JPWO2020100834A1 - 高周波デバイス用ガラス基板、液晶アンテナ及び高周波デバイス - Google Patents
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Abstract
本発明は、酸化物基準のモル百分率での含有量が、アルカリ土類金属酸化物：０．１〜１３％、Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３：１〜４０％、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）：０〜０．４５、並びに、Ｓｃ２Ｏ３等の微量成分：０．１〜１．０％、または、ＺｎＯ２＋ＺｒＯ２：１．５〜４．０％、を満たし、ＳｉＯ２を主成分とし、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下である、高周波デバイス用ガラス基板に関する。
Description
本発明は高周波デバイス用ガラス基板、並びに、当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電子機器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。
これらの絶縁基板のうち、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。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。
しかしながら、従来の無アルカリガラス基板は２０ＧＨｚ程度までは誘電損失およびそれに基づく伝送損失の低減に効果を示すものの、それ以上、例えば３０ＧＨｚを超えるような領域では誘電損失の低減に限界がある。そのため、従来の無アルカリガラス基板を用いた回路基板では、３０ＧＨｚを超えるような高周波信号の質や強度等の特性を維持することが困難になる。一方、石英ガラス基板は３０ＧＨｚを超えるような領域においても低誘電損失を維持することができる反面、熱膨張係数が小さすぎることから、電子デバイスを構成する際に他の部材との熱膨張係数差が大きくなりすぎる。これは、電子デバイスの実用性を低下させる要因となる。
特許文献１には、３５ＧＨｚにおいて比誘電率が４．３以下かつ誘電損失が０．００３５以下の無鉛ガラスが開示されている。特許文献１に記載の無鉛ガラスでは、Ｂ２Ｏ３が、誘電率ε、および誘電正接ｔａｎδを低下させる成分であって必須である、とされている。
したがって、３０ＧＨｚを超えるような高周波領域における誘電損失を低減するには、Ｂ２Ｏ３含有量を高くすればよいと考えられる。
したがって、３０ＧＨｚを超えるような高周波領域における誘電損失を低減するには、Ｂ２Ｏ３含有量を高くすればよいと考えられる。
しかしながら、Ｂ２Ｏ３含有量を高くするとガラスの耐酸性が低下する。液晶アンテナ、高周波デバイス等の回路基板の製造工程では、ガラス基板上に配線層を形成する前処理として、酸洗浄が実施される。ガラスの耐酸性が低いと、酸洗浄時に、基板表面が溶解して基板表面の平滑性が損なわれ、これにより基板表面に形成される膜の密着性が低下するおそれがある。また、溶出物が基板表面に付着するおそれもある。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るおそれがある。
また、高周波デバイスに用いられるガラス基板は、ガラスの均一性が高いことが求められる。ガラスの均一性が低いと、ガラス基板を酸で洗浄した際に基板表面に局所的な凹凸が生じ、基板表面の平滑性が損なわれる。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る。
本発明は、高周波域の誘電正接が低く、ガラスの均一性が高いためガラス基板の白濁が起りにくく、耐酸性に優れた高周波デバイス用ガラス基板の提供を目的とする。
本発明者らは、鋭意検討した結果、下記構成を採用することにより、上記目的が達成されることを見出した。
（１）酸化物基準のモル百分率で、アルカリ土類金属酸化物を合計含有量として０．１〜１３％含有し、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を合計含有量として１〜４０％含有し、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比が０〜０．４５であり、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、Ｇａ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、およびＬｕ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種を合計含有量として０．１〜１．０％含有し、ＳｉＯ２を主成分とするガラス基板であり、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下である、高周波デバイス用ガラス基板。
（２）酸化物基準のモル百分率で、ＺｒＯ２を０．２５〜１．０％含有する、（１）に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（３）酸化物基準のモル百分率で、Ｙ２Ｏ３を０．１〜０．５％含有する、（１）または（２）に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（４）酸化物基準のモル百分率で、アルカリ土類金属酸化物を合計含有量として０．１〜１３％含有し、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を合計含有量として１〜４０％含有し、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比が０〜０．４５であり、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２少なくとも一方を合計含有量として１．５〜４．０％含有し、ＳｉＯ２を主成分とするガラス基板であり、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下である、高周波デバイス用ガラス基板。
（５）前記ガラス基板の少なくとも一方の主表面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが１．５ｎｍ以下である、前記（１）〜（４）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（６）酸化物基準のモル百分率で、アルカリ金属酸化物を合計含有量として０．００１〜５％の範囲で含有し、前記アルカリ金属酸化物のうちＮａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）で表される含有量のモル比が０．０１〜０．９９である、前記（１）〜（５）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（７）Ｆｅ２Ｏ３換算でＦｅを０．００５〜０．１２％含有する、前記（１）〜（６）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（８）ＳｎＯ２換算でＳｎを０．２５％以下含有する、前記（１）〜（７）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（９）失透温度が１４００℃以下である、前記（１）〜（８）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（１０）ガラス粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２が１７００℃以下である、前記（１）〜（９）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（１１）前記（１）〜（１０）のいずれか１に記載のガラス基板を有する液晶アンテナ。
（１２）前記（１）〜（１０）のいずれか１に記載のガラス基板を有する高周波デバイス。
（１）酸化物基準のモル百分率で、アルカリ土類金属酸化物を合計含有量として０．１〜１３％含有し、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を合計含有量として１〜４０％含有し、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比が０〜０．４５であり、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、Ｇａ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、およびＬｕ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種を合計含有量として０．１〜１．０％含有し、ＳｉＯ２を主成分とするガラス基板であり、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下である、高周波デバイス用ガラス基板。
（２）酸化物基準のモル百分率で、ＺｒＯ２を０．２５〜１．０％含有する、（１）に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（３）酸化物基準のモル百分率で、Ｙ２Ｏ３を０．１〜０．５％含有する、（１）または（２）に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（４）酸化物基準のモル百分率で、アルカリ土類金属酸化物を合計含有量として０．１〜１３％含有し、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を合計含有量として１〜４０％含有し、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比が０〜０．４５であり、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２少なくとも一方を合計含有量として１．５〜４．０％含有し、ＳｉＯ２を主成分とするガラス基板であり、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下である、高周波デバイス用ガラス基板。
（５）前記ガラス基板の少なくとも一方の主表面の表面粗さは、算術平均粗さＲａが１．５ｎｍ以下である、前記（１）〜（４）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（６）酸化物基準のモル百分率で、アルカリ金属酸化物を合計含有量として０．００１〜５％の範囲で含有し、前記アルカリ金属酸化物のうちＮａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）で表される含有量のモル比が０．０１〜０．９９である、前記（１）〜（５）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（７）Ｆｅ２Ｏ３換算でＦｅを０．００５〜０．１２％含有する、前記（１）〜（６）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（８）ＳｎＯ２換算でＳｎを０．２５％以下含有する、前記（１）〜（７）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（９）失透温度が１４００℃以下である、前記（１）〜（８）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（１０）ガラス粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２が１７００℃以下である、前記（１）〜（９）のいずれか１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
（１１）前記（１）〜（１０）のいずれか１に記載のガラス基板を有する液晶アンテナ。
（１２）前記（１）〜（１０）のいずれか１に記載のガラス基板を有する高周波デバイス。
本発明の高周波デバイス用ガラス基板によれば、高周波信号の誘電損失を低減できる。そのようなガラス基板を用いた回路基板によれば、高周波信号の伝送損失を低減でき、実用的な電子デバイス等の高周波デバイスを提供できる。
本発明の高周波デバイス用ガラス基板は耐酸性に優れている。そのため、液晶アンテナ、高周波デバイス等の回路基板の製造工程でガラス基板を酸洗浄した際に、基板表面が溶解して基板表面の平滑性が損なわれたり、溶出物が基板表面に付着するおそれがない。そのため、基板表面に形成される膜の密着性低下を防止できる。また、導体損失が大きくなることを防止できる。
また、本発明の高周波デバイス用ガラス基板は、ガラスの均一性が高い。そのため、ガラス基板を酸洗浄した際に、基板表面に局所的な凹凸が生じることが防止されている。これによっても、高周波信号の伝送損失を低減できる。
本発明の高周波デバイス用ガラス基板は耐酸性に優れている。そのため、液晶アンテナ、高周波デバイス等の回路基板の製造工程でガラス基板を酸洗浄した際に、基板表面が溶解して基板表面の平滑性が損なわれたり、溶出物が基板表面に付着するおそれがない。そのため、基板表面に形成される膜の密着性低下を防止できる。また、導体損失が大きくなることを防止できる。
また、本発明の高周波デバイス用ガラス基板は、ガラスの均一性が高い。そのため、ガラス基板を酸洗浄した際に、基板表面に局所的な凹凸が生じることが防止されている。これによっても、高周波信号の伝送損失を低減できる。
以下、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明において、「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値および最大値として含む範囲を示す。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（モル％）を示す。なお、本明細書における「高周波」とは、１０ＧＨｚ以上、好ましくは３０ＧＨｚより大きく、より好ましくは３５ＧＨｚ以上とする。
図１は、本発明の実施形態の高周波デバイス周囲路基板を示している。図１に示す回路基板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、例えば鋼、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、銅等の金属、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、例えば導体ペース卜を用いた印刷法、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できる。
ガラス基板２は、本発明の実施形態の高周波デバイス用ガラス基板からなり、３５ＧＨｚにおける誘電正接（ｔａｎδ）が０．００７以下という特性を有する。ガラス基板２の３５ＧＨｚにおける比誘電率は１０以下が好ましい。ガラス基板２の３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下であることによって、３０ＧＨｚを超えるような高周波領域での誘電損失を低減できる。ガラス基板２の３５ＧＨｚにおける比誘電率が１０以下であることによっても、高周波領域での誘電損失を低減できる。ガラス基板２の３５ＧＨｚにおける誘電正接は、０．００５以下がより好ましく、０．００３以下がさらに好ましい。ガラス基板２の３５ＧＨｚにおける比誘電率は７以下がより好ましく、６以下がさらに好ましく、５以下が特に好ましい。
さらに、ガラス基板２の第１および第２の配線層３、４が形成される主表面２ａ、２ｂの表面粗さは、算術平均粗さＲａが１．５ｎｍ以下が好ましい。ガラス基板２の第１および第２の配線層３、４が形成される主表面２ａ、２ｂの算術平均粗さＲａが１．５ｎｍ以下であることによって、３０ＧＨｚを超えるような高周波領域で第１および第２の配線層３、４に表皮効果が生じた場合においても、第１および第２の配線層３、４の表皮抵抗を低下でき、これにより導体損失が低減される。ガラス基板２の主表面２ａ、２ｂ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。ガラス基板２の主表面とは、配線層が形成される表面を指すものである。一方の主表面に配線層が形成される場合、かかる配線層が形成される側の一方の主表面の算術平均粗さＲａの値が１．５ｎｍ以下を満たせばよい。なお、本明細書における表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）に準拠して得られた値を意味する。
ガラス基板２の主表面２ａ、２ｂの表面粗さは、必要に応じてガラス基板２の表面の研磨処理等により実現できる。ガラス基板２の表面の研磨処理には、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研磨、研磨剤と酸性またはアルカリ性の分散媒とを含む研磨スラリー、および研磨パッドを用いた研磨、酸性またはアルカリ性のエッチング液を用いた研磨等を適用できる。これら研磨処理は、ガラス基板２の素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、ガラス基板２の端面は、プロセス流動中に端面を起因とするガラス基板２の割れ、クラック、欠けを防止するため、面取りすることが好ましい。面取りの形態は、Ｃ面取り、Ｒ面取り、糸面取り等のいずれであってもよい。
このようなガラス基板２の使用により、回路基板１の３５ＧＨｚにおける伝送損失を低減でき、好ましくは１ｄＢ／ｃｍ以下まで低減できる。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２および回路基板１を提供できる。すなわち、そのような高周波信号を扱う高周波デバイスの特性や品質を向上できる。回路基板１の３５ＧＨｚにおける伝送損失は、０．５ｄＢ／ｃｍ以下がより好ましい。
上述したような誘電正接等の誘電特性を有し、耐酸性に優れたガラス基板２は、ＳｉＯ２を主成分であるネットワーク形成物質とするガラス基板において、以下に示す条件（１）、条件（２）および条件（３）を満たすと実現できる。ここで、ガラス基板２は、原料組成物を溶融および硬化して形成する。ガラス基板２の製造方法は、特に限定されず、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できる。
ここで、本明細書におけるガラスとは、その定義より非晶質であり、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品化ガラスや、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、非晶質であるガラスは、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で確認できる。
また、本明細書における「ＳｉＯ２を主成分」とは、酸化物基準のモル％における成分の割合において、ＳｉＯ２の含有量が最大であることを意味する。
条件（１）：ガラス基板２は、アルカリ土類金属酸化物を合計含有量として０．１〜１３％含有する。
条件（１）において、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が１３％以下であれば、ガラス基板２の誘電損失を低くできる。アルカリ土類金属酸化物の合計含有量は、１１％以下がより好ましく、１０％以下がさらに好ましく、８％以下が特に好ましく、６％以下が最も好ましい。また、アルカリ土類金属酸化物の合計含有量が０．１％以上であれば、ガラスの溶解性を良好に保つことができる。アルカリ土類金属酸化物の合計含有量は、１％以上がより好ましく、３％以上がさらに好ましく、４％以上が特に好ましく、５％以上が最も好ましい。
ＭｇＯは、比重を上げずにヤング率を上げる成分である。つまり、ＭｇＯは、比弾性率を高くする成分であり、それによりたわみの問題を軽減でき、破壊靭性値を向上させてガラス強度を上げる。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を含有する場合の含有量は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。ＭｇＯの含有量が０．１％以上であれば、ＭｇＯを含有させる効果が十分得られ、かつ熱膨張係数が低くなりすぎるのを抑えられる。ＭｇＯの含有量は１３％以下が好ましく、１２％以下がより好ましく、１１％以下がさらに好ましく、１０％以下がよりさらに好ましく、９％以下がことさらに好ましく、８％以下がなおさらに好ましく、７％以下が特に好ましい。ＭｇＯの含有量が１３％以下であれば、失透温度の上昇を抑えられる。
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を含有する場合の含有量は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。ＣａＯが０．１％以上であれば、ＣａＯを含有させる効果が十分に得られる。また、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く、７％以下がよりさらに好ましく、６％以下がことさらに好ましく、５．５％以下が特に好ましく、５％以下が最も好ましい。ＣａＯの含有量が１３％以下であれば、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。
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を含有する場合の含有量は０．１％以上が好ましく、０．５％以上がより好ましく、１．０％以上がさらに好ましく、１．５％以上がさらに好ましく、２％以上が特に好ましい。ＳｒＯの含有量が０．１％以上であれば、ＳｒＯを含有させる効果が十分得られる。また、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。ＳｒＯの含有量が１３％以下であれば、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のも抑えられる。
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％以下がより好ましく、３％以下がさらに好ましく、実質的に含有しないことが特に好ましい。
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する。本発明において、ＢａＯを実質的に含有しないとは、例えば０．３％以下である。
条件（２）：ガラス基板２は、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を合計含有量として１〜４０％含有し、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比が０〜０．４５である。
条件（２）において、Ａｌ２Ｏ３は必須ではないが、耐候性の向上、ガラスの分相性の抑制、熱膨張係数の低下等に効果を発揮する成分である。Ａｌ２Ｏ３を含有する場合には、その含有量は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、６％以上がよりさらに好ましく、７％以上がことさらに好ましく、８％以上が特に好ましい。また、その含有量は、１５％以下が好ましく、１３％以下がより好ましく、１１％以下がさらに好ましく、１０％以上が特に好ましい。
Ｂ２Ｏ３はガラスの溶解反応性の向上、失透温度の低下等に効果を発揮する成分である。その含有量は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く、９％以上がことさらに好ましく、１１％以上がなおさらに好ましく、１３％以上がよりいっそう好ましく、１５％以上がさらにいっそう好ましく、１７％以上がなおいっそう好ましく、１７．５％以上がまたいっそう好ましく、１８％以上が殊に好ましく、１８．５％以上がより殊に好ましく、１９％以上がさらになお好ましく、１９．５％以上が特に好ましく、２０％以上が最も好ましい。また、含有量は、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％以下が特に好ましい。
Ｂ２Ｏ３はガラスの溶解反応性の向上、失透温度の低下等に効果を発揮する成分である。その含有量は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く、９％以上がことさらに好ましく、１１％以上がなおさらに好ましく、１３％以上がよりいっそう好ましく、１５％以上がさらにいっそう好ましく、１７％以上がなおいっそう好ましく、１７．５％以上がまたいっそう好ましく、１８％以上が殊に好ましく、１８．５％以上がより殊に好ましく、１９％以上がさらになお好ましく、１９．５％以上が特に好ましく、２０％以上が最も好ましい。また、含有量は、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％以下が特に好ましい。
条件（２）において、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比が０．４５以下であると、ガラス基板２の誘電損失を低くできる。Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比は、０であってもよい。Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比は０．４以下がより好ましく、０．３以下がさらに好ましく、０．２８以下がよりさらに好ましく、０．２５以下がことさらに好ましく、０．２３以下がなおさらに好ましく、０．２以下が特に好ましい。Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比は０．０１以上が好ましく、０．０１以上が好ましく、０．０２以上がより好ましく、０．０３以上がさらに好ましく、０．０４以上がよりさらに好ましく、０．０５以上がことさらに好ましく、０．０６以上がなおさらに好ましく、０．０７以上がよりいっそう好ましく、０．０８以上がさらにいっそう好ましく、０．０９以上が特に好ましい。
Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３の合計含有量（Ａｌ２Ｏ３の含有量が０の場合を含む）が１％以上であると、ガラスの溶解性等を高められる。Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３の合計含有量は、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く、９％以上がことさらに好ましく、１１％以上がなおさらに好ましく、１３％以上がよりいっそう好ましく、１５％以上がさらにいっそう好ましく、１７％以上がなおいっそう好ましく、１９％以上がまたいっそう好ましく、２１％以上が殊に好ましく、２３％以上がより殊に好ましく、２５％以上がさらに殊に好ましく、２６％以上がなお殊に好ましく、２７％以上がさらになお好ましく、２８％以上が特に好ましく、２９％以上が最も好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３の合計含有量（Ａｌ２Ｏ３の含有量が０の場合を含む）が４０％以下であると、ガラスの溶解性等を維持しつつ、ガラス基板２の誘電損失を低くできる。Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３の合計含有量は、３７％以下がより好ましく、３５％以下がさらに好ましく、３３％以下が特に好ましい。
Ａｌ２Ｏ３の含有量が１５％以下であれば、ガラスの溶解性等が良好である。Ａｌ２Ｏ３の含有量は１４％以下がより好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量は０．５％以上がより好ましい。
Ｂ２Ｏ３の含有量が３０％以下であれば、歪点を良好にできる。Ｂ２Ｏ３の含有量は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％以下がことさらに好ましく、２１％以下がなおさらに好ましく、１９％以下がよりいっそう好ましく、１８％以下が特に好ましく、１７％以下が最も好ましい。また、Ｂ２Ｏ３の含有量が９％以上であれば、溶解性が向上する。Ｂ２Ｏ３の含有量は１３％以上がより好ましく、１５％以上がさらに好ましい。
Ｂ２Ｏ３の含有量が３０％以下であれば、歪点を良好にできる。Ｂ２Ｏ３の含有量は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％以下がことさらに好ましく、２１％以下がなおさらに好ましく、１９％以下がよりいっそう好ましく、１８％以下が特に好ましく、１７％以下が最も好ましい。また、Ｂ２Ｏ３の含有量が９％以上であれば、溶解性が向上する。Ｂ２Ｏ３の含有量は１３％以上がより好ましく、１５％以上がさらに好ましい。
条件（１）、条件（２）を満たすと、ガラス基板２の３５ＧＨｚにおける誘電正接を０．００７以下にできる。
但し、Ｂ２Ｏ３含有量が高くなると、ガラスの耐酸性が低下する。ガラス基板２は、条件（３）として、条件（３Ａ）または条件（３Ｂ）を満たすと、ガラスの耐酸性が向上する。
但し、Ｂ２Ｏ３含有量が高くなると、ガラスの耐酸性が低下する。ガラス基板２は、条件（３）として、条件（３Ａ）または条件（３Ｂ）を満たすと、ガラスの耐酸性が向上する。
条件（３Ａ）：ガラス基板２は、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、Ｇａ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、およびＬｕ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種（以下、「微量成分」と言う場合がある。）を合計含有量で０．１〜１．０％含有する。
条件（３Ａ）において、微量成分を合計含有量で０．１％以上含有することにより、ガラスの耐酸性が向上する。但し、微量成分の含有量が多すぎると、ガラスの均一性が低下し、分相が起こりやすくなるので、合計含有量で１．０％以下含有する。
条件（３Ａ）において、上記した微量成分を１種のみ含有してもよく、２種以上含有してもよい。また、条件（３Ａ）において、上記した微量成分のうち、いずれを含有してもよいが、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、およびＬａ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種を含むことが好ましく、Ｙ２Ｏ３およびＺｒＯ２の少なくとも一方を含むことがより好ましい。
上記した微量成分の含有量の好適範囲は各々異なる。例えば、ＺｒＯ２の場合の含有量は、０．２５〜１．０％が好ましく、０．３〜１．０％がより好ましい。Ｙ２Ｏ３の場合の含有量は、０．１〜０．５％が好ましい。
上記した微量成分の含有量の好適範囲は各々異なる。例えば、ＺｒＯ２の場合の含有量は、０．２５〜１．０％が好ましく、０．３〜１．０％がより好ましい。Ｙ２Ｏ３の場合の含有量は、０．１〜０．５％が好ましい。
なお、上記の微量成分のうち、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２については、これらのみを含有する場合、すなわち、上記の微量成分として、ＺｎＯ２のみを含有する場合、ＺｒＯ２のみを含有する場合、または、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２のみを含有する場合は、下記条件（３Ｂ）に示すように、その含有量を１．０％よりも高くすることも可能である。
条件（３Ｂ）：ガラス基板２は、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２の少なくとも一方を合計含有量で１．５〜４．０％含有する。
条件（３Ｂ）：ガラス基板２は、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２の少なくとも一方を合計含有量で１．５〜４．０％含有する。
条件（３Ｂ）において、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２の少なくとも一方を合計含有量で１．５％以上含有することにより、ガラスの耐酸性が向上する。但し、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２の少なくとも一方の合計含有量が多すぎると、ガラスの均一性が低下し、分相が起こりやすくなるので、合計含有量で４．０％以下含有する。
条件（３Ｂ）において、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２のうち、一方のみ含有してもよく、両方を含有してもよい。
ガラス基板２は、さらに、条件（４）を満足することが、３０ＧＨｚを超えるような高周波領域での誘電損失を低減する上で好ましい。
条件（４）：ガラス基板２は、アルカリ金属酸化物を合計含有量として０．００１〜５％含有し、アルカリ金属酸化物のうちＮａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）で表される含有量のモル比が０．０１〜０．９９である。
条件（４）に関しては、ＳｉＯ２を主成分とするガラス基板２のアルカリ金属酸化物の合計含有量が５％以下であることにより、ガラス基板２の誘電損失を低くできる。また、アルカリ金属酸化物の合計含有量が０．００１％以上であることにより、過剰な原料精製を必要とせず、実用的なガラスの溶融性およびガラス基板２の生産性が得られると共に、ガラス基板２の熱膨張係数を調整できる。ガラス基板２に含まれるアルカリ金属酸化物としては、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｃｓ２Ｏが挙げられるが、特にＮａ２ＯおよびＫ２Ｏが重要となるため、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合計含有量が０．００１〜５％が好ましい。アルカリ金属酸化物の合計含有量は、３％以下がより好ましく、２．５％以下がさらに好ましく、２％以下がよりさらに好ましく、１．５％以下がことさらに好ましく、１％以下がなおさらに好ましく、０．５％以下がいっそう好ましく、０．２％以下がよりいっそう好ましく、０．１％以下がさらになお好ましく、０．０５％以下が特に好ましい。アルカリ金属酸化物の合計含有量は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％以上が特に好ましい。
さらに、ＳｉＯ２を主成分とするガラス基板２にＮａ２ＯとＫ２Ｏを共存させることで、言い換えるとＮａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）で表される含有量のモル比が０．０１〜０．９９であることで、アルカリ成分の移動が抑えられるため、ガラス基板２の誘電損失を低くできる。Ｎａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）で表される含有量のモル比は、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以下が特に好ましい。Ｎａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）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く、０．２以上がことさらに好ましく、０．３以上がよりさらに好ましく、０．４以上がなおさらに好ましく、０．５以上がいっそう好ましく、０．６以上がよりいっそう好ましく、０．７以上がさらにいっそう好ましく、０．７５以上がさらになお好ましく、０．８以上が特に好ましい。
ガラス基板２の構成成分のうち、主成分であるネットワーク形成物質としてのＳｉＯ２の含有量は、４０〜７５％が好ましい。ＳｉＯ２の含有量が４０％以上であれば、ガラス形成能や耐候性を良好にでき、また失透を抑制できる。ＳｉＯ２の含有量は４５％以上がより好ましく、５０％以上がさらに好ましく、５５％以上が特に好ましい。また、ＳｉＯ２の含有量が７５％以下であれば、ガラスの溶解性を良好にできる。ＳｉＯ２の含有量は７４％以下がより好ましく、７３％以下がさらに好ましく、７２％以下が特に好ましい。
ガラス基板２は、上記した各成分以外に任意成分として、Ｆｅ２Ｏ３、ＳｎＯ２を含んでもよい。
Ｆｅ２Ｏ３は、ガラス基板２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Ｆｅ２Ｏ３換算でのＦｅの含有量として０．１２％以下含有できる。上記したＦｅの含有量が０．１２％以下であれば、ガラス基板２の誘電損失を低くでき、紫外線透過率を維持できるため好ましい。紫外線透過率（例えば、波長３００ｎｍ、または、波長３５０ｎｍ）の向上のために、Ｆｅの含有量は０．０３％以下がより好ましく、０．０２％以下がさらに好ましく、０．０１５％以下がよりさらに好ましく、０．０１３％以下がことさらに好ましく、０．０１２％以下がなおさらに好ましく、０．０１１％以下がいっそう好ましく、０．００９％以下がよりいっそう好ましく、０．００８％以下がさらにいっそう好ましく、０．００７％以下がなおいっそう好ましく、０．００６％以下が殊に好ましく、０．００５％以下がさらに殊に好ましく、０．００４％以下がさらになお好ましく、０．００２％以下が特に好ましい。ガラス基板２の紫外線透過率を高めることによって、高周波デバイス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でき、高周波デバイスの製造性が高まる。
なお、本明細書における紫外線吸収性能や紫外線透過率、紫外線遮蔽能等として記載される紫外線とは、例えば、波長３００ｎｍ、または、波長３５０ｎｍの吸収性能や透過率、遮蔽能等を意味する。
なお、本明細書における紫外線吸収性能や紫外線透過率、紫外線遮蔽能等として記載される紫外線とは、例えば、波長３００ｎｍ、または、波長３５０ｎｍの吸収性能や透過率、遮蔽能等を意味する。
また、ガラス基板２は、必要に応じてＦｅ２Ｏ３換算でのＦｅの含有量として０．００５％以上含有により、紫外線遮蔽能を高くできるため好ましい。ガラスの紫外線遮蔽能を高くしたい場合、Ｆｅの含有量は０．０１％以上がより好ましく、０．０５％以上がさらに好ましい。ガラス基板２の紫外線遮蔽能を高めることで、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２に保護材としての機能を付与できる。
なお、「Ｆｅ２Ｏ３換算でのＦｅの含有量」とは、ガラス基板中に存在するＦｅがすべてＦｅ２Ｏ３の形で存在するものとした場合のＦｅの含有量を意味する。
なお、「Ｆｅ２Ｏ３換算でのＦｅの含有量」とは、ガラス基板中に存在するＦｅがすべてＦｅ２Ｏ３の形で存在するものとした場合のＦｅの含有量を意味する。
ＳｎＯ２は、後述するガラス基板の製造方法の清澄行程で清澄剤として用いられるため、ガラス中に含有しうる。ガラス中のスズ化合物の含有量は、ガラスの母組成の総量１００％に対するＳｎＯ２換算値、すなわちＳｎＯ２換算でのＳｎの含有量は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。
ガラス基板２は、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等にしたがって、電子デバイスに適した熱膨張係数を有する。具体的には、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が３〜１５ｐｐｍ／℃である。このような熱膨張係数を有するガラス基板２によれば、高周波デバイスとして半導体パッケージ等を構成する際に、他部材との熱膨張係数差をより適切に調整できる。
さらに、ガラス基板２は、ヤング率が４０ＧＰａ以上が好ましい。このようなヤング率のガラス基板２によれば、高周波デバイスの製造工程（ウエハプロセス）時にガラス基板２を流動させる際の携み量が抑えられるため、高周波デバイスの製造不良の発生等を抑制できる。ガラス基板２のヤング率は５０ＧＰａ以上がより好ましく、５５ＧＰａ以上がさらに好ましい。また、ガラス基板２は、気孔率が０．１％以下が好ましい。これによって、高周波デバイスを作製した際のノイズ発生等を抑制できる。ガラス基板２の気孔率は０．０１％以下がより好ましく、０．００１％以下がさらに好ましい。
ガラス基板２は、波長６００ｎｍの透過率が６０％以上であると好ましい。透過率がこの条件を満たすと、ガラスの均一性が高く、そのため、ガラス基板を酸洗浄した際に、基板表面に局所的な凹凸が生じることが防止される。これにより、高周波信号の伝送損失を低減できる。
ガラス基板２は、波長６００ｎｍの透過率は７０％以上がより好ましく、７５％以上がさらに好ましく、８０％以上がよりさらにより好ましく、８５％以上が特に好ましい。
ガラス基板２は、ヘイズ値が３５％以下であると好ましい。ガラス基板２のヘイズ値が３５％以下であれば、ガラスの均一性が高く、そのため、ガラス基板を酸洗浄した際に、基板表面に局所的な凹凸が生じることが防止される。これにより、高周波信号の伝送損失を低減できる。ガラス基板２のヘイズ値は３０％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましく、１０％以下がさらにより好ましく、５％以下が特に好ましく、１％以下が最も好ましい。
ガラス基板２の形状は、特に限定されるものではないが、厚さは０．０５〜１ｍｍが好ましく、ガラス基板２の一方の主表面の面積は２２５〜１００００ｃｍ２が好ましい。ガラス基板２の厚さが１ｍｍ以下であるとき、高周波デバイスの薄型化や小型化、さらに生産効率の向上等を図れる。また、紫外線透過率が向上し、デバイスの製造工程で紫外線硬化材料を使用して製造性を高められる。ガラス基板２の厚さは０．５ｍｍ以下がより好ましい。また、ガラス基板２の厚さが０．０５ｍｍ以上であれば、ガラス基板２の流動時における強度等を維持できる。また、紫外線遮蔽能が向上し、紫外線で劣化する樹脂の保護が可能となる。ガラス基板２の厚さは０．１ｍｍ以上がより好ましく、０．２ｍｍ超がさらに好ましい。さらに、実施形態のガラス基板２によれば、上記した厚さで面積が１００００ｃｍ２の基板サイズを提供でき、パネルサイズの大型化等に対応できる。ガラス基板２の面積は３６００ｃｍ２以下がより好ましい。
ガラス基板２は、失透温度が１４００℃以下であると好ましい。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でき、部材寿命が延びる。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。
ガラス基板２は、ガラス粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２が１７００℃以下が好ましい。Ｔ２はガラスの溶解性の目安となる温度であり、Ｔ２が１７００℃以下であると、ガラスを溶解する上で好ましい。より好ましくは１６９０℃以下であり、さらに好ましくは１６８０℃以下、特に好ましくは１６７０℃以下、最も好ましくは１６６０℃以下である。
ガラス基板２は、温度Ｔ２が低いため溶解性に優れる。ガラス基板２は、失透温度が低いため、フロート法による成形性に優れる。
次に、実施形態のガラス基板の製造方法について説明する。実施形態のガラス基板を製造する場合、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経る。あるいは、溶融ガラスをブロック状に成形し、徐冷した後、切断、研磨を経てガラス基板を製造する方法でもよい。
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する場合があるが、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の使用がより好ましい。原料粒度も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。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、Ｆｅの酸化還元度（レドックス［Ｆｅ２＋／（Ｆｅ２＋＋Ｆｅ３＋）］）の溶解条件も適宜調整可能である。
次の清澄工程は、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ＳＯ３やＳｎＯ２を使用できる。ＳＯ３源としては、Ａｌ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから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、ＣａＳＯ４・２Ｈ２Ｏ、ＳｒＳＯ４、およびＢａＳＯ４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等のハロゲンの使用が好ましい。Ｃｌ源としては、Ａｌ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから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、ＳｒＣｌ２・６Ｈ２Ｏ、およびＢａＣｌ２・２Ｈ２Ｏ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、およびＢａから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、ＣａＦ２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。
ＳｎＯ２に代表されるスズ化合物は、ガラス融液中でＯ２ガスを発生する。ガラス融液中では、１４５０℃以上の温度でＳｎＯ２からＳｎＯに還元され、Ｏ２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２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。ＳｎＯ２を清澄剤として用いる場合、原料中に、スズ化合物を、母組成の総量１００％に対してＳｎＯ２換算で、０．０１％以上含むように調製することが好ましい。ＳｎＯ２含有量が０．０１％以上だと、ガラス原料の溶解時における清澄作用が得られ、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。ＳｎＯ２含有量が０．３％以下であれば、ガラスの着色や失透の発生が抑えられるため好ましい。ガラス中のスズ化合物の含有量は、ガラス母組成の総量１００％に対してＳｎＯ２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。
次の成形工程は、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て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）、スリッ卜から流下させるスリッ卜ダウンドロー法等、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。
次に、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、ガラスリボンになるように冷却し、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。
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、誘電損失を低減できれない。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、工程の所要時聞が長くなりすぎて、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＋１７００℃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ｌ０℃／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ｎｄ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ｎｄを前記冷却速度の対数に対してプロッ卜することにより、前記冷却速度に対するｎｄ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ｎｄを、上記測定方法により測定する。得られたｎｄ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、上記検量線より求める。
本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の目的を達成できる範囲での変形や改良等は許容される。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℃〜１７５０℃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できる。
上述した実施形態のガラス基板２を用いた回路基板１は、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できる。実施形態のガラス基板２および回路基板１は、例えば携帯電話機、スマー卜フォン、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、液晶アンテナのようなアンテナ部品等に好適である。
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。なお、例１〜１８が実施例であり、例１９〜２４が比較例である。
［例１〜２４］
表１〜５に示す組成（酸化物基準のモル％表示）を有し、厚さが１．０ｍｍ、形状が５０×５０ｍｍ、主表面の算術平均粗さＲａが１．０ｎｍ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。表１〜５に示す組成を有するガラスが得られるように珪砂等の原料を混合し、１ｋｇのバッチを調合した。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。
なお、表１中、「ＲＯ合計量」とは、アルカリ土類金属酸化物の合計含有量としてＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計を意味し、「Ｒ２Ｏ合計量」とは、アルカリ金属酸化物の合計含有量として、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計を意味する。
表１〜５に示す組成（酸化物基準のモル％表示）を有し、厚さが１．０ｍｍ、形状が５０×５０ｍｍ、主表面の算術平均粗さＲａが１．０ｎｍ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。表１〜５に示す組成を有するガラスが得られるように珪砂等の原料を混合し、１ｋｇのバッチを調合した。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。
なお、表１中、「ＲＯ合計量」とは、アルカリ土類金属酸化物の合計含有量としてＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ及びＢａＯの合計を意味し、「Ｒ２Ｏ合計量」とは、アルカリ金属酸化物の合計含有量として、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏの合計を意味する。
例１〜２４のガラス基板について、ヤング率、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数、１０ＧＨｚ及び３５ＧＨｚにおける比誘電率とそれらの比、１０ＧＨｚ及び３５ＧＨｚにおける誘電正接とそれらの比、密度、比弾性率、Ｔ２、失透温度、耐酸性、ヘイズ値、並びに、波長６００ｎｍの透過率を表６〜１０に示す。なお、ヘイズ値、および波長６００ｎｍの透過率は、ガラスの均一性の指標である。
以下に各物性の測定方法を示す。
（ヤング率）
ＪＩＳ Ｚ２２８０（１９９３年）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）
ＪｌＳ 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１０ＧＨｚもしくは３５ＧＨｚである。
（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た。単位はｇ／ｃｍ３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・ｃｍ３／ｇとして表した。
（Ｔ２）
回転粘度計を用いてガラスの粘度を測定し、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２（単位：℃）を求めた。
（失透温度）
白金製皿に粉砕されたガラス粒子を入れ、１１００℃〜１４００℃の所定温度における一定温度で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。
（耐酸性）
酸水溶液（６ｗｔ％ＨＮＯ３＋５ｗｔ％Ｈ２ＳＯ４、４５℃）にガラス試料を１７０秒浸漬し、単位表面積当たりのガラス成分の溶出量（ｍｇ／ｃｍ２）を評価した。ガラス成分の溶出量が０．０２ｍｇ／ｃｍ２以下であれば耐酸性が良好である。
（ヘイズ値）
ヘイズメータ（メーカ：スガ試験機株式会社、型式：ＨＺ−Ｖ３ Ｈａｚｅｍｅｔｅｒ）を用いてガラスのヘイズ値を測定した。評価するガラスは、板厚が１．０ｍｍｔで、両面を鏡面研磨したガラス板を使用した。ヘイズ値が３５％以下を良品とした。
（透過率）
可視紫外分光光度計（メーカ：日立製作所、型式：Ｕ−４１００ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて、波長６００ｎｍの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て表した。評価するガラスは、板厚が１．０ｍｍｔで、両面を鏡面研磨したガラス板を使用した。波長６００ｎｍの透過率が６０％以上を良品とした。
（ヤング率）
ＪＩＳ Ｚ２２８０（１９９３年）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）
ＪｌＳ 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１０ＧＨｚもしくは３５ＧＨｚである。
（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た。単位はｇ／ｃｍ３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・ｃｍ３／ｇとして表した。
（Ｔ２）
回転粘度計を用いてガラスの粘度を測定し、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２（単位：℃）を求めた。
（失透温度）
白金製皿に粉砕されたガラス粒子を入れ、１１００℃〜１４００℃の所定温度における一定温度で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。
（耐酸性）
酸水溶液（６ｗｔ％ＨＮＯ３＋５ｗｔ％Ｈ２ＳＯ４、４５℃）にガラス試料を１７０秒浸漬し、単位表面積当たりのガラス成分の溶出量（ｍｇ／ｃｍ２）を評価した。ガラス成分の溶出量が０．０２ｍｇ／ｃｍ２以下であれば耐酸性が良好である。
（ヘイズ値）
ヘイズメータ（メーカ：スガ試験機株式会社、型式：ＨＺ−Ｖ３ Ｈａｚｅｍｅｔｅｒ）を用いてガラスのヘイズ値を測定した。評価するガラスは、板厚が１．０ｍｍｔで、両面を鏡面研磨したガラス板を使用した。ヘイズ値が３５％以下を良品とした。
（透過率）
可視紫外分光光度計（メーカ：日立製作所、型式：Ｕ−４１００ Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒ）を用いて、波長６００ｎｍの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て表した。評価するガラスは、板厚が１．０ｍｍｔで、両面を鏡面研磨したガラス板を使用した。波長６００ｎｍの透過率が６０％以上を良品とした。
実施例（例１〜１８）のガラス基板は、いずれも、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下であり、耐酸性、ならびに、ガラスの均一性の指標をなすヘイズ値および波長６００ｎｍの透過率が良好である。微量成分を含まない例１９、例２０は、耐酸性が劣っていた。例２１は、微量成分を含まず、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表されるモル比が０．４５よりも大きく、Ｂ２Ｏ３含有量が少ないため、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７より高く、高周波領域での誘電損失を低減できない。条件（３Ａ）における微量成分の合計含有量が１．０％超の例２２、例２３は、耐酸性が劣っており、ガラスの均一性の指標をなすヘイズ値および透過率が劣っていた。条件（３Ｂ）におけるＺｎＯ２およびＺｒＯ２の合計含有量が４．０％超の例２４は、耐酸性が良好であるが、ガラスの均一性の指標をなすヘイズ値および波長６００ｎｍの透過率が劣っていた。
本発明を詳細に、また特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。本出願は２０１８年１１月１４日出願の日本特許出願（特願２０１８−２１３５２６）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明の高周波デバイス用ガラス基板は、高周波信号の誘電損失を低減できる。このようなガラス基板は、１０ＧＨｚ以上のような高周波信号、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、例えば通信機器のガラス基板、ＳＡＷデバイスおよびＦＢＡＲ等の周波数フィルタ一部品、導波管等のバンドパスフィルターやＳＩＷ（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）部品、レーダ部品、アンテナ部品（特に衛星通信に最適とされる液晶アンテナ）等に有用である。
１：回路基板
２：ガラス基板
２ａ，２ｂ：主表面
３，４：配線層
２：ガラス基板
２ａ，２ｂ：主表面
３，４：配線層
Claims (12)
- 酸化物基準のモル百分率で、アルカリ土類金属酸化物を合計含有量として０．１〜１３％含有し、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を合計含有量として１〜４０％含有し、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比が０〜０．４５であり、Ｓｃ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＺｎＯ２、Ｇａ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、Ｎｂ２Ｏ５、Ｉｎ２Ｏ３、ＴｅＯ２、ＨｆＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＷＯ３、Ｂｉ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、およびＬｕ２Ｏ３からなる群から選択される少なくとも一種を合計含有量として０．１〜１．０％含有し、ＳｉＯ２を主成分とするガラス基板であり、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下である、高周波デバイス用ガラス基板。
- 酸化物基準のモル百分率で、ＺｒＯ２を０．２５〜１．０％含有する、請求項１に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- 酸化物基準のモル百分率で、Ｙ２Ｏ３を０．１〜０．５％含有する、請求項１または２に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- 酸化物基準のモル百分率で、アルカリ土類金属酸化物を合計含有量として０．１〜１３％含有し、Ａｌ２Ｏ３およびＢ２Ｏ３を合計含有量として１〜４０％含有し、Ａｌ２Ｏ３／（Ａｌ２Ｏ３＋Ｂ２Ｏ３）で表される含有量のモル比が０〜０．４５であり、ＺｎＯ２およびＺｒＯ２の少なくとも一方を合計含有量として１．５〜４．０％含有し、ＳｉＯ２を主成分とするガラス基板であり、３５ＧＨｚにおける誘電正接が０．００７以下である、高周波デバイス用ガラス基板。
- 前記ガラス基板の少なくとも一方の主表面の表面粗さは算術平均粗さＲａが１．５ｎｍ以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- 酸化物基準のモル百分率で、アルカリ金属酸化物を合計含有量として０．００１〜５％含有し、前記アルカリ金属酸化物のうちＮａ２Ｏ／（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）で表される含有量のモル比が０．０１〜０．９９である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- Ｆｅ２Ｏ３換算でＦｅを０．００５〜０．１２％含有する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- ＳｎＯ２換算でＳｎを０．２５％以下含有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- 失透温度が１４００℃以下である、請求項１〜８のいずれか一項に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- ガラス粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度Ｔ２が１７００℃以下である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- 請求項１〜１０のいずれか一項に記載のガラス基板を有する液晶アンテナ。
- 請求項１〜１０のいずれか一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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