JPWO2019181707A1 - ガラス基板、液晶アンテナ及び高周波デバイス - Google Patents

Abstract

本発明は、高周波信号の誘電損失を低減することができ、かつ耐熱衝撃性にも優れるガラス基板を提供する。本発明は、｛ヤング率（ＧＰａ）×５０〜３５０℃における平均熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）｝≦３００（ＧＰａ・ｐｐｍ／℃）の関係を満たし、２０℃、３５ＧＨｚでの比誘電率が１０以下であり、かつ２０℃、３５ＧＨｚでの誘電正接が０．００６以下であるガラス基板に関する。

Description

本発明はガラス基板、並びに、該ガラス基板を有する液晶アンテナ及び高周波デバイスに関する。

携帯電話機、スマートフォン、携帯情報端末、Ｗｉ−Ｆｉ機器のような通信機器、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス、レーダ部品、アンテナ部品等の電子デバイスにおいては、通信容量の大容量化や通信速度の高速化等を図るために、信号周波数の高周波化が進められている。このような高周波用途の通信機器及び電子デバイスに用いられる回路基板には、一般的に樹脂基板、セラミックス基板、ガラス基板等の絶縁基板が使用されている。高周波用途の通信機器及び電子デバイスに用いられる絶縁基板には、高周波信号の質や強度等の特性を確保するために、誘電損失や導体損失等に基づく伝送損失を低減することが求められている。

例えば特許文献１では、絶縁基板の誘電正接並びに配線層の配線幅及び表面粗さを特定の範囲とすることにより、伝送損失を従来の水準に維持するとともに、クロストークノイズを抑制できることが開示されている。また特許文献２では、特定の組成を有する無鉛ガラスを用いることにより、比誘電率または誘電損失が小さい電子回路基板が得られることが開示されている。

このような絶縁基板のうち、樹脂基板はその特性から剛性が低い。そのため、半導体パッケージ製品に剛性（強度）が必要な場合には、樹脂基板は適用しにくい。また、セラミックス基板は表面の平滑性を高めることが難しく、これにより基板表面に形成される導体に起因する導体損失が大きくなりやすいという難点を有している。

一方、ガラス基板は剛性が高いため、パッケージの小型化や薄型化等を図りやすく、表面平滑性にも優れ、また基板自体として大型化することが容易であるというような特徴を有している。

また、ＩｏＴの拡がりにより様々なデバイスが通信機能を持つようになり、自動車などこれまで無線通信を行っていなかったものでも通信デバイスを搭載したいというニーズが出てきている。その為、例えば液晶アンテナの様な通信デバイスを自動車の屋根に取り付けて衛星と通信を行うといったことが考えられる（特許文献３及び４参照）。

日本国特開２０１３−０７７７６９号公報 日本国特開２００４−２４４２７１号公報 日本国特表２０１７−５０６４６７号公報 日本国特表２０１７−５０６４７１号公報

しかしながら、従来のガラス基板は特にＧＨｚ帯域において誘電正接が大きく、高周波信号の質や強度等の特性を維持することが困難である。また、基板に穴を開けた穴あき基板として用いる際、穴あけ用のレーザー加工時に発生する基板内の温度差により発生する熱衝撃によってガラス基板が割れやすい。

また、屋外での使用が前提であるアンテナ用途に対し、これまで通信デバイスは室内もしくは保護された空間での使用がメインであった。しかし、液晶アンテナ等として、自動車や船舶等に取り付けられる場合、これらの機器は温度変化の大きい過酷環境下で使用されるため、それらに付随し外気に曝露されている液晶アンテナ等は、急激な温度変化、例えば太陽光下で加熱された状態での降雨による急冷などの状況に曝されることが考えられる。これに対し、電子デバイスに用いられてきた従来のガラス基板では、急激な温度変化により加わる熱衝撃によって割れやすい。

上記実情に鑑み、本発明は、高周波信号の誘電損失を低減することができ、かつ耐熱衝撃性にも優れるガラス基板、並びにそれを用いた液晶アンテナ及び高周波デバイスを提供することを目的とする。

前記課題を達成するために本発明者らが鋭意検討を行った結果、ヤング率と５０〜３５０℃における平均熱膨張係数の積で表される値を一定値以下とすることにより、急激な温度変化により加わる熱衝撃に対する耐性に優れることが分かった。これにより、液晶アンテナ等といった温度変化の大きい環境下で用いられる基板や、レーザー等による穴開け加工を行う高周波回路用の基板等にも好適に用いることができる。

すなわち、本発明に係るガラス基板は、｛ヤング率（ＧＰａ）×５０〜３５０℃における平均熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）｝≦３００（ＧＰａ・ｐｐｍ／℃）の関係を満たし、２０℃、３５ＧＨｚでの比誘電率が１０以下であり、かつ２０℃、３５ＧＨｚでの誘電正接が０．００６以下である。

また、本発明に係るガラス基板の一態様は、前記ガラス基板が液晶アンテナ又は高周波回路に用いられる。

また、本発明に係る液晶アンテナ又は高周波デバイスの一態様は、前記ガラス基板を有する。

本発明に係るガラス基板によれば、高周波信号の誘電損失を低減することができる。さらには耐熱衝撃性にも優れることから、温度変化の大きい環境下で用いられる基板や、レーザー等による穴開け加工を行う基板等として好適である。そのため、高性能で実用的な液晶アンテナや高周波デバイスを提供することができる。

図１は、高周波回路の構成の一例を示す断面図である。

以下、本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、任意に変形して実施することができる。また、数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。

ガラス基板における各成分の含有率は、特に断らない限り、酸化物基準のモル百分率表示である。また「高周波」とは、周波数１０ＧＨｚ以上であることを意味し、好ましくは３０ＧＨｚ超、より好ましくは３５ＧＨｚ以上である。

＜ガラス基板＞
本発明に係るガラス基板（以下、単に基板と称することがある。）は、｛ヤング率（ＧＰａ）×５０〜３５０℃における平均熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）｝≦３００（ＧＰａ・ｐｐｍ／℃）の関係を満たし、２０℃、３５ＧＨｚでの比誘電率が１０以下であり、かつ２０℃、３５ＧＨｚでの誘電正接が０．００６以下であることを特徴とする。

式｛ヤング率（ＧＰａ）×５０〜３５０℃における平均熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）｝（以下、式２と称することがある。）で表される値を３００ＧＰａ・ｐｐｍ／℃以下とすることにより、熱膨張差により基板に歪みが生じた場合であっても、基板にかかる応力が小さくなるために、耐熱衝撃性が向上する。

上記式２で表される値は２８０ＧＰａ・ｐｐｍ／℃以下が好ましく、２５０ＧＰａ・ｐｐｍ／℃以下がより好ましく、２２０ＧＰａ・ｐｐｍ／℃以下がさらに好ましく、２００ＧＰａ・ｐｐｍ／℃以下がよりさらに好ましい。一方、下限は特に制限されないが、基板の剛性を確保し、かつ製造しやすい基板を得る点から１００ＧＰａ・ｐｐｍ／℃以上が好ましい。

ヤング率は、小さくすることにより上記式２で表される値が小さくなり、基板にかかる応力が小さくなることから耐熱衝撃性が上昇する。そのため、ガラス基板のヤング率は７０ＧＰａ以下が好ましく、６７ＧＰａ以下がより好ましく、６４ＧＰａ以下がさらに好ましく、６０ＧＰａ以下がよりさらに好ましい。

一方、ガラス基板を高周波回路に用いる場合、高周波デバイスの製造工程（ウエハプロセス）時における基板の撓み量を抑えて製造不良の発生等を抑制する点から、ヤング率は４０ＧＰａ以上が好ましく、５０ＧＰａ以上がより好ましく、５５ＧＰａ以上がさらに好ましい。

ヤング率は基板となるガラスの組成や熱履歴によって調整することができる。なお、ヤング率はＪＩＳ Ｚ ２２８０（１９９３年）に規定されている方法に従い、超音波パルス法により測定することができる。

熱衝撃による歪みは、ガラス内の２点間に生じる、ある温度差に対する熱膨張又は熱収縮により発生する。熱膨張係数が小さい方が同じ温度差でも発生する歪みが小さくなるため、耐熱衝撃性が上昇する。そのため、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数は小さい方が好ましく、５ｐｐｍ／℃以下が好ましく、４ｐｐｍ／℃以下がより好ましく、３．５ｐｐｍ／℃以下がさらに好ましく、３．３ｐｐｍ／℃以下がよりさらに好ましい。また、当該平均熱膨張係数を小さくすることにより、当該基板を用いたデバイス等を製造するに際し、他の部材との熱膨張係数差をより適切に調整することもできる。

一方、下限は特に制限されないが、成形に適切な熱物性を得る点から１．０ｐｐｍ／℃以上が好ましく、２．０ｐｐｍ／℃以上がより好ましい。

熱膨張係数は基板となるガラスの組成の中でも特にアルカリ金属酸化物やアルカリ土類金属酸化物の含有量や熱履歴によって調整することができる。
なお、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数は、ＪＩＳ Ｒ３１０２（１９９５年）に規定されている方法に従い、示差熱膨張計を用いて測定することができる。

ガラス基板の比誘電率及び誘電正接を小さくすることにより、高周波領域での誘電損失を低減することができる。

２０℃、３５ＧＨｚにおける比誘電率は１０以下であり、誘電正接（ｔａｎδ）は０．００６以下である。前記比誘電率は８以下が好ましく、６以下がより好ましく、５以下がさらに好ましく、４．５以下がよりさらに好ましい。前記比誘電率の下限は特に制限されないが、通常、４．０以上である。また前記誘電正接は０．００５以下が好ましく、０．００４以下がより好ましく、０．００３５以下がさらに好ましく、０．００３以下がよりさらに好ましい。前記誘電正接の下限は特に制限されないが、通常、０．０００５以上である。

また、２０℃、１０ＧＨｚにおける比誘電率は１０以下が好ましく、かつ誘電正接（ｔａｎδ）は０．００６以下が好ましい。前記比誘電率は８以下がより好ましく、６以下がさらに好ましく、５以下がよりさらに好ましく、４．５以下が特に好ましい。前記比誘電率の下限は特に制限されないが、通常、各々４．０以である。また前記誘電正接は０．００５以下がより好ましく、０．００４以下がさらに好ましく、０．００３５以下がよりさらに好ましく、０．００３以下が特に好ましい。前記誘電正接の下限は特に制限されないが、通常、０．０００５以上である。

なお、２０℃、３５ＧＨｚにおける比誘電率及び静電正接の値と、２０℃、１０ＧＨｚにおける比誘電率及び静電正接の値とをそれぞれ近付け、周波数依存性（誘電分散）を小さくすることにより、誘電特性の周波数特性が変化しにくく、使用する際の周波数が異なる際にも設計変更が小さくて済むことから好ましい。

比誘電率ならびに誘電正接は基板となるガラスの組成により調整することができる。
なお、比誘電率及び誘電正接はＪＩＳ Ｒ１６４１（２００７年）に規定されている方法に従い、空洞共振器およびベクトルネットワークアナライザを用いて測定することができる。

ガラス基板の熱衝撃による割れは基板の端面から発生しやすい。そのため、基板の端面の表面粗さが小さいほど応力集中度が減り、耐熱衝撃性が向上する。基板の端面の表面粗さは、算術平均粗さＲａの値として１．５ｎｍ以下であることが好ましく、１．０ｎｍ以下がより好ましく、０．８ｎｍ以下がさらに好ましく、０．５ｎｍ以下がよりさらに好ましく、０．３ｎｍ以下が特に好ましい。なお、ガラス基板の端面とは、基板の厚さ方向に平行な面である。

算術平均粗さＲａはＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に準拠して得られた値を意味する。

端面の表面粗さを上記範囲にするためには、例えば研磨処理、あるいはフッ酸等の薬液を用いたエッチング等の加工方法が挙げられる。

研磨処理には、例えば酸化セリウムやコロイダルシリカ等を主成分とする研磨剤、および研磨パッドを用いた機械的研磨、研磨剤、酸性液またはアルカリ性液を分散媒とする研磨スラリー、および研磨パッドを用いた化学機械的研磨、酸性液またはアルカリ性液をエッチング液として用いた化学的研磨等を適用することができる。これら研磨処理は、ガラス基板の素材となるガラス板の表面粗さに応じて適用され、例えば予備研磨と仕上げ研磨とを組み合わせて適用してもよい。

また、基板は端面を起点とした割れ、クラック、欠け等が生じやすいことから、基板の強度向上のため、端面の少なくとも一部が面取りされていることが好ましく、端面の面取り形状を鈍角にすることで強度をより向上できることからより好ましい。面取りの形態はＣ面取り、Ｒ面取り、糸面取り等が挙げられ、これらを組み合わせた複雑な形状で面取りを行ってもよい。中でもＣ面取りやＲ面取りが好ましい。

Ｃ面取りとは、主面と端面とがなす角部分を斜めに落とす面取り方法であり、基板の主面に垂直な面と角部分を落とした後の面とがなす角度が１２０°以上であることがより好ましく、１３５°以上がさらに好ましく、１７５°以上がよりさらに好ましい。

Ｒ面取りとは、面取り後の形状が、Ｃ面取りに対して丸みを帯びている状態にする面取り方法である。

また、面取り面の算術平均粗さＲａは０．２μｍ以下であることが好ましい。「算術平均粗さＲａ」は、ＪＩＳＢ０６０１：２００１に準拠した方法により測定され、評価長さ８ｍｍ、カットオフ値λｃ＝０．８ｍｍ、カットオフ比λｃ／λｓ＝１００の条件で測定した値を指す。このようにすることで、面取り面を起点としたクラックが発生し難くなる。面取り面の算術平均粗さＲａを０．２μｍ以下にする方法としては、＃１０００〜＃３０００のタイヤモンドフィルムで面取り面を研磨する方法が挙げられる。

ガラス基板の主面は、当該基板を例えば高周波回路に用いる際には配線層が形成される面であり、当該主面の表面粗さは、算術平均粗さＲａの値として１．５ｎｍ以下することが、３０ＧＨｚを超えるような高周波領域であっても、表皮効果が生じた配線層に対して当該表皮抵抗を低下させることができ、これにより導体損失が低減されることから好ましい。基板の主面の算術平均粗さＲａは、１．０ｎｍ以下がより好ましく、０．５ｎｍ以下がさらに好ましい。

主面の表面粗さは、必要に応じて主面の表面に研磨処理等を施すことにより実現することができる。研磨処理は、端面における研磨処理と同様の方法を採用することができる。

基板の形状は特に限定されるものではないが、一方の主面の面積が１００ｃｍ^２以上であることがアンテナ等の送受信効率の点から好ましく、２２５ｃｍ^２以上がより好ましい。また、１０００００ｃｍ^２以下であることが基板のハンドリングの容易性の点から好ましく、１００００ｃｍ^２以下がより好ましく、３６００ｃｍ^２以下がさらに好ましい。

基板の厚みは０．０１ｍｍ以上であることが基板の強度を維持する点から好ましく、０．０５ｍｍ以上がより好ましい。さらには、紫外線遮蔽能を高くし、紫外線で劣化する樹脂を保護することが可能となる点から、０．１ｍｍ以上がさらに好ましく、０．２ｍｍ超がよりさらに好ましい。

一方、高周波回路を用いた高周波デバイスや液晶アンテナの薄型化や小型化、生産効率の向上等の点から２ｍｍ以下が好ましく、１ｍｍ以下がより好ましい。さらには、紫外線透過率を上げ、デバイスやアンテナ等の製造工程において紫外線硬化材料を使用して製造性を高めることができる点から０．７ｍｍ以下がさらに好ましく、０．５ｍｍ以下がよりさらに好ましい。

基板のビッカース硬度は４００以上であることが、機械的な衝撃に対して割れにくいことから好ましく、４５０以上がより好ましく、５００以上がさらに好ましい。また、５５０以下が好ましい。

なお、ビッカース硬度は基板におけるガラスの組成により調整することができる。また、ビッカース硬度はＪＩＳ Ｒ１３１０（２００３）に準拠した方法により測定することができる。

基板のクラック発生荷重は、機械的な衝撃に対して割れにくいことから１．９６Ｎ超であることが好ましく、４．９Ｎ以上がより好ましく、９．８Ｎ以上がさらに好ましく、１９．６Ｎ超が特に好ましい。

クラック発生荷重は基板におけるガラスの組成や熱履歴および表面加工により調整することができる。また、クラック発生荷重はビッカース硬度計を用い、クラック発生率が５０％を超える荷重を測定することにより決定することができる。

基板の密度は、当該基板を有するデバイスやアンテナ等の軽量化、及びガラスの脆性を低下させて、熱衝撃や機械的衝撃に対して割れにくくする点から、２．５ｇ／ｃｍ^３以下が好ましく、２．４ｇ／ｃｍ^３以下がより好ましく、２．３５ｇ／ｃｍ^３以下がさらに好ましく、２．３ｇ／ｃｍ^３以下がよりさらに好ましい。また下限は特に制限されないが、通常２．０ｇ／ｃｍ^３以上である。密度はアルキメデス法により測定することができる。

基板の少なくとも一方の主面において、表面の少なくとも一部に圧縮応力層を有することが、熱衝撃や機械的衝撃に対して割れにくくする点から好ましい。圧縮応力層は、例えば強化処理により形成することができ、物理強化処理、化学強化処理のいずれも採用することができる。物理強化処理、化学強化処理のいずれも、従来公知の方法を用いることができる。

基板の気孔率は、高周波デバイスを作製した際のノイズ発生等を抑制することができる点から０．１％以下が好ましく、０．０１％以下がより好ましく、０．００１％以下がさらに好ましい。また、液晶アンテナの観点からは表面への開気孔の露出による配線不良の発生の抑制のため０．０００１％以下が好ましい。

気孔率は、ガラス基板中に含まれる気泡を光学顕微鏡により観察し、気泡の個数ならびに直径を求めて、単位体積当たりに含まれる気泡の体積を計算することにより求めることができる。

基板の波長３５０ｎｍの光の透過率は、高周波デバイスやアンテナ等の製造工程における積層工程等で紫外線硬化型材料を使用することができ、製造性を高めることができることから５０％以上が好ましい。さらに、デバイスやアンテナ等の製造工程において紫外線硬化型材料に対する紫外線の照射時間を短くし、厚み方向の紫外線硬化型材料の硬化ムラを低減するために、７０％以上がより好ましい。

上記と同様の理由で、基板の波長３００ｎｍの光の透過率は５０％以上が好ましく、６０％以上がより好ましく、７０％以上がさらにより好ましい。また、波長２５０ｎｍの光の透過率は５％以上が好ましく、１０％以上がより好ましく、２０％以上がさらに好ましい。

一方、デバイスやアンテナ等において紫外線で劣化する樹脂を部材として用いる場合に、基板に紫外線遮蔽能を持たせて保護材としての機能を付与する点からは、波長３５０ｎｍの光の透過率は８０％以下が好ましく、６０％以下がより好ましく、３０％以下がさらにより好ましく、１０％以下が最も好ましい。

上記と同様の理由で、基板の波長３００ｎｍの光の透過率は８０％以下が好ましく、６０％以下がより好ましく、３０％以下がさらに好ましく、１０％以下がよりさらに好ましい。また、波長２５０ｍの光の透過率は６０％以下が好ましく、３０％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましく、５％以下がよりさらに好ましい。

なお、基板の各波長の光の透過率は、可視紫外分光光度計を用いて測定することができ、反射による損失を含んだ外部透過率を用いる。

基板のβ−ＯＨ値とは、ガラスの水分含有量の指標として用いられる値であり、ガラス基板の波長２．７５〜２．９５μｍの光に対する吸光度を測定し、その最大値β_ｍａｘを基板の厚さ（ｍｍ）で割ることにより求められる値である。

β−ＯＨ値は０．８ｍｍ^−１以下とすることによって、基板の低誘電損失性をさらに向上させることができることから好ましく、０．６ｍｍ^−１以下がより好ましく、０．５ｍｍ^−１以下がさらに好ましく、０．４ｍｍ^−１以下がよりさらに好ましい。

一方、β−ＯＨ値を０．０５ｍｍ^−１以上とすることにより、極端な乾燥雰囲気での溶解や原料中の水分量を極端に減少させる必要がなく、ガラスの生産性や泡品質等を高めることができるため好ましい。β−ＯＨ値は０．１ｍｍ^−１以上がより好ましく、０．２ｍｍ^−１以上がさらに好ましい。

β−ＯＨ値は基板におけるガラスの組成や溶融時の熱源、溶融時間、原料により調整することができる。

基板の失透温度は、１４００℃以下であることが好ましい。失透温度が１４００℃以下であると、ガラスを成形する際に、成形設備の部材温度を低くすることができ、部材寿命を延ばすことができる。失透温度は１３５０℃以下がより好ましく、１３３０℃以下がさらに好ましく、１３００℃以下が特に好ましい。

ガラスの失透温度とは、白金製の皿に粉砕されたガラス粒子を入れ、一定温度に制御された電気炉中で１７時間熱処理を行い、熱処理後の試料の光学顕微鏡観察によって、ガラスの表面および内部に結晶が析出する最高温度と結晶が析出しない最低温度との平均値である。

基板におけるガラスとは、非晶質であり、ガラス転移を示す固体を示す。ガラスと結晶体の混合物である結晶化ガラスや、結晶質フィラーを含有するガラス焼結体は含まない。なお、ガラスの結晶性については、例えば、Ｘ線回折測定を行い、明確な回折ピークが認められないことにより、非晶質であることを確認することができる。

ガラス基板の製造方法の詳細については後述するが、ガラス原料を溶融および硬化させることにより形成される。基板の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、一般的な溶融ガラスをフロート法により所定の板厚に成形し、徐冷後に所望形状に切断して板ガラスを得る方法等を適用することができる。

以下、基板におけるガラスの組成について説明する。なお、本明細書において「実質的に含有しない」とは、原料等から混入する不可避的不純物以外には含有しないこと、すなわち、意図的に含有させないことを意味し、概ね０．１モル％以下であるが、これに限定されるものではない。

ガラスは、ＳｉＯ_２を主成分とすることが好ましい。本明細書において、「主成分とする」とは、酸化物基準のモル％における成分の割合において、ＳｉＯ_２の含有量が最大であることをいう。ＳｉＯ_２はネットワーク形成物質であり、その含有量は、ガラス形成能や耐候性を良好にすることができ、また失透を抑制することができることから４０％以上がより好ましく、４５％以上がさらに好ましく、５０％以上がよりさらに好ましく、５５％以上が特に好ましい。一方、ガラスの溶解性を良好にする点から７５％以下が好ましく、７４％以下がより好ましく、７３％以下がさらに好ましく、７２％以下がよりさらに好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の合計の含有量（Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が０の場合を含む）は、ガラスの溶解性等を高めることができることから１％以上が好ましく、３％以上がより好ましく、５％以上がさらに好ましく、７％以上がよりさらに好ましい。また、ガラスの溶解性等を維持しつつ、基板の低誘電損失性を高めることができることから、Ａｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３の合計含有量は４０％以下が好ましく、３７％以下がより好ましく、３５％以下がさらに好ましく、３３％以下がよりさらに好ましい。

また、｛Ａｌ_２Ｏ_３／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）｝で表される含有量のモル比は、ガラス基板の低誘電損失性を高めることができることから０．４５以下が好ましく、０．４以下がより好ましく、０．３以下がさらに好ましい。また、｛Ａｌ_２Ｏ_３／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）｝で表される含有量のモル比は０以上（０を含む）が好ましく、０．０１以上がより好ましく、０．０５以上がさらに好ましい。

Ａｌ_２Ｏ_３の含有量は、ガラスの溶解性等を良好にすることができることから１５％以下が好ましく、１４％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましい。また、耐候性の向上、ガラスの分相性の抑制及び熱膨張係数の低下等に効果を発揮する成分であることから、Ａｌ_２Ｏ_３を含まなくてもよいが、含む場合の含有量は０．５％以上がより好ましい。

Ｂ_２Ｏ_３の含有量は、耐酸性や歪点を良好にすることができることから３０％以下が好ましく、２８％以下がより好ましく、２６％以下がさらに好ましく、２４％以下がよりさらに好ましく、２３％以下が特に好ましい。また、溶解反応性の向上及び失透温度の低下等に効果を発揮する成分であることから、Ｂ_２Ｏ_３の含有量は９％以上が好ましく、１３％以上がより好ましく、１６％以上がさらに好ましい。

アルカリ土類金属酸化物としては、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯが挙げられ、これらはいずれもガラスの溶解反応性を高める成分として機能する。このようなアルカリ土類金属酸化物の合計含有量はガラス基板の低誘電損失性を高めることができることから１３％以下が好ましく、１１％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましく、８％以下がよりさらに好ましく、６％以下が特に好ましい。また、ガラスの溶解性を良好に保つことができる点から、アルカリ土類金属酸化物の合計含有量は０．１％以上が好ましく、３％以上がより好ましく、５％以上がさらに好ましい。

ＭｇＯは必須成分ではないが、比重を上げずにヤング率を上げることが可能な成分である。つまり、ＭｇＯは、比弾性率を高くできる成分であり、ＭｇＯを含有させることによりたわみの問題を軽減でき、破壊靱性値を向上させてガラス強度を上げることができる。また、ＭｇＯは溶解性も向上させる成分である。ＭｇＯは必須成分ではないが、ＭｇＯを含有させる効果を十分得ることができ、かつ熱膨張係数が低くなりすぎるのを抑えることができることから、その含有量は０．１％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましい。一方、失透温度の上昇を抑える点から、ＭｇＯの含有量は１３％以下が好ましく、１１％以下がより好ましく、９％以下がさらに好ましい。

ＣａＯは、アルカリ土類金属中ではＭｇＯに次いで比弾性率を高くし、かつ歪点を過大には低下させないという特徴を有し、ＭｇＯと同様に溶解性も向上させる成分である。さらに、ＭｇＯと比べて失透温度を高くしにくいという特徴も有する成分である。ＣａＯは必須成分ではないが、ＣａＯを含有させる効果を十分に得ることができることから、その含有量は０．１％以上が好ましく、１％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましい。また、平均熱膨張係数が高くなりすぎず、かつ失透温度の上昇を抑えてガラスの製造時の失透を防ぐことができる点から、ＣａＯの含有量は１３％以下が好ましく、１０％以下がより好ましく、８％以下がさらに好ましい。

ＳｒＯは、ガラスの失透温度を上昇させず、溶解性を向上させる成分である。ＳｒＯは必須成分ではないが、ＳｒＯを含有させる効果を十分に得ることができることから、その含有量は０．１％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましく、１％以上がさらに好ましく、１．５％以上がよりさらに好ましく、２％以上が特に好ましい。また、比重を大きくしすぎることなく、平均熱膨張係数が高くなりすぎることも抑えられる点から、ＳｒＯの含有量は１３％以下が好ましく、１０％以下がより好ましく、７％以下がさらに好ましく、５％以下が特に好ましい。

ＢａＯは必須成分ではないが、ガラスの失透温度を上昇させず、溶解性を向上させる成分である。しかし、ＢａＯを多く含有すると比重が大きくなり、ヤング率が下がり、比誘電率が高くなり、平均熱膨張係数が大きくなりすぎる傾向がある。そのため、ＢａＯの含有量は１０％以下が好ましく、８％以下がより好ましく、５％以下がさらに好ましく、３％以下がよりさらに好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。

ガラスの上記各成分の含有量を用いて下記式１で表される値が３００以下であれば、熱膨張差により歪みが生じた場合であっても、基板にかかる応力が小さくなるため、耐熱衝撃性が向上することから好ましく、２８０以下がより好ましく、２５０以下がさらに好ましく、２２０以下がよりさらに好ましく、２００以下が特に好ましい。また、下限は特に限定されないが、成形に適切な熱物性を得るという観点から、１００以上が好ましい。

（１．０２×ＳｉＯ_２＋３．４２×Ａｌ_２Ｏ_３＋０．７４×Ｂ_２Ｏ_３＋９．１７×ＭｇＯ＋１２．５５×ＣａＯ＋１３．８５×ＳｒＯ＋１４．４４×ＢａＯ＋３１．６１×Ｎａ_２Ｏ＋２０．３５×Ｋ_２Ｏ） ・・・式１

アルカリ金属酸化物としては、Ｌｉ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ、Ｋ_２Ｏ、Ｒｂ_２Ｏ、Ｃｓ_２Ｏが挙げられる。このようなアルカリ金属酸化物の合計含有量は、ガラス基板の低誘電損失性を高める点から５％以下が好ましく、３％以下がより好ましく、１％以下がさらに好ましく、０．２％以下がよりさらに好ましく、０．１％以下が特に好ましく、０．０５％以下が最も好ましい。また、過剰な原料精製を必要とすることがなく、実用的なガラスの溶融性およびガラス基板の生産性が得られると共に、ガラス基板の熱膨張係数を調整することができることから、０．００１％以上が好ましく、０．００２％以上がより好ましく、０．００３％以上がさらに好ましく、０．００５％以上がよりさらに好ましい。

上記アルカリ金属酸化物の中でも、特にＮａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏが重要となり、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏの合計含有量が０．００１〜５％の範囲であることが好ましい。

また、Ｎａ_２Ｏ及びＫ_２Ｏを共存させることでアルカリ成分の移動が抑えられるため、ガラス基板の低誘電損失性を高めることができることから好ましい。すなわち、｛Ｎａ_２Ｏ／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）｝で表される含有量のモル比は０．０１〜０．９９が好ましく、０．９８以下がより好ましく、０．９５以下がさらに好ましく、０．９以下がよりさらに好ましい。一方、｛Ｎａ_２Ｏ／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）｝で表される含有量のモル比は、０．０２以上がより好ましく、０．０５以上がさらに好ましく、０．１以上がよりさらに好ましい。

上記各成分に加え、任意成分として例えば、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２、ＺｒＯ_２、ＺｎＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＷＯ_３、Ｙ_２Ｏ_３、Ｌａ_２Ｏ_３等を含んでいてもよい。中でもＦｅ_２Ｏ_３は、ガラス基板の光吸収性能、例えば赤外線吸収性能や紫外線吸収性能を制御する成分であり、必要に応じてＦｅ_２Ｏ_３換算でのＦｅの含有量として０．０１２％以下まで含有させることができる。上記したＦｅの含有量が０．０１２％以下であれば、ガラス基板の低誘電損失性や紫外線透過率を維持することができる。Ｆｅを含有する場合には、紫外線透過率の向上のために、その含有量は０．０１％以下がより好ましく、０．００５％以下がさらに好ましい。ガラス基板の紫外線透過率を高くすることによって、高周波デバイスやアンテナ等の製造工程における積層工程等で紫外線硬化型材料を使用することができ、高周波デバイスやアンテナ等の製造性を高めることができる。

一方で、ガラス基板は、必要に応じてＦｅ_２Ｏ_３換算でのＦｅの含有量として０．０５％以上含有させることも、紫外線遮蔽能を高くすることができる点から好ましい。Ｆｅの含有量は０．０７％以上がより好ましく、０．１％以上がさらに好ましい。このように、ガラス基板の紫外線遮蔽能を高くすることで、紫外線で劣化する樹脂を部材として用いる場合に、ガラス基板に保護材としての機能を付与することができる。

＜ガラス基板の製造方法＞
ガラス基板の製造方法は、ガラス原料を加熱して溶融ガラスを得る溶解工程、溶融ガラスから泡を除く清澄工程、溶融ガラスを板状にしてガラスリボンを得る成形工程、およびガラスリボンを室温状態まで徐冷する徐冷工程を含む。また、溶融ガラスをブロック状に成形し、徐冷した後に、切断、研磨を経てガラス基板を製造してもよい。

溶解工程は、目標とするガラス基板の組成となるように原料を調製し、原料を溶解炉に連続的に投入し、好ましくは１４５０℃〜１７５０℃程度に加熱して溶融ガラスを得る。

原料には酸化物、炭酸塩、硝酸塩、水酸化物、塩化物等のハロゲン化物等も使用できる。溶解や清澄工程で溶融ガラスが白金と接触する工程がある場合、微小な白金粒子が溶融ガラス中に溶出し、得られるガラス基板中に異物として混入してしまう場合があるが、硝酸塩原料の使用は白金異物の生成を防止する効果がある。

硝酸塩としては、硝酸ストロンチウム、硝酸バリウム、硝酸マグネシウム、硝酸カルシウム等を使用できる。硝酸ストロンチウムを使用することがより好ましい。原料粒度は溶け残りが生じない程度の数百μｍの大きな粒径の原料から、原料搬送時の飛散が生じない、二次粒子として凝集しない程度の数μｍ程度の小さな粒径の原料まで、適宜使用できる。なお、造粒体の使用も可能である。

原料の飛散を防ぐために原料含水量も適宜調整可能である。β−ＯＨ値、Ｆｅの酸化還元度（レドックス［Ｆｅ^２＋／（Ｆｅ^２＋＋Ｆｅ^３＋）］）等の溶解条件も適宜調整して使用できる。

清澄工程は、上記溶解工程で得られた溶融ガラスから泡を除く工程である。清澄工程としては、減圧による脱泡法を適用してもよく、原料の溶解温度より高温とすることで脱泡してもよい。また、実施形態におけるガラス基板の製造工程においては、清澄剤としてＳＯ_３やＳｎＯ_２を用いることができる。
ＳＯ_３源としては、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、及びＢａからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素の硫酸塩が好ましく、アルカリ土類金属の硫酸塩がより好ましく、中でも、ＣａＳＯ_４・２Ｈ_２Ｏ、ＳｒＳＯ_４及びＢａＳＯ_４が、泡を大きくする作用が著しく、特に好ましい。

減圧による脱泡法における清澄剤としては、ＣｌまたはＦ等のハロゲンを使用するのが好ましい。

Ｃｌ源としては、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素の塩化物が好ましく、アルカリ土類金属の塩化物がより好ましく、中でも、中でも、ＳｒＣｌ_２・６Ｈ_２Ｏ、およびＢａＣｌ_２・２Ｈ_２Ｏが、泡を大きくする作用が著しく、かつ潮解性が小さいため、特に好ましい。

Ｆ源としては、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ及びＢａからなる群より選ばれる少なくとも１つの元素のフッ化物が好ましく、アルカリ土類金属のフッ化物がより好ましく、中でも、ＣａＦ_２がガラス原料の溶解性を大きくする作用が著しく、より好ましい。

ＳｎＯ_２に代表されるスズ化合物は、ガラス融液中でＯ_２ガスを発生する。ガラス融液中では、１４５０℃以上の温度でＳｎＯ_２からＳｎＯに還元され、Ｏ_２ガスを発生し、泡を大きく成長させる作用を有する。実施形態のガラス基板の製造時においては、ガラス原料を１４５０〜１７５０℃程度に加熱して溶融するため、ガラス融液中の泡がより効果的に大きくなる。

ＳｎＯ_２を清澄剤として用いる場合、原料中のスズ化合物は、前記母組成の総量１００％に対してＳｎＯ_２換算で、０．０１％以上含まれるように調製する。ＳｎＯ_２含有量を０．０１％以上とすることによりガラス原料の溶解時における清澄作用が得られるため好ましく、より好ましくは０．０５％以上、さらに好ましくは０．１０％以上である。一方、ＳｎＯ_２含有量を０．３％以下とすることによりガラスの着色や失透の発生が抑えられることから好ましい。無アルカリガラス中のスズ化合物の含有量は、前記母組成の総量１００％に対してＳｎＯ_２換算で０．２５％以下がより好ましく、０．２％以下がさらに好ましく、０．１５％以下が特に好ましい。

成形工程は、上記清澄工程で泡を除いた溶融ガラスを板状にしてガラスリボンを得る工程である。成形工程としては、溶融ガラスをスズ等の溶融金属上に流して板状にし、ガラスリボンを得るフロート法、溶融ガラスを樋状の部材から下方に流下させるオーバーフローダウンドロー法（フュージョン法）、スリットから流下させるスリットダウンドロー法等、公知のガラスを板状に成形する方法を適用することができる。

徐冷工程は、上記成形工程で得られたガラスリボンを室温状態まで制御された冷却条件にて冷却する工程である。徐冷工程としては、ガラスリボンを、成形されたガラスの徐冷点から歪点の間の温度域を、所定の平均冷却速度、Ｒ（℃／分）となるように冷却し、さらに室温状態まで所定の条件で徐冷する。徐冷したガラスリボンを切断後、ガラス基板を得る。

前記所定の平均冷却速度Ｒ［冷却速度（Ｒ）］について、以下説明する。

徐冷工程における冷却速度（Ｒ）が大きすぎると冷却後のガラスに歪みが残りやすくなる。また、仮想温度を反映するパラメータである等価冷却速度が高くなりすぎ、その結果低誘電損失特性を得られなくなってしまう。そのため、等価冷却速度が８００℃／分以下となるようにＲを設定することが好ましい。等価冷却速度は４００℃／分以下がより好ましく、１００℃／分以下がさらに好ましく、５０℃／分以下が特に好ましい。一方、冷却速度が小さすぎると、工程の所要時間が長くなりすぎて、生産性が低くなる。そのため、０．１℃／以上となるように設定することが好ましく、０．５℃／分以上がより好ましく、１℃／分以上がさらに好ましい。

ここで、等価冷却速度の定義ならびに評価方法は以下のとおりである。

１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．３〜２．０ｍｍの直方体に加工する、対象とする組成のガラスを、赤外線加熱式電気炉を用い、歪点＋１７０℃にて５分間保持し、その後、ガラスを室温（２５℃）まで冷却する。このとき、冷却速度を１℃／分から１０００℃／分の範囲で振った複数のガラスサンプルを作製する。

精密屈折率測定装置（例えば島津デバイス社製ＫＰＲ２０００）を用いて、複数のガラスサンプルのｄ線（波長５８７．６ｎｍ）の屈折率ｎ_ｄを測定する。測定には、Ｖブロック法や最小偏角法を用いてもよい。得られたｎ_ｄを、前記冷却速度の対数に対してプロットすることにより、前記冷却速度に対するｎ_ｄの検量線を得る。

次に、実際に溶解、成形、冷却等の工程を経て製造された同一組成のガラスのｎ_ｄを、上記測定方法により測定する。得られたｎ_ｄに対応する対応冷却速度（本実施形態において等価冷却速度という）を、前記検量線より求める。

以上、ガラス基板の製造方法について述べたが、製造方法は上記実施形態に限定されず、本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良等は本発明に含まれる。例えば、本発明のガラス基板を製造する場合、溶融ガラスを直接板状に成形するプレス成形法にてガラスを板状にしてもよい。

また、本発明のガラス基板を製造する場合、耐火物製の溶解槽を使用する製造方法に加えて、白金または白金を主成分とする合金製の坩堝（以下、白金坩堝と呼ぶ）を溶解槽または清澄槽に用いてもよい。白金坩堝を用いた場合、溶解工程は、得られるガラス基板の組成となるように原料を調製し、原料を入れた白金坩堝を電気炉にて加熱し、好ましくは１４５０℃〜１７００℃程度に加熱する。白金スターラーを挿入し１時間〜３時間撹拌して溶融ガラスを得る。

白金坩堝を用いたガラス板の製造工程における成形工程では、溶融ガラスを例えばカーボン板上や型枠中に流し出し、板状またはブロック状にする。徐冷工程は、典型的にはガラス転移点Ｔｇに対して、Ｔｇ＋５０℃程度の温度に保持した後、歪点付近まで１〜１０℃／分程度で冷却し、その後は室温状態まで、歪みが残らない程度の冷却速度にて冷却する。所定の形状への切断および研磨の後、ガラス基板を得る。また、切断して得られたガラス基板を、例えばＴｇ＋５０℃程度となるように加熱した後、室温状態まで所定の冷却速度で徐冷してもよい。このようにすることで、ガラスの等価冷却温度を調節することができる。

＜高周波回路、液晶アンテナ＞
本発明のガラス基板は、例えば携帯電話機、スマートフォン、携帯情報端末、Ｗｉ−Ｆｉ機器のような通信機器に用いられる半導体デバイスのような高周波デバイス（電子デバイス）、弾性表面波（ＳＡＷ）デバイス、レーダ送受信機のようなレーダ部品等の回路基板や、液晶アンテナのようなアンテナ部品等の基板に好適であり、特に高周波信号の誘電損失を低減することができ、かつ耐熱衝撃性にも優れることから、高周波デバイスに用いられる高周波回路や液晶アンテナ用基板により好適である。

高周波回路用基板としては、中でも、高周波信号、特に３０ＧＨｚを超える高周波信号、さらには３５ＧＨｚ以上の高周波信号を扱う高周波デバイスに好適であり、そのような高周波信号の伝送損失を低減して高周波信号の質や強度等の特性を向上させることができる。

また、レーザー等を用いた穴あき基板としても好適であり、先述した高周波信号の質や強度等の特性を向上させるのみならず、穴を開ける際の熱衝撃に対しても高い耐性を有する。

高周波デバイスに用いられる高周波回路の構成の一例（断面図）を図１に示すが、回路基板１は、絶縁性を有するガラス基板２と、ガラス基板２の第１の主表面２ａに形成された第１の配線層３と、ガラス基板２の第２の主表面２ｂに形成された第２の配線層４とを備えている。第１および第２の配線層３、４は、伝送線路の一例としてマイクロストリップ線路を形成している。第１の配線層３は信号配線を構成し、第２の配線層４はグランド線を構成している。ただし、第１および第２の配線層３、４の構造はこれに限られるものではなく、また配線層はガラス基板２のいずれか一方の主表面のみに形成されていてもよい。

第１および第２の配線層３、４は、導体で形成された層であり、その厚さは通常０．１〜５０μｍ程度である。

第１および第２の配線層３、４を形成する導体は、特に限定されるものではなく、例えば銅、金、銀、アルミニウム、チタン、クロム、モリブデン、タングステン、白金、ニッケル等の金属、それらの金属を少なくとも１つ含む合金や金属化合物等が用いられる。

第１および第２の配線層３、４の構造は、一層構造に限らず、例えばチタン層と銅層との積層構造のような複数層構造を有していてもよい。第１および第２の配線層３、４の形成方法は、特に限定されるものではなく、例えば導体ペーストを用いた印刷法、ディップ法、メッキ法、蒸着法、スパッタ等の各種公知の形成方法を適用することができる。

本発明のガラス基板を高周波回路に用いることによって、回路基板の高周波における伝送損失を低減することができる。具体的には、例えば周波数３５ＧＨｚにおける伝送損失を好ましくは１ｄＢ／ｃｍ以下、より好ましくは０．５ｄＢ／ｃｍ以下まで低減することができる。従って、高周波信号、特に３０ＧＨｚを超える高周波信号、さらには３５ＧＨｚ以上の高周波信号の質や強度等の特性が維持されるため、そのような高周波信号を扱う高周波デバイスに好適なガラス基板および回路基板を提供することができる。これにより、高周波信号を扱う高周波デバイスの特性や品質を向上させることができる。

また、高周波回路基板には、ユニバーサル基板や穴あき基板等と呼ばれる基板があり、例えば、母材の絶縁板に規則的なパターン（格子状等）の貫通孔と銅箔のランドが形成され、数個の前記ランド間を結ぶ銅箔の配線がエッチング形成されている。当該貫通孔の形成やエッチングのために、レーザー等が使用され、レーザーとしては、例えばエキシマレーザー、赤外レーザー、ＣＯ_２レーザー、ＵＶレーザー等が挙げられる。

貫通孔の形成やエッチングを行う際、ガラス基板内に温度差が発生して熱衝撃が加わるが、本発明のガラス基板は高い耐熱衝撃性を有することから、当該熱衝撃に対しても割れることなく貫通孔やエッチングを形成することができる。

液晶アンテナとは液晶技術を用い、送受信する電波の方向を制御可能な衛星通信用アンテナであり、主に船舶や飛行機、自動車等といった乗り物に好適に用いられる。液晶アンテナは主に屋外での使用が想定されることから、広い温度域での安定した特性が求められ、また、地上と上空や、灼熱の砂漠中のスコール等、急激な温度変化により加わる熱衝撃に対する耐性も求められる。

本発明のガラス基板を液晶アンテナに用いることによって、広い温度域でも安定した特性を供給でき、さらには急激な温度変化に対する耐性も有することから、割れることなく使用することができるため好ましい。

以下に実施例を挙げ、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。

［例１〜２６］
表１〜４に示す組成を有し、厚さが０．５〜１０ｍｍ、形状が５０×５０ｍｍのガラス基板を用意した。ガラス基板は、白金坩堝を用いた溶融法にて作製した。ガラスとして１ｋｇとなるように珪砂等の原料を混合し、バッチを調合した。該目標組成の原料１００％に対し、酸化物基準の質量百分率表示で、硫酸塩をＳＯ_３換算で０．１％〜１％、Ｆを０．１６％、Ｃｌを１％添加した。原料を白金坩堝に入れ、電気炉中にて１６５０℃の温度で３時間加熱して溶融し、溶融ガラスとした。

溶融にあたっては、白金坩堝に白金スターラーを挿入して１時間撹拌し、ガラスの均質化を行った。溶融ガラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した後、板状のガラスをＴｇ＋５０℃程度の温度の電気炉に入れ、１時間保持した後、冷却速度１℃／分でＴｇ−１００℃まで電気炉を降温させ、その後ガラスが室温になるまで放冷した。

その後、切断、研磨加工によりガラスを板状に成形した。また、端面は面取り装置により（Ｃ／Ｒ）面取りを行った。ガラス板の面取り装置としては、日本国特開２００８−４９４４９号公報に記載の装置が例示され、これは、回転砥石を使ってガラス板の端部を面取りする装置である。回転砥石としては、レジンボンド又はメタルボンドの何れであってもよい。砥石に使われる砥粒としては、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素(ＣＢＮ)、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、軽石、又はガーネット等の何れか一種、又はこれらの組み合わせが例示される。

なお、表１〜４において、ＲＯ合計量^＊１とはアルカリ土類金属の酸化物の合計（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の含有量を表し、Ｒ_２Ｏ合計量^＊２とはアルカリ金属の酸化物の合計（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）の含有量を表す。

得られたガラス基板について、式１、ヤング率、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数、式２、１０ＧＨｚ及び３５ＧＨｚにおける比誘電率（２０℃）、１０ＧＨｚ及び３５ＧＨｚにおける誘電正接（２０℃）、ビッカース硬度、クラック発生荷重、密度、比弾性率、気孔率、波長３５０ｎｍの光の透過率（厚み０．３〜０．４ｍｍ換算）、β−ＯＨ値、失透温度をそれぞれ測定した。

なお、式１は酸化物基準のモル百分率表示での含有量を用いて｛１．０２×ＳｉＯ_２＋３．４２×Ａｌ_２Ｏ_３＋０．７４×Ｂ_２Ｏ_３＋９．１７×ＭｇＯ＋１２．５５×ＣａＯ＋１３．８５×ＳｒＯ＋１４．４４×ＢａＯ＋３１．６１×Ｎａ_２Ｏ＋２０．３５×Ｋ_２Ｏ｝で表される値である。

式２は｛ヤング率（ＧＰａ）×５０〜３５０℃における平均熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）｝で表される値である。

式１の値を表１〜４に、それ以外の結果を表５〜８にそれぞれ示す。なお、表中の括弧書きした値は、計算により求めたものであり、空欄又は−とは未測定であることを意味する。

以下に各物性の測定方法を示す。

（ヤング率）
ＪＩＳ Ｚ ２２８０に規定されている方法に従い、厚さ０．５〜１０ｍｍのガラスについて、超音波パルス法により測定した。単位をＧＰａとして表した。

（平均熱膨張係数）
ＪＩＳ Ｒ３１０２（１９９５年）に規定されている方法に従い、示差熱膨張計を用いて測定した。測定温度範囲は５０〜３５０℃で、単位をｐｐｍ／℃として表した。

（比誘電率、誘電正接）
ＪＩＳ Ｒ１６４１（２００７年）に規定されている方法に従い、空洞共振器およびベクトルネットワークアナライザを用いて測定した。測定周波数は空洞共振器の空気の共振周波数である３５ＧＨｚ及び１０ＧＨｚとした。

（ビッカース硬度）
ＪＩＳ Ｒ１６１０（２００３年）に規定されている方法に従い、荷重１００ｇｆにてガラスのビッカース硬度の測定を行った。

（クラック発生荷重）
相対湿度約４０％の大気中でガラス表面に正四角錐状のビッカース圧子（ダイヤモンド圧子）を３０秒間押し込んだときに、圧痕の四隅の全てから外方に向けて亀裂が形成される割合が５０％となる押込荷重をいう。クラック発生荷重は、市販のビッカース硬度試験機によって測定することができる。クラック発生荷重は、１０個以上の圧痕についての平均値とする。

（密度）
泡を含まない約２０ｇのガラス塊の密度をアルキメデス法によって測定し、単位をｇ／ｃｍ^３として表した。

（気孔率）
ガラス基板中に含まれる気泡を光学顕微鏡により観察し、気泡の個数ならびに直径を求めて、単位体積当たりに含まれる気泡の体積を計算することにより求めた。

（透過率）
可視紫外分光光度計を用いて、所定の厚みの鏡面研磨されたガラスの透過率を測定した。透過率は、反射による損失を含んだ外部透過率とし、ガラス厚みを０．３〜０．４ｍｍに換算した値として表した。

（β−ＯＨ値）
上記実施形態に記載の方法で求めた。単位はｍｍ^−１として表した。

（比弾性率）
比弾性率は密度とヤング率の測定を用いて計算により求め、単位はＧＰａ・ｃｍ^３／ｇとして表した。

（失透温度）
白金製皿に粉砕されたガラス粒子を入れ、一定温度に制御された電気炉中で１７時間熱処理を行い、熱処理後の試料の光学顕微鏡観察によって、ガラスの内部に結晶が析出する最高温度と結晶が析出しない最低温度との平均値とした。

表５〜８に示すように、本発明のガラス基板は、熱膨張率とヤング率との積（式２で表される値）が３００以下と小さいため、急激な温度差が発生する場合においても引張り応力が発生しにくい。その結果、急激な温度変化が生じるような環境下での使用が、温度差が発生しやすい加工工程での破損を抑制することができる。

また、本発明のガラス基板は、２０℃、３５ＧＨｚでの比誘電率が１０以下であり、かつ２０℃、３５ＧＨｚでの誘電正接が０．００６以下であることにより、高周波領域での誘電損失が低減できる。

さらに、本発明のガラス基板を用いると、ビッカース硬度が小さいため、軽荷重で加工が可能であり、クラック発生荷重が大きいためマイクロクラックなどの欠点が発生しにくいため高強度の基板が得られる。

本発明を特定の態様を参照して詳細に説明したが、本発明の精神と範囲を離れることなく様々な変更および修正が可能であることは、当業者にとって明らかである。なお、本出願は、２０１８年３月２０日付けで出願された日本特許出願（特願２０１８−５３０８２）に基づいており、その全体が引用により援用される。また、ここに引用されるすべての参照は全体として取り込まれる。

本発明のガラス基板は、高周波信号の誘電損失性に優れており、高い耐熱衝撃性を示す。そのため、当該ガラス基板を用いた回路基板は、高周波信号の伝送損失性に優れ、またレーザー等の熱を用いた加工性にも優れている。

このようなガラス基板および回路基板は、１０ＧＨｚを超えるような高周波信号、特に３０ＧＨｚを超える高周波信号、さらには３５ＧＨｚ以上の高周波信号を扱う高周波電子デバイス全般や、温度変化の大きい環境下で用いられる液晶アンテナ、レーザー等による穴開け加工を伴うデバイス等の部材として非常に有用である。

１ 回路基板
２ ガラス基板
２ａ 第１の主表面
２ｂ 第２の主表面
３ 第１の配線層
４ 第２の配線層

Claims (22)

1. ｛ヤング率（ＧＰａ）×５０〜３５０℃における平均熱膨張係数（ｐｐｍ／℃）｝≦３００（ＧＰａ・ｐｐｍ／℃）の関係を満たし、
   ２０℃、３５ＧＨｚでの比誘電率が１０以下であり、かつ
   ２０℃、３５ＧＨｚでの誘電正接が０．００６以下であるガラス基板。
2. ヤング率が７０ＧＰａ以下である請求項１に記載のガラス基板。
3. ５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が５ｐｐｍ／℃以下である請求項１又は２に記載のガラス基板。
4. ２０℃、１０ＧＨｚでの比誘電率が１０以下であり、かつ２０℃、１０ＧＨｚでの誘電正接が０．００６以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス基板。
5. 主面の面積が１００〜１０００００ｃｍ^２であり、かつ厚さが０．０１〜２ｍｍである請求項１〜４のいずれか１項に記載のガラス基板。
6. 端面の少なくとも一部が面取りされている請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス基板。
7. ビッカース硬度が４００〜５５０である請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス基板。
8. クラック発生荷重が１．９６Ｎ超である請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス基板。
9. 密度が２．５ｇ／ｃｍ^３以下である請求項１〜８のいずれか１項に記載のガラス基板。
10. 主面の表面の少なくとも一部に圧縮応力層を有する請求項１〜９のいずれか１項に記載のガラス基板。
11. 気孔率が０．１％以下である請求項１〜１０のいずれか１項に記載のガラス基板。
12. 波長３５０ｎｍの光の透過率が５０％以上である請求項１〜１１のいずれか１項に記載のガラス基板。
13. β−ＯＨ値が０．０５〜０．８ｍｍ^−１である請求項１〜１２のいずれか１項に記載のガラス基板。
14. ＳｉＯ_２を主成分とし、
    酸化物基準のモル百分率表示で、
    Ａｌ_２Ｏ_３及びＢ_２Ｏ_３を合計で１〜４０％含有し、
    ｛Ａｌ_２Ｏ_３／（Ａｌ_２Ｏ_３＋Ｂ_２Ｏ_３）｝で表される含有量のモル比が０〜０．４５であり、かつ
    アルカリ土類金属酸化物を合計で０．１〜１３％含有する、請求項１〜１３のいずれか１項に記載のガラス基板。
15. 酸化物基準のモル百分率表示で、アルカリ金属酸化物を合計で０．００１〜５％含有する請求項１〜１４のいずれか１項に記載のガラス基板。
16. 前記アルカリ金属酸化物のうち、｛Ｎａ_２Ｏ／（Ｎａ_２Ｏ＋Ｋ_２Ｏ）｝で表される含有量のモル比が０．０１〜０．９９である請求項１５に記載のガラス基板。
17. 酸化物基準のモル百分率表示での含有量が
    （１．０２×ＳｉＯ_２＋３．４２×Ａｌ_２Ｏ_３＋０．７４×Ｂ_２Ｏ_３＋９．１７×ＭｇＯ＋１２．５５×ＣａＯ＋１３．８５×ＳｒＯ＋１４．４４×ＢａＯ＋３１．６１×Ｎａ_２Ｏ＋２０．３５×Ｋ_２Ｏ）≦３００の関係を満たす請求項１〜１６のいずれか１項に記載のガラス基板。
18. 酸化物基準のモル百分率表示で、Ａｌ_２Ｏ_３を０〜１０％及びＢ_２Ｏ_３を９〜３０％含有する請求項１〜１７のいずれか１項に記載のガラス基板。
19. 酸化物基準のモル百分率表示で、ＦｅをＦｅ_２Ｏ_３換算で０〜０．０１２％含有する請求項１〜１８のいずれか１項に記載のガラス基板。
20. 液晶アンテナ又は高周波回路に用いられる請求項１〜１９のいずれか１項に記載のガラス基板。
21. 請求項１〜１９のいずれか１項に記載のガラス基板を有する液晶アンテナ。
22. 請求項１〜１９のいずれか１項に記載のガラス基板を有する高周波デバイス。

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