ｏの含有量
   の合計が０〜１３モル％、ＳｉＯ₂の含有量が５０〜７
   ５モル％であって、５０〜３５０℃における平均線熱膨
   張係数が７５×１０^-7〜１２０×１０^-7／℃であり、歪
   点が５５０℃以上であり、２０℃における密度が２．６
   ５ｇ／ｃｍ³ 以下であり、２０℃における酸素原子密度
   が７．３×１０^-2〜９．０×１０^-2モル／ｃｍ³ である
   板ガラス。
3. 【請求項３】２０℃における密度が２．６０ｇ／ｃｍ³
   以下である請求項１または２に記載の板ガラス。
4. 【請求項４】Ｂ₂ Ｏ₃ を含有する請求項１、２または３
   に記載の板ガラス。
5. 【請求項５】実質的にモル％表示で ＳｉＯ₂ ５０〜７５、 Ａｌ₂ Ｏ₃ ４〜２０、 Ｂ₂ Ｏ₃ ０．５〜１０、 ＭｇＯ ２〜１５、 ＣａＯ １〜１５、 ＳｒＯ ０〜 ６、 ＢａＯ ０〜 ０．８、 Ｋ₂ Ｏ ０〜 ７、 Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ０〜１３、 ＺｒＯ₂ ０〜 ５、 ＴｉＯ₂ ０〜 ８、 Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜 ２、 Ｔａ₂ Ｏ₅ ０〜 ２、 Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜 ２、 からなる請求項１、２、３または４に記載の板ガラス。
6. 【請求項６】実質的にモル％表示で ＳｉＯ₂ ５４〜６８、 Ａｌ₂ Ｏ₃ ６〜１４、 Ｂ₂ Ｏ₃ ０．５〜 ５、 ＭｇＯ ３〜１２、 ＣａＯ ２〜１２、 ＳｒＯ ０〜 ５、 ＢａＯ ０〜 ０．８、 Ｌｉ₂ Ｏ ０〜１０、 Ｎａ₂ Ｏ ４〜１２、 Ｋ₂ Ｏ ０〜 ７、 Ｌｉ₂ Ｏ＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ４〜１３、 ＺｒＯ₂ ０〜 ４、 ＴｉＯ₂ ０〜 ６、 Ｙ₂ Ｏ₃ ０〜 ２、 Ｔａ₂ Ｏ₅ ０〜 ２、 Ｎｂ₂ Ｏ₅ ０〜 ２、 からなる請求項５に記載の板ガラス。
7. 【請求項７】請求項１、２、３、４、５または６に記載
   の板ガラスを用いたエレクトロニクス用基板ガラス。