JP4226680B2 - ガラスセラミック - Google Patents
ガラスセラミック Download PDFInfo
- Publication number
- JP4226680B2 JP4226680B2 JP08737998A JP8737998A JP4226680B2 JP 4226680 B2 JP4226680 B2 JP 4226680B2 JP 08737998 A JP08737998 A JP 08737998A JP 8737998 A JP8737998 A JP 8737998A JP 4226680 B2 JP4226680 B2 JP 4226680B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass ceramic
- glass
- ceramic according
- zno
- zro
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C10/00—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition
- C03C10/0036—Devitrified glass ceramics, i.e. glass ceramics having a crystalline phase dispersed in a glassy phase and constituting at least 50% by weight of the total composition containing SiO2, Al2O3 and a divalent metal oxide as main constituents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C17/00—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
- C03C17/22—Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明なスピネル系ガラスセラミック材料に関する。
【0002】
【従来の技術とその課題】
本発明の材料の最も重要な用途は、高温ポリシリコン薄膜の支持体(すなわち、基板)である。多結晶質シリコンから成る薄膜に基づく製品としては、太陽電池やフラットパネルディスプレー、特に活性マトリックス液晶ディスプレーが挙げられる。しかしながら、本発明の材料は、その他の形態のフラットパネルディスプレー、太陽電池、フォトマスク、光磁性ディスクのような各種の電気装置、電子装置および光電子装置における支持体(すなわち、基板)材料としても有用である。
【0003】
液晶ディスプレー(LCD)は一般に、液晶材料から成る薄層を封入する2枚の平らなガラスシートから構成される。該ガラス上のあるアレイ状の透明な薄膜電極が液晶材料の透過性を調整することにより像が形成される。各ピクセルにダイオードや薄膜トランジスター(TFT)のような活性デバイスを装入することにより、高いコントラストと応答速度を得ることができ、高分解ディスプレーが作られる。一般に活性マトリックスLCD(AMLCD)と称されるそのようなフラットパネルディスプレーは、ノート型コンピュータや携帯テレビのような高性能ディスプレーのための主要な技術となっている。
【0004】
現在、多くのAMLCDは、アモルファス(非晶質)シリコン(a−Si)法を利用し、最高加工温度が450 ℃である。しかしながら、多結晶質シリコン(poly−Si:ポリ−Si)を利用するとa−Siよりも幾つかの点で有利になるであろうということは長い間認められている。多結晶質シリコンは駆動電流と電子移動度がきわめて高く、これによってTFTのサイズを小型にできると同時に、ピクセルの応答スピードを増大させる。さらに、ポリSi法を用いると、ガラス支持体(ガラス基板)上に直接的にディスプレー駆動回路を形成させることもできる。このような組込みによりコストが大幅に減少するとともに信頼性が増大し、さらに、パッケージの小型化および電力消費量の低減が可能となる。これに対して、アモルファスシリコン(a−Si)は、それぞれ独立した複数の駆動チップが必要であり、これらを、テープキャリア結合法のような集積回路パッケージ法を用いてディスプレーの周囲に取り付けなければならない。
【0005】
ポリ−Siは、従来より、化学蒸着(CVD)法を用いてガラスシート上にアモルファスシリコンを沈着させ、次に、被覆された該ガラスを充分な時間にわたり高温に露してa−Siをポリ−Siに結晶化することにより製造されている。ポリ−Siを製作するには多くの方法があるが、2つのカテゴリーに分けることができる。約600 ℃以下の加工温度を用いる低温ポリ−Si法と、一般的には900 ℃というような高温を用いる高温ポリ−Si法である。
【0006】
低温法の多くはレーザー結晶化法のような手法を用い、支持体(基板)を400 ℃に保持しエキシマーレーザーを用いてSi層を溶融させ結晶化させる。レーザー結晶化の主要な欠点は、サンプル全体にわたって良好な均質性を得ることが難しいということである。大抵のTFTはオンボードロジックに対して充分すぎる移動度を有しているが、一度に溶融され結晶化されるのは少領域だけであるためにスティッチの問題が生じる。低温ポリ−SiのTFTは、アモルファスSiを加熱結晶化(最高温度600 ℃)することによっても製造することができるが、このような低温下で高性能のトランジスターを作るためには、少なくとも25時間、膜を処理しなければならないのが一般的である。更に、結晶化工程の後、一般に数工程の高温処理(ゲート酸化物の成長またはアニーリングやドープ剤の活性化など)が必要である。
【0007】
最上の性能のポリ−Si TFTは、少なくとも900 ℃の温度下で製造される。このような方法によって電子移動度が極めて高く(高速スイッチング用)、広い領域にわたってTFT均質性の優れたポリ−Si膜を作ることができる。この製造法は、一般に、高温プロセスを用いて薄膜に連続的な沈着およびパターニングを施すことから成り、これによって支持体(基板)は900 ℃を含む温度にまで加熱されることになる。この要求を満たし得る材料はきわめて少ない。一つの手段は、支持体(基板)として溶融シリカないしはガラス質シリカを用いることであった。溶融シリカは、 990°〜1000°の充分に高いひずみ点を有してはいるが、その熱膨張係数(C.T.E.)は、シリコンよりもかなり小さく、そのC.T.E.は、シリコンが37×10−7/℃であるのに対して5×10−7/℃である。さらに、溶融シリカは製造コストが極めて高く、大型ディスプレーに用いるとコスト的に引き合わなくなる。
【0008】
したがって、ひずみ点が高く、且つ、多結晶質シリコン、特に高温ポリ−Siに適合するような熱膨張係数を有する透明なガラスセラミック材料の開発が所望されている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、主要結晶相としてスピネルを含有する透明なガラスセラミックに関し、該ガラスセラミックは、酸化物を基準とする重量パーセントで計算して次の組成を有する:SiO2 45〜65、Al2 O3 14〜28、ZnO 4〜13、MgO 0〜8 、TiO2 0〜10、ZrO2 0〜6、Cs2 O 0〜15、BaO 0〜5、ZnO+MgOの合計が約8以上、およびTiO2 +ZrO2 の合計が約8より大きい。
【0010】
透明とは、本発明のガラスセラミックが1.1mm の厚さのシートとして可視スペクトル領域(400nm から700nm )にわたって85パーセントよりも大きい透過性を有することを意味する。さらに、用途によっては、そのようなシートが近紫外においてもある程度の透過率、例えば、350 〜400nm の領域にわたって50パーセントより大きい透過率を有することが好ましい。
【0011】
本発明に従う透明なスピネル系ガラスセラミックは、従来技術のガラスセラミック材料に比べて多くの利点を有する。例えば、本発明のガラスセラミックは、25〜300 ℃の温度範囲にわたって、約32から42×10-7/℃の間の熱膨張係数、好ましくは約35から40×10-7/℃の間の熱膨張係数を示し、シリコンに対して相対的な熱的適合性を有する。また、本発明のガラスセラミックは、850 ℃より高い、好ましくは875 ℃より高い、より好ましくは900 ℃より高い、そして最も好ましくは925 ℃より高いひずみ点を有する。
【0012】
したがって、本発明のガラスセラミックは、きわめて高い熱安定性を有し、そして、変形、屈曲または透明性喪失を起こすことなく24時間にわたって900 ℃というような温度に抗することができる。このような本発明の材料における主要な(そして一般に唯一の)結晶相はスピネル固溶体(Zn、Mg)Al2 O3 から構成されるが、該スピネルに、透明度や諸特性に悪影響を与えないような少量の他の結晶相、例えば、ジルコニア、Mg−ペタライト、β−石英固溶体、またはMgTi2 O5 が併存することもある。主要な結晶相とは、該結晶相が、存在する全結晶相の少なくとも約75体積パーセント、より好ましくは少なくとも85パーセント、そして最も好ましくは少なくとも約95パーセントを占めることを意味する。さらに、本発明のガラスセラミックは、少なくとも約20重量パーセントの結晶相がガラス質マトリクス内に分散されていることが好ましい。
【0013】
本発明のガラスセラミックは、優れた化学的耐久性を示し、そして、TFT処理に現在用いられている全てのクリーニング法に適合する。さらに、本発明のガラスセラミックの密度は2.85グラム/ccより低く、また、硬度は600 より大きい(Knoop, 100g 負荷)。
【0014】
前駆体ガラスが従来からの溶融および成形技術(特に圧延によるもの)に適合しているため、該材料は大きいシートを製造するのに好適となる。ここで記述するガラスは、1550℃〜1600℃の温度で溶融し得るものである。ガラスに比べて剛性および強度が大きい(ヤング率<13×106 psi、破壊係数<10×1013psi)ことから、ガラス材料に比べるとより薄いシートとして用いることができる。
【0015】
薄膜ポリシリコン太陽電池用の支持体(基板)の他に、本発明の耐熱性ガラスセラミックは、高温薄膜を用いる支持体(基板)(例えば、活性マトリクス液晶ディスプレー(AMLCD))から光学装置(例えば光導波路)に至る広範な用途に有用である。特にAMLCDの支持体(基板)として有用であるが、これは、周辺駆動回路を支持体(基板)に直接設置することができるからである。該ガラスはひずみ点が高いので、従来のLCD(ひずみ点の低いもの)支持体(基板)を用いる場合よりも高温においてトランジスターを作製することができ、これによって、移動度のきわめて高い膜を形成することができる。駆動回路は、高温加工によって調製できるような極めて高品質のポリシリコンTFTを必要とする。本発明のガラスセラミックは900 ℃という温度にも抗することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
ガラスセラミックは、無秩序に配向された結晶が残存ガラスのマトリクス中に分散されて構成され、そして、前駆体(プリカーサ)となるガラス体を制御しながら核形成し結晶化することによって製造することができる。すなわち従来からのガラス形成技術を利用して、所望の組成のガラス形成バッチを溶融し、得られたメルトを冷却すると同時に所定の形状のガラスに成形する。本発明に従うスピネル結晶を含有するガラスセラミックの前駆体となるガラスを得るためのガラス形成バッチは、簡単に溶融させることができ、得られるメルトは、多種の形状の製品に成形することができる。前駆体ガラス、およびそれから形成されるガラスセラミックは、重量パーセントで以下の組成から本質的に構成される。
【0017】
SiO2 45〜65
Al2 O3 14〜28
ZnO 4〜13
MgO 0〜8
TiO2 0〜10
ZrO2 0〜6
BaO 0〜8
Cs2 O 0〜15
(ZnO+MgO)≧8%
(TiO2 +ZrO2 )≧4%
必要または所望に応じて、ガラス組成物に、As2 O3 またはSb2 O3 のような清澄剤を添加してもよい。さらに、所望に応じて、5%以下の他の酸化物やフッ化物、例えば、Rb2 O、WO3 、CaO、SrO、Nb2 O5 、AlF3 、B2 O3 、Y2 O3 もしくはP2 O5 および/または10%以下のBi2 O3 、Ta2 O5 、Ga2 O3 、PbOもしくはLa2 O3 を添加することもできる。本発明のガラスセラミックは移動性のアルカリイオンが無いことが望ましいので、K2 O、Na2 O、Li2 Oのレベルは3%未満とすることが好ましく、最も好ましくはゼロにすべきである。
【0018】
SiO2 の量が45%より少ないと、残存ガラスに対するスピネルの比率が増加し、熱膨張係数を増大させる。このことは、ガラスセラミックの透明性も高める。他方、SiO2 の量が65%を超えると、CTEが低すぎてシリコンに対する最適な適合性が得られない。
【0019】
Al2 O3 はスピネル(Zn、Mg)Al2 O3 の必要構成成分である(1モルの(ZnO、MgO)が1モルのAl2 O3 に結合する)。したがって、Al2 O3 が14%より少ないと、スピネルの形成が少なすぎて、熱膨張係数が低すぎるであろう。Al2 O3 の量が28%を超えると、ガラスは不安定になる傾向があり、また、液相線温度が高くなり、ガラスの溶融を困難にする。
【0020】
MgOおよびZnO成分の両方は、Al2 O3 とともに重要なスピネル結晶を形成するための成分である。したがって、ガラスセラミック組成には、それらの一方または双方が存在していなければならない。ZnOは、きわめて微細粒のスピネル結晶の結晶化を強く促進し、望ましくない相の結晶化を可及的に少なくする。最適な性状を得るには少なくとも4%のZnOが所望される。一方、溶融温度が高くなりすぎてガラスの溶融が困難にならないように、ZnOは、好ましくは13%以下とすべきである。全てがMgスピネル(MgAl2 O4 )であるガラスセラミックを製造してもよいが、MgOは、透明度を劣化させる傾向のある非スピネル相(例えば、Mg−ペタライト、β−石英ss、およびMgTi2 O5 )の成長を強く促進する。したがって、MgOは最大8パーセントとすることが望ましい。
【0021】
(ZnO+MgO)の合計量は少なくとも8重量パーセントとすることが好ましく、これによりスピネル相が充分に結晶化され、所望の性質が得られるようにする。他方、透明度を維持し且つ所望のひずみ点温度と熱膨張が得られるようにするため、ZnO+MgOの合計量は18重量パーセント以下とするのが好ましい。
【0022】
(TiO2 +ZrO2 )の合計量は、核形成と透明度を最適にするために、少なくとも4%にすることが好ましい。チタニアは、ガラス中での極めて効果的な核形成剤として、およびスピネル結晶の集積成分としての両方の機能を有する。チタニア単独、ジルコニア単独、またはこれらの2種類の酸化物の混合物のいずれもスピネル相を核形成するが、実用上の観点からはジルコニアのみによる核形成は一般に望ましくない。その理由は、ZrO2 は、ガラスの液相線温度を有意に上昇させ、また、粘度曲線をきわめて急激にし永続的なストーニングの危険性をもたらすからである。ジルコニアはガラスセラミックの密度も増大させるが、これは多くの用途で望ましくない。さらに、ジルコニアは、充分量のマグネシアを含有するガラス中で、チタニアよりもスピネルの核形成効率が低い。核形成が充分でないと、当該組成範囲のマグネシア含有ガラスは、スピネルの代わりに、またはスピネルの他に、β−石英固溶体やMgペタライトを形成し易くなり、その結果、ガラスセラミックに望ましくない結晶成長、さらにはくもりや不透明性を引き起こすとともに、最も厳しい場合には破壊をもたらす。組成物中にマグネシアが多くなる程、スピネル相を効率的に核形成するために必要とするチタニアの量は大きくなる。Mgの無いスピネル組成においては、5%のTiO2 で充分であるが、約2重量%以上のMgOを有する組成においては最低7.5 %のTiO2 が一般に必要である(但し、ZrO2 が存在しないとして)。
【0023】
ガラスセラミックのひずみ点温度は、一般に、その前駆体となるガラスのひずみ点温度よりも有意に高いが、これは、結晶相がガラス中のフラキシング剤の多くを取込み、前駆体ガラスよりも融剤の少ない(したがって、より硬い)残存ガラス(これは、実際にはガラスセラミック中でひずみ点を測定した「ガラス」である)を残すからである。本発明に従うガラスセラミックは、シリカ含有量が高く、さらに、理論的にシリカと構造上酷似するような組成の残存ガラスを有するように設計され、これによって、ひずみ点は850 ℃より高く、好ましくは875 ℃より高く、より好ましくは900 ℃より高く、最も好ましくは925 ℃より高くなるようになっている。
【0024】
ひずみ点を可及的に高くするためには、ガラスセラミック中の残存ガラス(すなわち、結晶ではない部分)の組成が、純粋なシリカの組成に可及的に近いか、または非架橋酸素が可及的に少ないようにすべきである。このために、好ましいガラスセラミックは、(R2 O+RO)/Al2 O3 のモル比が約0.5 〜1.5 、好ましくは約0.75〜1.25、最も好ましくは約0.85〜1.15(但しR2 O=アルカリ金属酸化物およびRO=アルカリ土類金属酸化物+ZnOである)となるように設計したものである。この比は、系の全体的な過アルミ性(peraluminousness) または過アルカリ性(peralkalinity)を知るのに有用であり、したがって、ひずみ点のような特性を予測するのに役に立つ。一般的には、組成が過アルミ性になる程、ひずみ点が高くなるが、ガラスの安定性と液相線/粘度の関係を悪くすることが多い。
【0025】
好ましくは、前駆体ガラス、そして最終的なガラスセラミックは、酸化物を基準とする重量パーセントで表して、大略、次の組成から本質的に成る。
【0026】
SiO2 50〜64
Al2 O3 16〜22
ZnO 6〜13
MgO 1〜5
TiO2 0〜10
ZrO2 0〜6
BaO 0〜4
Cs2 O 0〜5
(ZnO+MgO)≧9%
(TiO2 +ZrO2 )≧5%
最も好ましくは、前駆体ガラス、そして最終的なガラスセラミックは、酸化物を基準とする重量パーセントで表して大略、次の組成から本質的に成る。
【0027】
SiO2 55〜62
Al2 O3 18〜22
ZnO 8〜11
MgO 2〜5
TiO2 0〜10
ZrO2 0〜6
BaO 0〜3
Cs2 O 0〜4
(ZnO+MgO)≧9%
(TiO2 +ZrO2 )≧5%
STEM顕微鏡写真の示すところによれば、本発明に従う透明ガラスセラミックの結晶スピネルの大きさは、直径75〜 200オングストローム(7.5〜20nm) の範囲にある。超微細結晶であることも一因であるが、本発明の材料は、ガラス状態で2ミクロン×2ミクロンの表面積にわたり、10オングストローム以下の表面粗さ(Ra)にまで研磨されることができ、そして、ガラスセラミックにセラム化された後もこの表面粗さを保持する。
【0028】
本発明の材料は、従来からのガラス溶融および成形法(特に圧延によるもの)に適合しており、したがって、薄層ポリシリコン太陽電池またはフラットパネルディスプレー用の支持体(基板)に必要とされる広大シートを経済的なコストで製造することができる。さらに、ガラスまたは溶融シリカに比べて剛性および強度が大きいので、より薄いシート(例えば、活性マトリクス結晶ディスプレーおよびその他のフラットパネルディスプレー用)の利用が可能となる。
【0029】
上述の透明なガラスセラミックは、核を形成させ、次いで、結晶を成長させるのに用いる従来からの2段階熱処理によって得ることができる。該ガラスセラミックは1段階熱処理によって得ることもできる。1段階(または2段階)熱処理において、結晶を成長させる温度の上限は、好ましくは875 〜1050℃の範囲にすべきである。
【0030】
【実施例】
以下に実施例に沿って本発明をさらに説明するが、それらは例示のためのものであり、本発明を制限するためのものではない。
【0031】
表1は、酸化物を基準にした重量部で表した多数のガラス組成物を掲記して、本発明に関連する構成因子を示している。個々の構成成分の合計量が100 になるか、または100 に近ければ、実用上、掲記の数値は重量パーセントを表すものとしてよい。実際のバッチ成分は、酸化物またはその他の化合物のような任意の材料から構成され、他のバッチ成分とともに溶融されたときに好適な割合の所望の酸化物に転化されるようになっていることもある。
【0032】
表1に掲記しているガラスセラミックは、標準的な実験室的方法によって調製されたものである。ガラスバッチにボールミリングを行い、白金るつぼ内で1600〜1625℃のおいて6〜16時間溶融し、鋼性プレートで6インチ×6インチ×0.5 インチ(15.2cm×15.2cm×1.3cm)のパティに鋳造した。得られたガラスパティに725 〜750 ℃のおいて1時間アニーリングを施し、その後、一晩冷却した。次いで該ガラスパティから小片(クーポン)を切り出し、表1に示す1種またはそれ以上の熱処理法(H.T.)を用いてセラム化した。本発明のガラスは、775 〜800 ℃において1〜2時間で核形成処理され、次に、850 〜1050℃の温度において2〜4時間で結晶化されることができる。標準的な粉末X線回析法を用いて、ガラスセラミック内に存在する結晶相を調べた。掲記しているすべての実施例において、存在する唯一の結晶相は、スピネル固溶体(s.s.) である。表1には、(R2 O+RO)/Al2 O3 のモル比(但し、R2 =アルカリ金属酸化物およびRO=アルカリ土類金属酸化物+ZnO)も掲記しており、この値はΣRO/Al2 O3 として記載している。
【0033】
表1には、ガラスの技術分野で従来より知られた手法に従ってガラスセラミックについて測定された幾つかの化学的および物理的特性の測定値も掲記している。ひずみ点(℃で表す)は、ビーム曲げ粘度法により測定した。25〜300 ℃の温度範囲にわたる線熱膨張係数((×10-7/℃)で表す)は膨張計測定法を用いて測定した。幾つかの実施例については密度(グラム/cc)も掲記している。
【0034】
さらに、表1には、液相線温度や液相線粘度など液相線に関連するデータを掲記するとともに、前駆体ガラスが300 ポアズ、103 ポアズ、104 ポアズ、および105 ポアズの粘度を示すときの温度も掲記している。この粘度に関する情報を含ませたのは、本発明の好ましい態様においては、相対的に作業粘度範囲が広くなるようなガラス材料が得られるようにガラスセラミックの組成を選択しているからである。ここで用いている作業粘度範囲とは、ガラスセラミックが103 〜105 ポアズの粘度を示す温度範囲を指称する。好ましくは、この範囲は少なくとも200 ℃である。例えば、実施例16においては、作業粘度範囲は236 ℃(1416〜1180℃)である。
【0035】
【表1】
【0036】
【表2】
【0037】
【表3】
【0038】
高度にケイ酸質の残存ガラスから成るマトリックス中に安定な酸化物の結晶が存在するミクロ構造により、本発明の材料は優れた化学的耐久性を有する。表2に、内部の基準ガラス(コーニング(Corning) 社Code 7940 の溶融シリカ)と比較して標準的な酸、塩基および緩衝液中での重量ロスを示した代表的データを記している。
【0039】
【表4】
【0040】
本発明の最も好ましいガラスセラミック組成物は実施例4および16であり、特に、現在のところ実施例16が最も好ましい。
【0041】
好ましい態様の1つとして、本発明のガラスセラミックは、下記のセラム化および冷却スケジュールで製造される。すなわち、先ず、核形成用熱処理(例えば800 ℃、2時間)に供して、相分離と核の成長を促進させる。次に、より高温の熱処理(例えば、1000℃、4時間)に供して、主結晶相の成長を促進させる。該支持体(基板)は、次いで、約800 ℃にゆっくりと冷却され、ケイ酸質残存ガラスの最適な高密度化が起こるようにする。その後、該ガラスは、迅速で都合のよい速度で800 ℃から室温にまで冷却してもよい。そのようなセラム化と冷却法は、同時に提出した米国特許出願に記述されており、その明細書を参考に引用しておく。
【0042】
核形成:800 ℃/2時間
成長:1000℃/4時間
冷却:1000℃から950 ℃(於 0.5℃/分)、
950 ℃から900 ℃(於 0.1℃/分)、
900 ℃から875 ℃(於 0.2℃/分)、
875 ℃から700 ℃(於2℃/分)、
700 ℃から室温(於10℃/分)、
本発明は実施例に沿って詳述したが、本発明はそれらの説明に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって定義される本発明の思想および範囲から逸脱しない各種の変更が当業者によって可能である。
Claims (15)
- 主結晶相としてスピネルを含有し、0〜300 ℃の温度範囲にわたり32〜42×10−7/℃の線熱膨張係数(CTE)を示す透明なガラスセラミックであって、酸化物に基づく重量パーセントで計算して、45 〜 65 %のSiO 2 、 14 〜 28 %のAl2 O 3 、4〜 13 %のZnO、0〜8%のMgO、0〜 10 %のTiO 2 、0〜6%のZrO 2 、0〜 15 %のCs2 O、0〜6%のBaOを含有し、ZnO+MgOの合計量が8重量%以上でありかつ 18 重量%より少なく、TiO2 +ZrO2 の合計量が4重量%以上であり、(R2 O+RO)/Al2 O3 のモル比が 0.5 〜1.5 であり、但しR2 Oはアルカリ金属酸化物のモル数の合計であり、ROはアルカリ土類金属酸化物+ZnOのモル数の合計である、ガラスセラミック。
- 重量パーセントで表して、SiO2 が50〜64%、Al2 O3 が16〜22%、ZnOが6〜13%、MgOが1〜5%、TiO2 が0〜10%、ZrO2 が0〜6%、BaOが0〜4%、Cs2 Oが0〜5%、ZnO+MgOの合計量が9%以上であり、TiO2 +ZrO2 の合計量が5%以上であることを特徴とする請求項1記載のガラスセラミック。
- 850 ℃より高いひずみ点を有することを特徴とする請求項1または2記載のガラスセラミック。
- 35〜40×10−7/℃のCTEを有することを特徴とする請求項1または2記載のガラスセラミック。
- 875 ℃より高いひずみ点を有することを特徴とする請求項4記載のガラスセラミック。
- 900 ℃より高いひずみ点を有することを特徴とする請求項4記載のガラスセラミック。
- 925 ℃より高いひずみ点を有することを特徴とする請求項4記載のガラスセラミック。
- 遷移金属酸化物、P2 O5 、Rb2 O、CaO、SrO、B2 O3 、硫酸塩、およびハライドから成る群より選ばれる少なくとも1種の成分を合計で5重量%を超えない量で含有することを特徴とする請求項1または2記載のガラスセラミック。
- Bi2 O3 、Ta2 O5 、Ga2 O3 、PbOおよびLa2 O3 から成る群より選ばれる少なくとも1種の成分を10重量%を超えない量で含有することを特徴とする請求項1または2記載のガラスセラミック。
- Li2 O、Na2 OおよびK2 Oの1種以上を3重量%より少ない量で含有することを特徴とする請求項1または2記載のガラスセラミック。
- 請求項1または2記載のガラスセラミックからなる、光起電力装置用基板。
- 請求項1または2記載のガラスセラミックからなる、フラットパネルディスプレー装置用基板。
- 請求項1または2記載のガラスセラミックからなる、液晶ディスプレー装置用基板。
- (R2 O+RO)/Al2 O3 のモル比が 0.75〜1.25であることを特徴とする請求項1または2記載のガラスセラミック。
- (R2 O+RO)/Al2 O3 のモル比が 0.85〜1.15であることを特徴とする請求項1または2記載のガラスセラミック。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US4246297P | 1997-03-31 | 1997-03-31 | |
US042462 | 1997-03-31 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1171134A JPH1171134A (ja) | 1999-03-16 |
JP4226680B2 true JP4226680B2 (ja) | 2009-02-18 |
Family
ID=21922061
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08737998A Expired - Fee Related JP4226680B2 (ja) | 1997-03-31 | 1998-03-31 | ガラスセラミック |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5968857A (ja) |
EP (1) | EP0869105B1 (ja) |
JP (1) | JP4226680B2 (ja) |
KR (1) | KR19980080877A (ja) |
DE (1) | DE69803135T2 (ja) |
TW (1) | TW506952B (ja) |
Families Citing this family (49)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW408351B (en) * | 1997-10-17 | 2000-10-11 | Semiconductor Energy Lab | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US6197429B1 (en) | 1998-02-26 | 2001-03-06 | Corning Incorporated | Method for making transparent glass-ceramics with high temperature dimensional stability |
EP0997445B1 (en) * | 1998-10-27 | 2004-03-10 | Corning Incorporated | Low expansion glass-ceramics |
DE10017698B9 (de) * | 2000-04-08 | 2007-11-29 | Schott Ag | Reinigungsfreundlicher Glaskeramikkörper |
JP4704585B2 (ja) * | 2000-07-07 | 2011-06-15 | 株式会社オハラ | 低膨張透明結晶化ガラス、結晶化ガラス基板及び光導波路素子 |
US7071132B2 (en) * | 2000-07-07 | 2006-07-04 | Kabushiki Kaisha Ohara | Low expansion transparent glass ceramics |
US6632758B2 (en) | 2001-05-03 | 2003-10-14 | Corning Incorporated | Transparent gallate glass-ceramics |
FR2838429B1 (fr) * | 2002-04-10 | 2004-12-17 | Eurokera | Plaque vitroceramique et son procede de fabrication |
WO2004008424A1 (ja) * | 2002-07-16 | 2004-01-22 | Tdk Corporation | フラットパネルディスプレイ用基板および薄膜el素子 |
US6925216B2 (en) * | 2003-05-30 | 2005-08-02 | The Regents Of The University Of California | Direct-patterned optical waveguides on amorphous silicon films |
WO2004110943A2 (en) * | 2003-06-19 | 2004-12-23 | Elop Electro-Optics Industries Ltd. | Glass ceramics for laser systems |
DE10346197B4 (de) * | 2003-09-30 | 2006-02-16 | Schott Ag | Glaskeramik, Verfahren zur Herstellung einer solchen und Verwendung |
CN1902138B (zh) * | 2003-12-30 | 2012-05-09 | 康宁股份有限公司 | 高应变点玻璃 |
CN1902139B (zh) * | 2003-12-31 | 2012-07-25 | 康宁股份有限公司 | 硅磷酸铝玻璃 |
DE102004008824B4 (de) * | 2004-02-20 | 2006-05-04 | Schott Ag | Glaskeramik mit geringer Wärmeausdehnung sowie deren Verwendung |
US7186461B2 (en) * | 2004-05-27 | 2007-03-06 | Delaware Capital Formation, Inc. | Glass-ceramic materials and electronic packages including same |
US7387838B2 (en) * | 2004-05-27 | 2008-06-17 | Delaware Capital Formation, Inc. | Low loss glass-ceramic materials, method of making same and electronic packages including same |
CN101091251B (zh) * | 2004-08-18 | 2011-03-16 | 康宁股份有限公司 | 包含高应变玻璃或玻璃陶瓷的绝缘体上半导体结构 |
CN100527416C (zh) * | 2004-08-18 | 2009-08-12 | 康宁股份有限公司 | 应变绝缘体上半导体结构以及应变绝缘体上半导体结构的制造方法 |
US7907347B2 (en) * | 2005-02-23 | 2011-03-15 | Carl Zeiss Smt Ag | Optical composite material and method for its production |
US20080087323A1 (en) * | 2005-05-09 | 2008-04-17 | Kenji Araki | Concentrator Solar Photovoltaic Power Generating Apparatus |
EP1736452A1 (en) * | 2005-06-21 | 2006-12-27 | Elop Electro-Optics Industries Ltd. | Glass-ceramics for laser systems |
EP1974375A2 (en) * | 2006-01-03 | 2008-10-01 | Corning Incorporated | Germanium on glass and glass-ceramic structures |
US7875565B1 (en) | 2006-05-31 | 2011-01-25 | Corning Incorporated | Transparent glass-ceramic armor |
WO2008121262A2 (en) * | 2007-03-30 | 2008-10-09 | Corning Incorporated | Glass-ceramic-based semiconductor-on-insulator structures and method for making the same |
US9782949B2 (en) | 2008-05-30 | 2017-10-10 | Corning Incorporated | Glass laminated articles and layered articles |
US9257328B2 (en) * | 2008-11-26 | 2016-02-09 | Corning Incorporated | Glass-ceramic-based semiconductor-on-insulator structures and method for making the same |
EP2226299B1 (en) | 2009-02-23 | 2018-01-24 | Corning Incorporated | Glass manufacturing system and method for forming a high quality thin glass sheet |
JP4815002B2 (ja) | 2009-06-04 | 2011-11-16 | 株式会社オハラ | 情報記録媒体用結晶化ガラス基板およびその製造方法 |
ES2443592T3 (es) * | 2010-11-04 | 2014-02-19 | Corning Incorporated | Vitrocerámica transparente de espinela exenta de As2O3 y Sb2O3 |
US9296183B2 (en) * | 2011-11-30 | 2016-03-29 | Corning Incorporated | Metal dewetting methods and articles produced thereby |
US9604871B2 (en) | 2012-11-08 | 2017-03-28 | Corning Incorporated | Durable glass ceramic cover glass for electronic devices |
FR3018171B1 (fr) * | 2014-03-10 | 2017-01-27 | Eurokera | Plan de travail en vitroceramique |
CN105601116A (zh) * | 2014-11-19 | 2016-05-25 | 成都光明光电股份有限公司 | 高硬度透明微晶玻璃及其制备方法 |
CN111453995A (zh) * | 2014-11-19 | 2020-07-28 | 成都光明光电股份有限公司 | 以尖晶石为主的微晶玻璃及其制备方法 |
CN104478219B (zh) * | 2014-12-31 | 2017-02-22 | 海南大学 | 一种纳米尖晶石微晶玻璃及其制备方法 |
JP6675577B2 (ja) * | 2015-02-04 | 2020-04-01 | 日本電気硝子株式会社 | 半導体ウエハ支持基板 |
CN108821598B (zh) * | 2015-12-03 | 2021-09-28 | 成都光明光电有限责任公司 | 微晶玻璃及其制备方法 |
TWI714698B (zh) * | 2016-01-12 | 2021-01-01 | 日商日本電氣硝子股份有限公司 | 玻璃 |
US11192818B2 (en) * | 2017-11-30 | 2021-12-07 | Corning Incorporated | Ion exchangeable, transparent gahnite-spinel glass ceramics with high hardness and modulus |
US11485663B2 (en) * | 2018-08-22 | 2022-11-01 | Corning Incorporated | Methods for manufacturing glass articles |
KR20210096138A (ko) | 2018-11-26 | 2021-08-04 | 오웬스 코닝 인텔렉츄얼 캐피탈 엘엘씨 | 비탄성률이 향상된 고성능 섬유 유리 조성물 |
CA3117892A1 (en) | 2018-11-26 | 2020-06-04 | Owens Corning Intellectual Capital, Llc | High performance fiberglass composition with improved elastic modulus |
KR20210099607A (ko) * | 2018-11-30 | 2021-08-12 | 코닝 인코포레이티드 | 높은 경도와 모듈러스를 갖는 이온 교환 가능한, 불투명한 가나이트-스피넬 유리 세라믹 |
US11542193B2 (en) * | 2019-06-27 | 2023-01-03 | Corning Incorporated | Glass-ceramic and methods of making the same |
CN112537956B (zh) * | 2019-09-23 | 2023-03-28 | 比亚迪股份有限公司 | 黑色氧化锆陶瓷及其制备方法和应用 |
CN112876083B (zh) * | 2021-04-28 | 2021-09-10 | 深圳晶酝科技有限公司 | 一种微晶玻璃材料及其制备方法和在半导体器件中的应用 |
CN114230183B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-01-12 | 晋城市光机电产业协调服务中心(晋城市光机电产业研究院) | 陶瓷玻璃、曲面陶瓷玻璃及其制备方法 |
CN117125897A (zh) * | 2023-08-31 | 2023-11-28 | 清远南玻节能新材料有限公司 | 微晶玻璃、强化玻璃及其制备方法、应用 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1596855B2 (de) * | 1967-03-29 | 1971-11-25 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen., 6500 Mainz | Zusammensetzungen zum herstellen von undurchsichtigen glas keramiken mit gezielt einstellbaren zwischen 9 und 75 10 hoch 7 grad c liegenden ausdehnungskoeffizienten |
US3681102A (en) * | 1970-03-27 | 1972-08-01 | Corning Glass Works | Transparent glass-ceramic articles comprising zinc spinel |
US3681097A (en) * | 1970-08-19 | 1972-08-01 | Corning Glass Works | Low expansion zinc petalite-beta quartz glass-ceramic articles |
GB1544779A (en) * | 1977-02-11 | 1979-04-25 | Nat Res Dev | Glass-ceramic fabrication process and spinel material |
US4687750A (en) * | 1986-09-08 | 1987-08-18 | Corning Glass Works | Transparent glass-ceramics containing gahnite |
JPH0667774B2 (ja) * | 1988-02-15 | 1994-08-31 | 株式会社オハラ | 透明結晶化ガラス |
US5028567A (en) * | 1988-05-24 | 1991-07-02 | 501 Kabushiki Kaisha Ohara | Glass-ceramics |
US5330939A (en) * | 1990-03-09 | 1994-07-19 | Ceramica Filippo Marazzi S.P.A. | Method of preparing vitreous ceramic composition suitable for coating ceramic articles |
JP2799544B2 (ja) * | 1994-04-28 | 1998-09-17 | 株式会社オハラ | 情報記録ディスク用結晶化ガラス |
JP3121990B2 (ja) * | 1994-07-25 | 2001-01-09 | 京セラ株式会社 | ガラス−セラミック基板 |
US5476821A (en) * | 1994-11-01 | 1995-12-19 | Corning Incorporated | High modulus glass-ceramics containing fine grained spinel-type crystals |
US5491116A (en) * | 1995-04-03 | 1996-02-13 | Corning Incorporated | Fine-grained glass-ceramics |
-
1998
- 1998-02-26 US US09/030,863 patent/US5968857A/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-19 DE DE69803135T patent/DE69803135T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-19 EP EP98105030A patent/EP0869105B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-03-29 TW TW087104954A patent/TW506952B/zh not_active IP Right Cessation
- 1998-03-30 KR KR1019980011057A patent/KR19980080877A/ko not_active Application Discontinuation
- 1998-03-31 JP JP08737998A patent/JP4226680B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE69803135D1 (de) | 2002-02-21 |
EP0869105B1 (en) | 2002-01-16 |
DE69803135T2 (de) | 2002-08-22 |
JPH1171134A (ja) | 1999-03-16 |
EP0869105A1 (en) | 1998-10-07 |
TW506952B (en) | 2002-10-21 |
KR19980080877A (ko) | 1998-11-25 |
US5968857A (en) | 1999-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4226680B2 (ja) | ガラスセラミック | |
EP0997445B1 (en) | Low expansion glass-ceramics | |
JP4536839B2 (ja) | 高温寸法安定度を有する透明ガラスセラミックの製造方法 | |
KR100915286B1 (ko) | 유리 세라믹 및 그 제조방법 | |
EP0960075B1 (en) | Glasses for display panels and photovoltaic devices | |
EP2315729B1 (en) | Rare-earth-containing glass material | |
EP0527320B1 (en) | Flat panel display device comprising a strontium aluminosilicate glass substrate | |
JP3858293B2 (ja) | 無アルカリガラス基板 | |
US7727916B2 (en) | Alkali-free aluminoborosilicate glass, and uses thereof | |
US5374595A (en) | High liquidus viscosity glasses for flat panel displays | |
US5326730A (en) | Barium aluminosilicate glasses | |
JPH08295530A (ja) | 無アルカリガラス基板 | |
JPH0948632A (ja) | 無アルカリガラス基板 | |
JP4977474B2 (ja) | アルミニウムケイリン酸塩ガラス | |
JP7429655B2 (ja) | 歪み点が高く、ヤング率が高いガラス |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050329 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20050329 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080226 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080522 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080708 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081002 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20081104 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20081127 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205 Year of fee payment: 3 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111205 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121205 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131205 Year of fee payment: 5 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |