JPH02133334A

JPH02133334A - 無アルカリガラス

Info

Publication number: JPH02133334A
Application number: JP28371088A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Machishita; 町下　汎史; Tadashi Muramoto; 正村本
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1988-11-11
Filing date: 1988-11-11
Publication date: 1990-05-22
Anticipated expiration: 2009-04-06
Also published as: JPH0624998B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、耐熱性、耐薬品性、光学的均質性に優れ、例
えば電子工業分野における電子部品等として多用される
無アルカリガラスに関する。

〔従来の技術およびその問題点〕

近年、デイスプレィ等の透明基板として、ガラスの表面
に金属や金属酸化物等の薄膜を形成した無アルカリ基板
が使用されている。

これらの無アルカリガラス基板は、電子部品としての用
途面並びに製造面から次の如き特性が求められている。

すなわちガラス基板上への成膜工程において高温での熱
処理が施されるが、それに耐え得る高耐熱性が要求され
る。また、基板上に形成された薄膜は、バターニング工
程において酸やアルカリ等の薬液によってエツチングさ
れるが、基板ガラス自体が浸食されないだけの耐薬品性
が要求される。さらにガラス中に気泡、異物、脈理が存
在すると、デイスプレィ等の光学的欠陥となるため光学
的均質性が要求される。

勿論工業的に生産するうえで、溶融が容易であり、成形
し易いものでなければならないことはいうまでもない。

従来比較的溶融が容易で量産に適した無アルカリガラス
としては、Ｅガラスで代表されるようなＳｉＯ□、Ａ１
２０ｉ　、Ｂ２Ｏ３よりなる成分（以下これを併せてＭ
Ｏｘ　という）にＣａＯあるいはＭｇＯ成分を含有した
ガラスが知られている。しかし、例えば薄膜トランジス
ター、液晶デイスプレィ等の製造工程では、ガラス基板
上の薄膜パターニングの効率化を図るべくフッ酸系溶液
がエツチング剤として使用されるケースが多く、耐フツ
酸性が要求されるが、前記公知のガラスはフッ酸系溶液
により浸食されガラス表面に蝕刻模様や白濁が生じるた
め、透明基板として使用できない状況にある。

特公昭４２−２２３８６号、特公昭４９−３９３５９号
にはＭＯｘ−ＣａＯ−ＢａＯ系のガラスが開示されてい
るが、いずれもＴｉＯ□あるいはＺｒＯ□を含まず、前
者はさらにＺｎＯを含有しないことにより、後者はＰｂ
Ｏを含有することにより耐酸、耐フツ酸性を特徴とする
特にＰｂＯは、耐酸性に劣るのみならず転移点以下の熱
処理においても揮散する傾向もあるので含有すべきでは
ない。

同様な系において特開昭６３−７４９３５号はＢａＯを
過剰に含有するため、ガラス融液の高温粘度、失透傾向
が増大し、さらにＴｉＯ７あるいはＺｒＯ２を含まない
ことによりガラスの耐酸、耐フツ酸性が充分ではない。

特開昭６１−２９５２５６号、特開昭６１−２８１０４
１号はＭＯｘ−ＣａＯ−ＭｇＯ−ＢａＯ−ＺｎＯ系のガ
ラスが開示されている。いずれもＭｇＯを３％以上含有
するものであるが、ＭｇＯの過量の存在はフッ酸により
点蝕を生じ白濁を生ずるので避けるべきである。また前
者はＰｂＯを含有するため耐酸抵抗力をも減じ、後者は
Ｂ２Ｏ３を過少に含有するため更に耐フッ酸抵抗力を減
する。なおＰｂ０ＺｎＯが過多であってガラス転移点を
低下し耐熱性を劣化するうえ、ＺｎＯ系の失透をきわめ
て晶出し易く、またＴｉＯ２あるいはＺｒＯ２を含有し
ないことを含めて耐フツ酸性に劣る。

特開昭６０−２６４３４３号に開示したガラスはＴｉ０
ｚおよび／またはＺｒＯ□を含有する。これらの成分は
耐酸、耐フツ酸性を向上するものである。しかしＢａＯ
の過剰の含有、ＳｉＯ□およびＡｌ２Ｏ３の過少の含有
はその効果を減する。

総じてこれらの先行例はガラスの耐酸あるいは耐フン酸
性が不充分であり、あるいはガラス溶融、成形性を不充
分とする。

本発明は、前述の従来ガラス組成物の問題点を解消し、
耐酸性（以下フッ酸以外の耐無機、有機酸性をいう）、
耐フツ酸性、耐熱性に優れ、ガラスの溶融と成形が容易
な、光学的均質性を有する無アルカリガラスを提供する
ことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、重量％表示で、５ｉＯｚ　５４〜６０、ＡＩ
、０．１０〜１５、Ｂｚ（ｈ　６〜１０、ＣａＯ３〜１
５、ＢａＯ　４〜１０、ｚｎＯ１〜６、Ｔｉ０ｚおよび
／またはＺｒ０ｔ　Ｏ，３〜４　、ＭｇＯＯ〜２　、Ｓ
ｉＯ２＋Ａｌｚ０３＋ＢｚＯｉ　７５〜８０の組成を有
すること、好適には５ｉ０２十八Ｉ　ｚＯ＋＋ＴｉＯ２
＋Ｚｒ０７ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ重量比が３
〜４の組成からなる無アルカリガラスを提供するもので
ある。

本発明において、Ｓｉｎｇはガラスの主成分であり、５
４χ未満ではガラスの耐酸、耐フツ酸性が低下する。６
０χを越えるとガラス融液の高温粘度が高くなるため、
溶融性が劣り、ガラスの失透傾向が増大し、特にＳｉＯ
□系結晶が析出し易くなる。従って５４〜６０χ、より
望ましくは５５〜５９％の範囲がよい。

ＡＩ２０ｆｆは５ｉ０２等と共融しガラスの溶融性を向
上するが１０χ未満では高温粘度が高くなり溶融性が劣
る。また、ガラスの耐水、耐酸アルカリ等の化学的耐久
性を劣下する。１５χを越えると失透傾向が増大しＳ！
０ｘ−Ａ１ｚＯｚ〜ＣａＯ（−ＭｇＯ）系の結晶が析出
し易くなる。加えてガラスの耐フツ酸性が低下する。従
って１０〜１５χより望ましくは１１〜１４χの範囲が
よい。

Ｂ２Ｏ３はガラス融液の高温粘度を下げ、溶融性を向上
させる。またガラスはフッ酸に対して耐久性を示す。６
χ未満ではそれらの効果が小さり、ｌＯχを越えるとガ
ラスの耐熱性が低下し、また耐酸、耐水、耐アルカリ性
も低下する。従って６〜１０χより望ましくは６．５〜
９％の範囲がよい。

上記ＳｉＯ□、Ｂ２Ｏ３、ＡＩ０□０３等の酸性ないし
中性酸化物、特にＳｉＯ□、Ａ１．０３に対し、以下に
述べる塩基性酸化物であるＣａＯ％　ＢａＯ，ＺｎＯ等
を共存させ、ガラス溶融時の媒溶剤として作用させるこ
とにより、溶融を容易にする。

すなわち、ＣａＯはガラス融液の高温粘性を下げ、溶融
性を向上させ、かつ失透傾向を抑制する。８χ未満では
それらの効果が不充分であり、１５χを越えるとガラス
はフン酸溶液により蝕刻模様を生ずるため好ましくない
。従って８〜１５χ、より望ましくは９〜１４χの範囲
がよい。

ＢａＯはＣａＯとの共存下でガラスの失透傾向を抑制す
るが、４χ未満ではその効果が不充分である。

１０２を越えるとガラスの耐酸性が低下し、またガラス
融液の高温粘度が高くなり溶融性が悪くなる。従って４
〜１０χ、より望ましくは５〜９ｚの範囲がよい。

ＺｎＯはガラス融液の高温粘度を下げ、溶融性を向上さ
せ、また失透傾向を減少させ５ｔＣｈ系結晶の析出を抑
制する。さらに他の塩基性酸化物に比べて耐酸、耐フッ
酸抵抗が大きい。

１％未満ではそれらの効果が得られず、６％を越えると
ガラス転炊移点が低下し耐熱性が劣る上に、ＺｎＯ−５
ｉＯ□系結晶が析出し易くなる。

従って１〜６％、より望ましくは１．５〜６χの範囲と
する。

ＴｉＯ□、ＺｒＯ，はそれ自体Ｓｉｎ、より高融点であ
るが、ＣａＯ％　ＢａＯの共存により低い温度で共融す
る。ＴｉＯ２、ＺｒＯ□の少量の存在はガラス融液の失
透傾向を抑制する。またガラスの耐酸、耐フツ酸性を向
上する。ただし０．３χ未満ではそれらの効果が充分得
られず、４χを越えるとガラスを着色させ、あるいは失
透傾向が増大し溶融性を悪化する。従って０．３〜４χ
、望ましくは０．４〜３χの範囲　が好ましい。

ＭｇＯは、ＣａＯとＢａＯの一部と置換して使用するこ
とにより、ガラスの膨張係数の調整、失透の抑制に効果
があるが、２χを越えると特にフン酸により点蝕を受は
白濁を生じ易く、また５ｉＯ２−ＡｌｚＯ：１−ＭｇＯ
系結晶が析出し易くなりガラスの失透傾向が太き（なる
。より望ましくは１．５％以下とすべきである。

更に、上記組成範囲内において、ＳｉＯ□＋Ａｌ２Ｏ３
＋８．０．を７５〜８０χにすることによって、ガラス
の溶融性を良好な範囲に維持しつつ、耐熱性、耐酸性及
び耐フン酸性に優れ、失透傾向の小さい無アルカリガラ
スを得ることが可能である。ＳｉＯ２＋ＡｌｚＯｘ＋Ｊ
Ｏ３が７５χ未満では、溶融性は向上するが、耐熱性、
耐酸性及び耐フツ酸性が劣る。８０χを越えると、耐熱
性、耐酸性及び耐フン酸性は向上するが溶融性が悪くな
り、失Ｊ３ｆｌｔ向も増大する。従って７５〜８０χ、
より望ましくは７５．５〜７９χとするものである。

さらに５ｉＯｚ＋ＡｌｚＯｚ＋Ｔｉ０ｚ＋Ｚｒ０ｚ／Ｃ
ａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ重量比が３未満では塩基
性酸化物過剰であり、耐酸性および耐フツ酸性を不充分
とし、他方４を越えると難溶性となり、また成形性を困
難とする。

これら成分よりなるガラスにＡｓ２０２、ｓｂ、ｏ、、
ＣａＦｚ等の清澄剤を１％以下の範囲で外挿添加するこ
とは差支えない。

またＦｅｚＯ，、ＭｎＯ□その他極微量の不純物の混入
は本発明を妨げるものではない。

〔実施例〕

第１表に示す目標組成になるように調合した珪砂、水酸
化アルミニウム、ホウ酸、炭酸カルシウム、炭酸バリウ
ム、亜鉛華、酸化チタン、ジルコン砂、炭酸マグネシウ
ムよりなるバッチ原料にＡＳｚＯｉ　Ｏ，３ｗｔχを外
挿添加して、白金るつぼに充填し電気炉内で１５５０°
Ｃ，６時間加熱溶融した。溶融ガラスを鋳型に流入し、
約３２０　Ｘ　２２０　Ｘ　３５ｍｍの大きさのガラス
ブロソりとじ、徐冷した。これらのガラス試料について
、ガラス転移点、耐酸性、耐フツ酸性、高温粘度（１０
ｔポアズの温度）、失透温度及び溶融性を測定した。そ
の結果を第１表に示した。

転移点は熱膨張における屈曲点測定、高温粘度は球引上
法、失透温度は高温維持後急冷法による通常の方法で測
定した。耐酸性は、光学研磨した試料を１／１００Ｎの
ＨＮＯ，中に９５℃で２０時間浸漬した後、試料表面を
観察して、白濁が顕著に認められるものを×、僅かに認
められるものを△、全く認められないものをＯとして表
示した。耐フツ酸性は光学研磨した試料を５ｘＩＩＦ中
に２５℃で４分間浸漬した後、試料表面を観察して、白
濁あるいは蝕刻模様が顕著に認められるものを×、僅か
に認められるものを△、全く認められないものを○とし
て表示した。

溶融性は、前記ガラスブロックを四分割して、各ガラス
ブロックについて、エツジライト照射下で泡を計数し、
四ブロックの全泡数をガラスＩＫｇ当たりの値に換算し
た。

失透傾向は、失透温度が成形温度（１０’ポアズの温度
）と同等以上のものを×、失透温度の方がやや低いもの
を△、相当低いものを○として表示した。第１表の隘１
〜Ｎ１１１２は本発明によるガラスであり、隔１３〜隘
２１は比較例である。第１表から明らかなように、本発
明のガラスは、比較的転移点が高く、耐熱性に優れてお
り、耐酸性、耐フツ酸性にも優れている。その上、溶融
性に優れ、失透傾向は良好で成形性にも優れている。他
方、比較例においては、全ての特性を満足するガラスは
無い。

〔発明の効果〕

本発明の無アルカリガラスは、耐熱性、耐酸性、耐フツ
酸性に優れているため、ガラス表面に金属や金属酸化物
の薄膜を形成し、該Ｈ膜をエツチングしてパターンを形
成させるためのガラス基板として好適である。さらに、
ガラスの溶融性および成形性に優れているために、泡、
脈理、異物等のない均質なガラスを連続的に低コストで
製造することが可能であり、量産に適するという効果を
奏する。

Claims

【特許請求の範囲】１、重量％表示で、ＳｉＯ＿２５４〜６０、ＡＯ＿２Ｏ
＿３１０〜１５、Ｂ＿２Ｏ＿３６〜１０、ＣａＯ８〜１
５、ＢａＯ４〜１０、ＺｎＯ１〜６、ＴｉＯ＿２および
／またはＺｒＯ＿２０．３〜４、ＭｇＯ０〜２、ＳｉＯ
＿２＋Ａｌ＿２Ｏ＋Ｂ＿２Ｏ＿３７５〜８０よりなり、
実質的にアルカリ金属酸化物を含有しないことを特徴と
する無アルカリガラス。２、重量比で、ＳｉＯ＿２＋Ａｌ＿２Ｏ＿３＋ＴｉＯ＿
２＋ＺｒＯ＿２／ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯが３
〜４であることを特徴とする請求項１記載の無アルカリ
ガラス。