TWI838602B - 高頻裝置用玻璃基板與高頻裝置用電路基板 - Google Patents
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Abstract
本發明之玻璃基板2按氧化物基準之莫耳百分率計，於0.001～5%之範圍內含有鹼金屬氧化物並且鹼金屬氧化物中Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之莫耳比為0.01～0.99之範圍，且於合計含量1～40%之範圍內含有Al2
O3
及B2
O3
並且Al2
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/(Al2
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＋B2
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)所表示之莫耳比為0～0.45之範圍，且以SiO2
為主成分。玻璃基板2之至少一個主表面之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra之值計為1.5 nm以下，且35 GHz下之介電損耗正切為0.007以下。
Description
本發明係關於一種高頻裝置用玻璃基板與高頻裝置用電路基板。
於如行動電話、智慧型手機、攜帶型資訊終端、Wi-Fi(Wireless Fidelity，無線保真)設備之通訊設備、表面聲波(SAW)裝置、雷達零件、天線零件等電子裝置中，為了實現通訊容量之大容量化或通訊速度之高速化等，正推進信號頻率之高頻化。於此種高頻用途之電子設備所用之電路基板中，一般使用樹脂基板、陶瓷基板、玻璃基板等絕緣基板。對於高頻裝置所用之絕緣基板，為了確保高頻信號之質量或強度等特性，要求減少基於介電損耗或導體損耗等之傳輸損耗。
該等絕緣基板中，樹脂基板就其特性而言剛性較低。因此，於半導體封裝製品需要剛性(強度)之情形時，難以應用樹脂基板。陶瓷基板難以提高表面之平滑性，由此具有起因於基板表面所形成之導體之導體損耗容易變大之難點。另一方面，玻璃基板由於剛性較高，故而具有如下特徵：容易實現封裝之小型化或薄型化等，表面平滑性亦優異，又，作為基板本身容易大型化。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-077769號公報
[專利文獻2]日本專利特開2004-244271號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，先前之無鹼玻璃基板雖然於20 GHz左右以下對介電損耗及基於此之傳輸損耗之減少顯示出效果，但於20 GHz以上、例如超過30 GHz之區域中，介電損耗之減少有限。因此，使用先前之無鹼玻璃基板之電路基板變得難以維持超過30 GHz之高頻信號之質量或強度等特性。另一方面，石英玻璃基板雖然即便於超過30 GHz之區域中亦可維持低介電損耗，但由於熱膨脹係數過小，故而有於構成電子裝置時與其他構件之熱膨脹係數差過於變大之缺點。其會成為降低電子裝置之實用性之因素。
本發明之目的在於提供一種能夠減少高頻信號之介電損耗且可提供實用之電子裝置之高頻裝置用玻璃基板、及使用其之能夠減少高頻信號之傳輸損耗之高頻裝置用電路基板。
[解決問題之技術手段]
本發明之第一形態之高頻裝置用玻璃基板係以SiO2
為主成分之玻璃基板，按氧化物基準之莫耳百分率計，於0.001～5%之範圍內含有鹼金屬氧化物並且上述鹼金屬氧化物中Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之莫耳比為0.01～0.99之範圍，且於合計含量1～40%之範圍內含有Al2
O3
及B2
O3
並且Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之莫耳比為0～0.45之範圍；且上述玻璃基板之至少一個主表面之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra之值計為1.5 nm以下，且35 GHz下之介電損耗正切為0.007以下。
本發明之第二形態之高頻裝置用玻璃基板係以SiO2
為主成分之玻璃基板，按氧化物基準之莫耳百分率計，於0.001～5%之範圍內含有鹼金屬氧化物並且上述鹼金屬氧化物中Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之莫耳比為0.01～0.99之範圍，且於合計含量0.1～13%之範圍內含有鹼土類金屬氧化物；且上述玻璃基板之至少一個主表面之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra之值計為1.5 nm以下，且35 GHz下之介電損耗正切為0.007以下。
本發明之第三形態之高頻裝置用電路基板具備：本發明之第一形態或第二形態之玻璃基板、及形成於上述玻璃基板之上述主表面上之配線層，且35 GHz下之傳輸損耗為1 dB/cm以下。
[發明之效果]
根據本發明之高頻裝置用玻璃基板，可減少高頻信號之介電損耗。根據使用此種玻璃基板之電路基板，可減少高頻信號之傳輸損耗，且可提供實用之電子裝置等高頻裝置。
以下，對本發明之實施形態進行說明。再者，於以下說明中，使用「～」表示之數值範圍表示將「～」之前後所記載之數值分別作為最小值及最大值而包含之範圍。玻璃基板中之各成分之含有率只要無特別說明，則表示氧化物基準之莫耳百分率(莫耳%)。再者，本說明書中之所謂「高頻」係指10 GHz以上，較佳為大於30 GHz，更佳為設為35 GHz以上。
圖1表示本發明之實施形態之高頻裝置用電路基板。圖1所示之電路基板1具備：具有絕緣性之玻璃基板2、形成於玻璃基板2之第1主表面2a之第1配線層3、及形成於玻璃基板2之第2主表面2b之第2配線層4。第1及第2配線層3、4作為傳輸線路之一例而形成微帶(microstrip)線路。第1配線層3構成信號配線，第2配線層4構成接地線。但，第1及第2配線層3、4之構造並不限於此，又，配線層亦可僅形成於玻璃基板2之一個主表面。
第1及第2配線層3、4係由導體所形成之層，其厚度通常為0.1～50 μm左右。形成第1及第2配線層3、4之導體無特別限定，例如可使用銅、金、銀、鋁、鈦、鉻、鉬、鎢、鉑、鎳等金屬、包含至少1種該等金屬之合金或金屬化合物等。第1及第2配線層3、4之構造不限於一層構造，亦可具有例如鈦層與銅層之積層構造之複數層構造。第1及第2配線層3、4之形成方法無特別限定，例如可應用使用導電膏之印刷法、浸漬法、鍍覆法、蒸鍍法、濺鍍等各種公知之形成方法。
玻璃基板2包含本發明之實施形態之高頻裝置用玻璃基板，且具有35 GHz下之介電損耗正切(tanδ)為0.007以下之特性。玻璃基板2之35 GHz下之相對介電常數較佳為10以下。藉由將玻璃基板2之35 GHz下之介電損耗正切設為0.007以下，可減少超過30 GHz之高頻區域中之介電損耗。藉由將玻璃基板2之35 GHz下之相對介電常數設為10以下，亦可減少高頻區域中之介電損耗。玻璃基板2之35 GHz下之介電損耗正切更佳為0.005以下，進而較佳為0.003以下。玻璃基板2之相對介電常數更佳為7以下，進而較佳為6以下，尤佳為5以下。
進而，玻璃基板2之供形成第1及第2配線層3、4之主表面2a、2b之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra之值計設為1.5 nm以下。藉由將玻璃基板2之供形成第1及第2配線層3、4之主表面2a、2b之算術平均粗糙度Ra設為1.5 nm以下，而即便於在超過30 GHz之高頻區域中第1及第2配線層3、4產生集膚效應(skin effect)之情形時，亦可降低第1及第2配線層3、4之表面阻力，藉此減少導體損耗。玻璃基板2之主表面2a、2b之算術平均粗糙度Ra更佳為1.0 nm以下，進而較佳為0.5 nm以下。所謂玻璃基板2之主表面係指供形成配線層之表面。於在一個主表面形成配線層之情形時，只要一個主表面之算術平均粗糙度Ra之值滿足1.5 nm以下即可。再者，本說明書中之表面粗糙度Ra意指依據JIS B0601(2001年)而得之值。
玻璃基板2之主表面2a、2b之表面粗糙度可視需要藉由對玻璃基板2之表面實施研磨處理等而實現。關於玻璃基板2之表面之研磨處理，例如可應用：使用以氧化鈰或膠體氧化矽等為主成分之研磨劑、及研磨墊之機械研磨；使用研磨劑、以酸性液或鹼性液為分散介質之研磨漿料、及研磨墊之化學機械研磨；將酸性液或鹼性液用作蝕刻液之化學研磨等。該等研磨處理根據成為玻璃基板2之素材之玻璃板之表面粗糙度而應用，例如亦可將預研磨與精研磨組合而應用。又，為了防止製程流動中以端面為起因之玻璃基板2之破裂、龜裂、缺損，玻璃基板2之端面較佳為進行倒角。倒角之形態可為C倒角、R倒角、微倒角等之任一者。
藉由使用此種玻璃基板2，可減少電路基板1之35 GHz下之傳輸損耗，具體而言可減少至1 dB/cm以下。因此，得以維持高頻信號、尤其是超過30 GHz之高頻信號、進而35 GHz以上之高頻信號之質量或強度等特性，故而可提供對處理此種高頻信號之高頻裝置而言適宜之玻璃基板2及電路基板1。即，可提高處理此種高頻信號之高頻裝置之特性或品質。電路基板1之35 GHz下之傳輸損耗更佳為0.5 dB/cm以下。
具有如上所述之介電損耗正切等介電特性之玻璃基板2可藉由於將SiO2
設為作為主成分之網絡形成物質之玻璃基板中，滿足以下所示之條件(1)與條件(2)、條件(1)與條件(3)、或條件(1)、條件(2)及條件(3)而實現。此處，玻璃基板2係藉由使原料組合物熔融及硬化而形成者。玻璃基板2之製造方法無特別限定，可應用將通常之熔融玻璃藉由浮式法成形為特定板厚，於緩冷後切斷成所需形狀而獲得板玻璃之方法等。
此處，本說明書中之所謂玻璃，自其定義而言為非晶質，表示顯示玻璃轉移之固體。不包括作為玻璃與結晶體之混合物之結晶化玻璃、或含有晶質填料之玻璃燒結體。再者，關於是否僅由非晶質所構成，例如可藉由進行X射線繞射測定而未確認到明確之繞射峰而確認。
又，本說明書中之所謂「以SiO2
為主成分」意指於按氧化物基準之莫耳%計之成分之比率中，SiO2
之含量最大。
條件(1)：玻璃基板2於合計含量0.001～5%之範圍內含有鹼金屬氧化物，並且鹼金屬氧化物中Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之莫耳比為0.01～0.99之範圍。
條件(2)：玻璃基板2於合計含量1～40%之範圍內含有Al2
O3
及B2
O3
，並且Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之莫耳比為0～0.45之範圍。
條件(3)：玻璃基板2於合計含量0.1～13%之範圍內含有鹼土類金屬氧化物。
關於條件(1)，藉由將以SiO2
為主成分之玻璃基板2之鹼金屬氧化物之含量設為5%以下，可提高玻璃基板2之低介電損耗性。又，藉由將鹼金屬氧化物之含量設為0.001%以上，無需過度之原料精製，可獲得實用之玻璃之熔融性及玻璃基板2之生產性，並且可調整玻璃基板2之熱膨脹係數。作為玻璃基板2中所含之鹼金屬氧化物，可列舉Li2
O、Na2
O、K2
O、Rb2
O、Cs2
O，尤其是Na2
O及K2
O變得重要，故而較佳為Na2
O及K2
O之合計含量為0.001～5%之範圍。鹼金屬氧化物之含量較佳為3%以下，更佳為1%以下，進而較佳為0.2%以下，進而較佳為0.1%以下，尤其理想為0.05%以下。鹼金屬氧化物之含量更佳為0.002%以上，進而較佳為0.003%以上，尤佳為0.005%以上。
進而，藉由於以SiO2
為主成分之玻璃狀物質中使Na2
O與K2
O共存，換言之藉由將Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之莫耳比設為0.01～0.99之範圍，可抑制鹼性成分之遷移，故而可提高玻璃基板2之低介電損耗性。Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之莫耳比更佳為0.98以下，進而較佳為0.95以下，尤佳為0.9以下。Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之莫耳比更佳為0.02以上，進而較佳為0.05以上，尤佳為0.1以上。
除上述規定鹼金屬氧化物之量或比率之條件(1)以外，藉由亦滿足條件(2)之Al2
O3
及B2
O3
之量或比率、條件(3)之鹼土類金屬氧化物之量、或條件(2)與條件(3)，可將玻璃基板2之35 GHz下之介電損耗正切設為0.007以下。於條件(2)中，Al2
O3
雖然非必需，但為對耐候性之提高、玻璃之分相性之抑制、熱膨脹係數之降低等發揮效果之成分，其含量較佳為0～15%之範圍。B2
O3
為對玻璃之熔解反應性之提高、失透溫度之降低等發揮效果之成分，其含量較佳為9～30%之範圍。
於條件(2)中，若Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之莫耳比為0.45以下，則可提高玻璃基板2之低介電損耗性。Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之莫耳比亦可為0。Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之莫耳比更佳為0.4以下，進而較佳為0.3以下。Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之莫耳比較佳為0.01以上，更佳為0.05以上。
若Al2
O3
及B2
O3
之合計含量(包括Al2
O3
之含量為0之情形)為1%以上，則可提高玻璃之熔解性等。Al2
O3
及B2
O3
之合計含量更佳為3%以上，進而較佳為5%以上，尤佳為7%以上。又，若Al2
O3
及B2
O3
之合計含量(包括Al2
O3
之含量為0之情形)為40%以下，則可一面維持玻璃之熔解性等，一面提高玻璃基板2之低介電損耗性。Al2
O3
及B2
O3
之合計含量更佳為37%以下，進而較佳為35%以下，尤佳為33%以下。
若Al2
O3
之含量為15%以下，則可使玻璃之熔解性等變得良好。Al2
O3
之含量更佳為14%以下。Al2
O3
之含量更佳為0.5%以上。若B2
O3
之含量為30%以下，則可使耐酸性或應變點變得良好。B2
O3
之含量更佳為28%以下，進而較佳為26%以下，尤佳為24%以下，最佳為23%以下。又，若B2
O3
之含量為9%以上，則可提高熔解性。B2
O3
之含量更佳為13%以上，進而較佳為16%以上。
於條件(3)中，作為鹼土類金屬氧化物，可列舉MgO、CaO、SrO、BaO，該等均作為提高玻璃之熔解反應性之成分而發揮作用。若此種鹼土類金屬氧化物之合計含量為13%以下，則可提高玻璃基板2之低介電損耗性。鹼土類金屬氧化物之合計含量更佳為11%以下，進而較佳為10%以下，尤佳為8%以下，最佳為6%以下。又，若鹼土類金屬氧化物之合計含量為0.1%以上，則可保持玻璃之熔解性良好。鹼土類金屬氧化物之合計含量更佳為3%以上，進而較佳為5%以上。
MgO雖然非必需成分，但為不增加比重而提高楊氏模數之成分。即，MgO為能夠提高比彈性模數之成分，藉此可減輕彎曲問題，可提高破裂韌性值而增強玻璃強度。又，MgO為亦提高熔解性之成分。MgO雖然非必需成分，但MgO之含量較佳為0.1%以上，更佳為1%以上，進而較佳為3%以上。若MgO之含量為0.1%以上，則可充分獲得含有MgO之效果，且可抑制熱膨脹係數過於變低。MgO之含量較佳為13%以下，更佳為11%以下，進而較佳為9%以下。若MgO之含量為13%以下，則可抑制失透溫度之上升。
CaO係於鹼土類金屬中僅次於MgO具有提高比彈性模數且不過大地降低應變點之特徵，且與MgO同樣地亦提高熔解性之成分。進而為亦具有與MgO相比不易增高失透溫度之特徵之成分。CaO雖然非必需成分，但CaO之含量較佳為0.1%以上，更佳為1%以上，進而較佳為3%以上。若CaO為0.1%以上，則可充分獲得含有CaO之效果。又，CaO之含量較佳為13%以下，更佳為10%以下，進而較佳為8%以下。若CaO之含量為13%以下，則平均熱膨脹係數不會過於變高，且可抑制失透溫度之上升而防止玻璃之製造時之失透。
SrO係不使玻璃之失透溫度上升而提高熔解性之成分。SrO雖然非必需成分，但SrO之含量較佳為0.1%以上，更佳為0.5%以上，進而較佳為1.0%以上，進而較佳為1.5%以上，尤佳為2%以上。若SrO之含量為0.1%以上，則可充分獲得含有SrO之效果。又，SrO之含量較佳為13%以下，更佳為10%以下，進而較佳為7%以下，尤佳為5%以下。若SrO之含量為13%以下，則亦可不過於增大比重而抑制平均熱膨脹係數過於變高。
BaO雖然非必需成分，但為不使玻璃之失透溫度上升而提高熔解性之成分。但，若較多地含有BaO，則有比重變大，楊氏模數下降，相對介電常數變高，平均熱膨脹係數過於變大之傾向。因此，BaO之含量較佳為10%以下，更佳為8%以下，更佳為5%以下，進而較佳為3%以下，尤佳為實質上不含有。
再者，於本說明書中，所謂「實質上不含有」意指除自原料等混入之不可避免之雜質以外不含有，即不刻意地含有。於本發明中，所謂實質上不含有BaO，係指例如為0.3%以下。
如上所述，除條件(1)以外，藉由亦滿足條件(2)或條件(3)，可將玻璃基板2之35 GHz下之介電損耗正切設為0.007以下，可減少玻璃基板2之介電損耗。為了進一步提高玻璃基板2之低介電損耗性，玻璃基板2更佳為滿足條件(1)、條件(2)、及條件(3)之全部。
玻璃基板2之構成成分中，作為主成分即網絡形成物質之SiO2
之含量較佳為40～75%之範圍。若SiO2
之含量為40%以上，則可使玻璃形成能力或耐候性變得良好，又可抑制失透。SiO2
之含量更佳為45%以上，進而較佳為50%以上，尤佳為55%以上。又，若SiO2
之含量為75%以下，則可使玻璃之熔解性變得良好。SiO2
之含量更佳為74%以下，進而較佳為73%以下，尤佳為72%以下。
玻璃基板2亦可除上述各成分以外包含Fe2
O3
、TiO2
、ZrO2
、ZnO、Ta2
O5
、WO3
、Y2
O3
、La2
O3
等作為任意成分。Fe2
O3
為控制玻璃基板2之光吸收性能、例如紅外線吸收性能或紫外線吸收性能之成分，可視需要以換算為Fe2
O3
之Fe之含量計含有至0.012%以下。若上述Fe之含量為0.012%以下，則可維持玻璃基板2之低介電損耗性或紫外線透過率。為了提高紫外線透過率，Fe之含量更佳為0.01%以下，進而較佳為0.005%以下。藉由提高玻璃基板2之紫外線透過率，可於高頻裝置之製造步驟中之積層步驟等中使用紫外線硬化型材料，而可提高高頻裝置之製造性。
又，玻璃基板2可視需要以換算為Fe2
O3
之Fe之含量計含有0.05%以上，藉此提高紫外線遮蔽能力。Fe之含量更佳為0.07%以上，進而較佳為0.1%以上。藉由提高玻璃基板2之紫外線遮蔽能力，可於使用會因紫外線而劣化之樹脂作為構件之情形時，賦予玻璃基板2以作為保護材料之功能。
於進一步提高玻璃基板2之低介電損耗性時，玻璃基板2之β-OH值較佳為0.05～0.6 mm-1
之範圍。β-OH值係作為玻璃之水分含量之指標而使用之值，係藉由測定玻璃試樣之對於波長2.75～2.95 μm之光之吸光度，將其最大值βmax
除以試樣厚度(mm)而求出之值。藉由將玻璃組合物之β-OH值設為0.6 mm-1
以下，可進一步提高玻璃基板2之低介電損耗性。玻璃基板2之β-OH值更佳為0.5 mm-1
以下，進而較佳為0.4 mm-1
以下。又，若玻璃基板2之β-OH值為0.05 mm-1
以上，則無需極端地減少於極端之乾燥環境下之熔解或原料中之水分量，可提高玻璃之生產性或氣泡品質等。玻璃基板2之β-OH值更佳為0.1 mm-1
以上，進而較佳為0.2 mm-1
以上。
玻璃基板2係根據鹼金屬氧化物或鹼土類金屬氧化物之含量等而具有適於電子裝置之熱膨脹係數。具體而言，50～350℃下之平均熱膨脹係數為3～15 ppm/℃之範圍。根據具有此種熱膨脹係數之玻璃基板2，可於構成半導體封裝等作為高頻裝置時，更適當地調整與其他構件之熱膨脹係數差。例如於構成高頻用途之2.5D或3D(立體)安裝類型之玻璃貫通配線基板(TGV基板)時，可更適當地調整與半導體晶片等其他構件之熱膨脹係數差。
進而，玻璃基板2較佳為具有40 GPa以上之楊氏模數。根據具有此種楊氏模數之玻璃基板2，可於高頻裝置之製造步驟(晶圓製程)時將使玻璃基板2流動時之彎曲量例如抑制於1 mm以下，故而可抑制高頻裝置之製造不良之發生等。玻璃基板2之楊氏模數更佳為50 GPa以上，進而較佳為55 GPa以上。又，玻璃基板2之氣孔率較佳為0.1%以下。藉此，可抑制製作高頻裝置時之雜訊產生等。玻璃基板2之氣孔率更佳為0.01%以下，進而較佳為0.001%以下。
玻璃基板2之波長350 nm之透過率較佳為50%以上。藉此，可於高頻裝置之製造步驟中之積層步驟等中使用紫外線硬化型材料，而可提高高頻裝置之製造性。又，為了於裝置之製造步驟中縮短對紫外線硬化型材料之紫外線照射時間，降低厚度方向之紫外線硬化型材料之硬化不均，玻璃基板2之波長350 nm之透過率更佳為70%以上。
因同樣之理由，玻璃基板2之波長300 nm之透過率較佳為50%以上，更佳為60%以上，進而更佳為70%以上。又，玻璃基板2之波長250 nm之透過率較佳為5%以上，更佳為10%以上，進而較佳為20%以上。
玻璃基板2之波長350 nm之透過率較佳為80%以下。藉此，於使用會因紫外線而劣化之樹脂作為構件之情形時，可使玻璃基板2具備紫外線遮蔽能力而賦予作為保護材料之功能。玻璃基板2之波長350 nm之透過率更佳為60%以下，進而更佳為30%以下，最佳為10%以下。
因同樣之理由，玻璃基板2之波長300 nm之透過率較佳為80%以下，更佳為60%以下，進而較佳為30%以下，最佳為10%以下。又，玻璃基板2之波長250 m之透過率較佳為60%以下，更佳為30%以下，進而較佳為10%以下，最佳為5%以下。
玻璃基板2之形狀無特別限定，其厚度較佳為0.05～1 mm之範圍，玻璃基板2之一個主表面之面積較佳為225～10000 cm2
。於玻璃基板2之厚度為1 mm以下時，可實現高頻裝置之薄型化或小型化，進而可實現生產效率之提高等。又，可提高紫外線透過率，可於裝置之製造步驟中使用紫外線硬化材料而提高製造性。玻璃基板2之厚度更佳為0.5 mm以下。又，若玻璃基板2之厚度為0.05 mm以上，則可維持玻璃基板2之流動時之強度等。又，可提高紫外線遮蔽能力，可保護會因紫外線而劣化之樹脂。玻璃基板2之厚度更佳為0.1 mm以上，進而較佳為超過0.2 mm。進而，根據實施形態之玻璃基板2，可以上述厚度提供面積為10000 cm2
之基板尺寸，可應對面板尺寸之大型化等。玻璃基板2之面積更佳為3600 cm2
以下。
玻璃基板2之失透溫度較佳為1400℃以下。若失透溫度為1400℃以下，則於成形玻璃時，可降低成形設備之構件溫度，而可延長構件壽命。失透溫度更佳為1350℃以下，進而較佳為1330℃以下，尤佳為1300℃以下。所謂玻璃之失透溫度，係指將經粉碎之玻璃粒子放入鉑製之盤中，於控制於一定溫度之電爐中進行17小時熱處理，藉由熱處理後之試樣之光學顯微鏡觀察而得之於玻璃之表面及內部析出結晶之最高溫度與不析出結晶之最低溫度的平均值。
其次，對實施形態之玻璃基板之製造方法進行說明。於製造實施形態之玻璃基板之情形時，經過如下步驟：將玻璃原料加熱而獲得熔融玻璃之熔解步驟、自熔融玻璃去除氣泡之澄清步驟、將熔融玻璃製成板狀而獲得玻璃帶之成形步驟、及將玻璃帶緩冷至室溫狀態之緩冷步驟。或者，亦可為於將熔融玻璃成形為塊狀並進行緩冷後，經過切斷、研磨而製造玻璃基板之方法。
熔解步驟係以成為作為目標之玻璃基板之組成之方式製備原料，將原料連續地投入至熔解爐中，較佳為加熱至1450℃～1750℃左右而獲得熔融玻璃。
原料中亦可使用氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物、氯化物等鹵化物等。於在熔解或澄清步驟中有熔融玻璃與鉑接觸之步驟之情形時，有微小之鉑粒子溶出至熔融玻璃中，而作為異物混入至所獲得之玻璃基板中之情形，但硝酸鹽原料之使用有防止鉑異物之生成之效果。
作為硝酸鹽，可使用硝酸鍶、硝酸鋇、硝酸鎂、硝酸鈣等。更佳為使用硝酸鍶。原料粒度亦可自不會產生熔解殘留之程度之數百微米之大粒徑原料至不會發生原料搬送時之飛散且不會凝聚為二次粒子之程度之數微米左右之小粒徑原料之間適當使用。亦可使用造粒體。為了防止原料之飛散，亦可適當調整原料含水量。亦可適當調整β-OH、Fe之氧化還原度(氧化還原[Fe2+
/(Fe2+
＋Fe3+
)])等熔解條件而使用。
其次之澄清步驟係自上述熔解步驟中所獲得之熔融玻璃去除氣泡之步驟。作為澄清步驟，可應用利用減壓進行之消泡法，亦可藉由設為較原料之熔解溫度高之溫度而進行消泡。又，於實施形態中之玻璃基板之製造步驟中，可使用SO3
或SnO2
作為澄清劑。作為SO3
源，較佳為選自Al、Na、K、Mg、Ca、Sr、及Ba中之至少1種元素之硫酸鹽，更佳為鹼土類金屬之硫酸鹽，其中CaSO4
・2H2
O、SrSO4
、及BaSO4
使氣泡變大之作用顯著，故而尤佳。
作為利用減壓進行之消泡法中之澄清劑，較佳為使用Cl或F等鹵素。作為Cl源，較佳為選自Al、Mg、Ca、Sr、及Ba中之至少1種元素之氯化物，更佳為鹼土類金屬之氯化物，其中SrCl2
・6H2
O、及BaCl2
・2H2
O使氣泡變大之作用顯著，且潮解性較小，故而尤佳。作為F源，較佳為選自Al、Na、K、Mg、Ca、Sr、及Ba中之至少1種元素之氟化物，更佳為鹼土類金屬之氟化物，其中CaF2
使玻璃原料之熔解性變大之作用顯著，故而更佳。
SnO2
所代表之錫化合物於玻璃熔融液中產生O2
氣體。於玻璃熔融液中，具有以1450℃以上之溫度自SnO2
還原為SnO，產生O2
氣體，並使氣泡較大地成長之作用。於實施形態之玻璃基板2之製造時，由於將玻璃原料加熱至1450～1750℃左右進行熔融，故而玻璃熔融液中之氣泡更有效地變大。於使用SnO2
作為澄清劑之情形時，原料中之錫化合物係以相對於上述母組成之總量100%以SnO2
換算計含有0.01%以上之方式進行製備。若SnO2
含量為0.01%以上，則可獲得玻璃原料之熔解時之澄清作用，較佳為0.05%以上，更佳為0.10%以上。若SnO2
含量為0.3%以下，則可抑制玻璃之著色或失透之發生。無鹼玻璃中之錫化合物之含量更佳為相對於上述母組成之總量100%以SnO2
換算計為0.25%以下，進而較佳為0.2%以下，尤佳為0.15%以下。
其次之成形步驟係將已於上述澄清步驟中去除氣泡之熔融玻璃製成板狀而獲得玻璃帶之步驟。作為成形步驟，可應用將熔融玻璃流至錫等熔融金屬上製成板狀而獲得玻璃帶之浮式法、使熔融玻璃自流槽狀之構件流下至下方之溢流下拉法(熔融法)、自狹縫流下之狹縫下拉法等公知之將玻璃成形為板狀之方法。
其次，緩冷步驟係將上述成形步驟中所獲得之玻璃帶於經控制之冷卻條件下冷卻至室溫狀態之步驟。作為緩冷步驟，其係將玻璃帶以達到黏度自緩冷點變成應變點之溫度之前的平均冷卻速度成為R之方式進行冷卻，進而於特定之條件下緩冷至室溫狀態。將經緩冷之玻璃帶切斷後，獲得玻璃基板。
若緩冷步驟中之冷卻速度R過大，則冷卻後之玻璃變得容易殘留應變。又，作為反映虛擬溫度之參數之等效冷卻速度過於變高，其結果為變得無法獲得低介電損耗特性。因此，較佳為以等效冷卻速度成為800℃/分鐘以下之方式設定R。等效冷卻速度更佳為400℃/分鐘以下，進而較佳為100℃/分鐘以下，尤佳為50℃/分鐘以下。另一方面，若冷卻速度過小，則有步驟之所需時間變得過長，而生產性變低之問題。因此，較佳為以成為0.1℃/以上之方式進行設定，更佳為0.5℃/分鐘以上，進而較佳為1℃/分鐘以上。
此處，等效冷卻速度之定義及評價方法如下所述。將加工成10 mm×10 mm×0.3～2.0 mm之長方體的作為對象之組成之玻璃利用紅外線加熱式電爐於應變點＋170℃下保持5分鐘，其後，將玻璃冷卻至室溫(25℃)。此時，製作於自1℃/分鐘至1000℃/分鐘之範圍內分配冷卻速度而得之複數個玻璃樣本。
利用精密折射率測定裝置(例如島津裝置公司製造之KPR2000)測定複數個玻璃樣本之d射線(波長587.6 nm)之折射率nd
。於測定中，亦可使用V形塊法(V-Block Method)或最小偏角法。藉由將所獲得之nd
相對於上述冷卻速度之對數進行繪圖，而獲得相對於上述冷卻速度之nd
之校正曲線。
其次，藉由上述測定方法測定實際經過熔解、成形、冷卻等步驟而製造之同一組成之玻璃之nd
。自上述校正曲線求出與所獲得之nd
對應之對應冷卻速度(於本實施形態中稱為等效冷卻速度)。
本發明並不限於上述實施形態。本發明包括可達成本發明之目的之範圍內之變化或改良等。例如於製造本發明之玻璃基板之情形時，亦可藉由將熔融玻璃直接成形為板狀之加壓成形法將玻璃製成板狀。
又，於製造本發明之玻璃基板之情形時，除使用耐火物製之熔解槽之製造方法以外，亦可將鉑或以鉑為主成分之合金製之坩堝(以下，稱為鉑坩堝)用於熔解槽或澄清槽。於使用鉑坩堝之情形時，熔解步驟係以成為所獲得之玻璃基板之組成之方式製備原料，將放入有原料之鉑坩堝用電爐進行加熱，較佳為加熱至1450℃～1700℃左右。插入鉑攪拌器攪拌1小時～3小時，而獲得熔融玻璃。
於使用鉑坩堝之玻璃板之製造步驟中之成形步驟中，將熔融玻璃例如流出至碳板上或模框中，而製成板狀或塊狀。緩冷步驟典型而言係保持於Tg＋50℃左右之溫度後，以1～10℃/分鐘左右冷卻至應變點附近，其後以不會殘留應變之程度之冷卻速度冷卻至室溫狀態。於切斷及研磨成特定之形狀後，獲得玻璃基板。又，亦可將經切斷而獲得之玻璃基板例如以成為Tg＋50℃左右之方式進行加熱後，以特定之冷卻速度緩冷至室溫狀態。藉由如此，可調節玻璃之等效冷卻溫度。
使用上述實施形態之玻璃基板2之電路基板1對處理高頻信號、尤其是超過30 GHz之高頻信號、進而35 GHz以上之高頻信號之高頻裝置而言適宜，可減少此種高頻信號之傳輸損耗而提高高頻信號之質量或強度等特性。實施形態之玻璃基板2及電路基板1對例如行動電話、智慧型手機、攜帶型資訊終端、Wi-Fi設備之通訊設備中所用之半導體裝置之類之高頻裝置(電子裝置)、表面聲波(SAW)裝置、如雷達收發機之雷達零件、如液晶天線之天線零件等而言適宜。
[實施例]
以下，列舉實施例對本發明進行具體說明，但本發明並不限於該等例。再者，例1～3、7～25為實施例，例4～6為比較例。
[例1～3、7～25]
準備具有表1～4所示之組成，厚度為0.125 mm，形狀為50×50 mm，主表面之算術平均粗糙度Ra為1.0 nm之玻璃基板。玻璃基板係藉由使用鉑坩堝之熔融法而製作。以玻璃成為1 kg之方式混合矽砂等原料，而調製批料。相對於該目標組成之原料100%，以氧化物基準之質量百分率表示而添加以SO3
換算為0.1%～1%之硫酸鹽、0.16%之F、及1%之Cl。將原料放入鉑坩堝中，於電爐中以1650℃之溫度加熱3小時進行熔融，而製成熔融玻璃。於熔融時，向鉑坩堝中插入鉑攪拌器攪拌1小時，進行玻璃之均質化。將熔融玻璃流出至碳板上並成形為板狀後，將板狀之玻璃放入Tg＋50℃左右之溫度之電爐中，於保持1小時後，以冷卻速度1℃/分鐘使電爐降溫至Tg－100℃，其後放冷至玻璃成為室溫為止。其後，藉由切斷、研磨加工將玻璃成形為板狀。
關於例1～3、7～25之玻璃基板，將50～350℃下之平均熱膨脹係數、β-OH值、楊氏模數、氣孔率、波長350 nm之透過率、密度、比彈性模數、失透溫度示於表5～8。再者，表中之標有括弧之值係藉由計算而求出者。又，將35 GHz下之介電損耗正切、35 GHz下之相對介電常數、配線寬度、35 GHz下之傳輸損耗、110 GHz下之傳輸損耗示於表9～12。如圖1所示，於玻璃基板之第1主表面形成厚度0.125 mm之銅配線層作為信號配線，又於第2主表面形成固體膜狀之厚度0.125 mm之銅層作為接地線。將藉由此種方式而製作之電路基板供於後述之特性評價。
[例4]
準備具有表1所示之組成，厚度為0.125 mm，形狀為50×50 mm，主表面之算術平均粗糙度Ra為1.0 nm之藉由浮式法而製造之鈉鈣玻璃基板。將例4之玻璃基板之特性與例1同樣地示於表5及表9。於此種玻璃基板之兩主表面，與例1同樣地形成厚度0.125 mm之銅配線層及厚度0.125 mm之銅層，供於後述之特性評價。
[例5]
準備具有表1所示之組成，厚度為0.125 mm，形狀為50×50 mm，主表面之算術平均粗糙度Ra為1.0 nm之藉由浮式法而製造之無鹼玻璃基板。將例5之玻璃基板之特性與例1同樣地示於表5及表9。於此種玻璃基板之兩主表面，與例1同樣地形成厚度0.125 mm之銅配線層及厚度0.125 mm之銅層，供於後述之特性評價。
[例6]
準備具有表1所示之組成，厚度為0.125 mm，形狀為50×50 mm，主表面之算術平均粗糙度Ra為1.0 nm之藉由氣相合成法而製造之石英玻璃基板。再者，於表1之組成中，(0.0)表示成分含量未達0.05%。將例6之玻璃基板之特性與例1同樣地示於表5及表9。於此種玻璃基板之兩主表面，與例1同樣地形成厚度0.125 mm之銅配線層及厚度0.125 mm之銅層，供於後述之特性評價。
於以下表示各物性之測定方法。
(相對介電常數、介電損耗正切)
根據由JIS R1641(2007年)所規定之方法，利用空腔共振器及向量網絡分析儀(vector network analyzer)而測定。測定頻率為作為空腔共振器之空氣之共振頻率的35 GHz。
(平均熱膨脹係數)
根據由JIS R3102(1995年)所規定之方法，利用示差熱膨脹儀而測定。測定溫度範圍為50～350℃，將單位設為ppm/℃而表示。
(楊氏模數)
根據由JIS Z 2280所規定之方法，對厚度0.5～10 mm之玻璃藉由超音波脈衝法而測定。將單位設為GPa而表示。
(透過率)
利用可見紫外分光光度計，測定特定厚度之經鏡面研磨之玻璃的透過率。透過率係以包括因反射引起之損耗之外部透過率表示。
(氣孔率)
藉由利用光學顯微鏡觀察玻璃基板中所包含之氣泡，求出氣泡之個數及直徑，計算每單位體積所包含之氣泡之體積而求出。
(β-OH)
藉由上述實施形態中所記載之方法而求出。
(Ra)
根據由JIS B0601(2001年)所規定之方法，利用AFM(Atomic Force Microscope，原子力顯微鏡)測定10 μm□區域中之玻璃表面之平均粗糙度。
(密度)
藉由阿基米德法測定不包含氣泡之約20 g之玻璃塊之密度。
(失透溫度)
將經粉碎之玻璃粒子放入鉑製盤中，於控制於一定溫度之電爐中進行17小時熱處理，藉由熱處理後之試樣之光學顯微鏡觀察，設為於玻璃之內部析出結晶之最高溫度與不析出結晶之最低溫度的平均值。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
(傳輸損耗之計算例)
為了確認例1～6之玻璃基板材料之介電特性對高頻信號之傳輸損耗之影響，利用經簡化之模型計算傳輸線路之傳輸損耗。作為分析方法，使用市售之矩量法模擬器Sonnet Lite(R)(Sonnet Software, Inc.製造)。傳輸線路設為微帶線路(MSL)。分析模型如下所述。將形成於玻璃基板之一個主表面之銅配線層規定為線路之特性阻抗成為50 Ω之寬度(表9～12所示)，計算1 GHz～110 GHz下之S參數(散射參數S21)。銅層之表面粗糙度設為集膚效應不成問題之程度之充分平滑，將所計算之S21(透過特性)示於圖2。又，將35 GHz及110 GHz下之信號傳輸損耗之值示於表9～12。
[表9]
[表10]
[表11]
[表12]
如圖2及表9～12所示，根據使用例1～3、7～25之玻璃基板之電路基板，而與使用例4之先前之鈉鈣玻璃基板或例5之先前之無鹼玻璃基板的電路基板相比，可提高高頻區域下之傳輸特性，可獲得與使用例6之先前之石英玻璃基板的電路基板相近之高頻區域下之低傳輸損耗特性。例6之石英玻璃基板由於熱膨脹係數較小為0.7 ppm/℃，故而於使用其構成電子裝置時，與其他構件之熱膨脹係數差變大，而無法提供實用之電子裝置。再者，如例5所示，先前之無鹼玻璃基板即便稱為無鹼，但仍含有0.05～0.1%左右之鹼性成分。
作為紫外線透過率之例，關於例21之玻璃，測定使Fe2
O3
之含量發生變化時之板厚0.5 mm、1.0 mm中之波長250、300、350 nm之透過率值。將測定結果示於表13。透過率係藉由可見紫外分光光度計而測定。然後可知，藉由調整玻璃之板厚、Fe2
O3
含量，可將玻璃之紫外線透過率調整至所需之值。
[表13]
[產業上之可利用性]
本發明之高頻裝置用玻璃基板之高頻信號之介電損耗性優異。又，使用此種玻璃基板之電路基板之高頻信號之傳輸損耗性優異。此種玻璃基板及電路基板對處理超過10 GHz之高頻信號、尤其是超過30 GHz之高頻信號、進而35 GHz以上之高頻信號之所有高頻電子裝置、例如通訊設備之玻璃基板、SAW裝置及FBAR(Film Bulk Acoustic Resonator，薄膜體聲波諧振器)等之頻率濾波器零件、波導管等帶通濾波器或SIW(Substrate Integrated waveguide，基片集成波導)零件、雷達零件、天線零件(尤其是於衛星通訊方面最適宜之液晶天線)等而言有用。
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | ||
| 組成[mol%] | SiO2 | 68.0 | 69.5 | 71.0 | 71.1 | 66.1 | 100 |
| Al2 O3 | 4.0 | 5.5 | 4.0 | 1.1 | 11.3 | 0 | |
| B2 O3 | 21.0 | 15.0 | 21.3 | 0 | 7.8 | 0 | |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 25.0 | 20.5 | 25.3 | 1.1 | 19.1 | 0 | |
| MgO | 0 | 3.0 | 0 | 6.9 | 5.1 | 0 | |
| CaO | 1.0 | 4.0 | 0 | 8.3 | 4.5 | 0 | |
| SrO | 6.0 | 3.0 | 3.8 | 0 | 5.2 | 0 | |
| BaO | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| RO合計量*1 | 7.0 | 10.0 | 3.8 | 15.2 | 14.8 | 0 | |
| Na2 O | 0.009 | 0.007 | 0.012 | 12.4 | 0.07 | 0 | |
| K2 O | 0.003 | 0.004 | 0.006 | 0.2 | 0.01 | 0 | |
| R2 O合計量*2 | 0.012 | 0.011 | 0.018 | 12.6 | 0.08 | 0 | |
| Fe2 O3 | 0.002 | 0.001 | 0.003 | 0.04 | 0.003 | 0 | |
| 比率 | Al2 O3 /Al2 O3 ＋B2 O3 | 0.16 | 0.27 | 0.16 | 1 | 0.59 | - |
| Na2 O/Na2 O＋K2 O | 0.75 | 0.64 | 0.67 | 0.98 | 0.88 | - | |
| *1：鹼土類金屬氧化物之合計量。 *2：鹼金屬氧化物之合計量。 |
| 例7 | 例8 | 例9 | 例10 | 例11 | 例12 | ||
| 組成[mol%] | SiO2 | 62.0 | 60.0 | 60.0 | 58.0 | 62.0 | 58.0 |
| Al2 O3 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 10.0 | 8.0 | 10.0 | |
| B2 O3 | 21.0 | 23.0 | 26.0 | 26.0 | 23.0 | 25.0 | |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 31.0 | 33.0 | 36.0 | 36.0 | 31.0 | 35.0 | |
| MgO | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | |
| CaO | 3.0 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 3.0 | 3.0 | |
| SrO | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 | 2.0 | 2.0 | |
| BaO | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| RO合計量*1 | 7.0 | 7.0 | 4.0 | 6.0 | 7.0 | 7.0 | |
| Na2 O | 0.010 | 0.015 | 0.008 | 0.003 | 0.005 | 0.005 | |
| K2 O | 0.003 | 0.003 | 0.005 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | |
| R2 O合計量*2 | 0.013 | 0.018 | 0.013 | 0.004 | 0.006 | 0.006 | |
| Fe2 O3 | 0.008 | 0.007 | 0.006 | 0.007 | 0.008 | 0.009 | |
| 比率 | Al2 O3 /Al2 O3 ＋B2 O3 | 0.32 | 0.30 | 0.28 | 0.28 | 0.26 | 0.29 |
| Na2 O/Na2 O＋K2 O | 0.77 | 0.83 | 0.62 | 0.75 | 0.83 | 0.83 | |
| *1：鹼土類金屬氧化物之合計量。 *2：鹼金屬氧化物之合計量。 |
| 例13 | 例14 | 例15 | 例16 | 例17 | 例18 | ||
| 組成[mol%] | SiO2 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 | 60.0 |
| Al2 O3 | 8.0 | 10.0 | 5.0 | 2.0 | 0 | 0 | |
| B2 O3 | 25.0 | 23.0 | 28.0 | 31.0 | 33.0 | 36.0 | |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 33.0 | 33.0 | 33.0 | 33.0 | 33.0 | 36.0 | |
| MgO | 2.0 | 4.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.0 | |
| CaO | 3.0 | 2.0 | 3.0 | 3.0 | 3.0 | 2.0 | |
| SrO | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.0 | |
| BaO | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | |
| RO合計量*1 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 4.0 | |
| Na2 O | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | 0.005 | |
| K2 O | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | |
| R2 O合計量*2 | 0.006 | 0.006 | 0.006 | 0.006 | 0.006 | 0.006 | |
| Fe2 O3 | 0.008 | 0.010 | 0.006 | 0.006 | 0.005 | 0.005 | |
| 比率 | Al2 O3 /Al2 O3 ＋B2 O3 | 0.24 | 0.30 | 0.15 | 0.06 | 0 | 0 |
| Na2 O/Na2 O＋K2 O | 0.83 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | 0.83 | |
| *1：鹼土類金屬氧化物之合計量。 *2：鹼金屬氧化物之合計量。 |
| 例19 | 例20 | 例21 | 例22 | 例23 | 例24 | 例25 | ||
| 組成[mol%] | SiO2 | 60.0 | 63.0 | 62.0 | 64.0 | 65.0 | 62.0 | 64.0 |
| Al2 O3 | 10.0 | 8.0 | 8.0 | 9.0 | 10.0 | 7.2 | 8.5 | |
| B2 O3 | 21.0 | 16.0 | 23.0 | 18.5 | 14.0 | 23.0 | 18.5 | |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 31.0 | 24.0 | 31.0 | 27.5 | 24.0 | 30.2 | 27.0 | |
| MgO | 2.0 | 4.0 | 4.0 | 2.5 | 4.0 | 4.3 | 2.5 | |
| CaO | 3.0 | 5.0 | 2.0 | 3.5 | 5.0 | 2.5 | 4.0 | |
| SrO | 4.0 | 3.0 | 1.0 | 2.5 | 2.0 | 1.0 | 2.5 | |
| BaO | 0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | |
| RO合計量*1 | 9.0 | 13.0 | 7.0 | 8.5 | 11.0 | 7.8 | 9.0 | |
| Na2 O | 0.01 | 0.012 | 0.004 | 0.006 | 0.005 | 0.005 | 0.008 | |
| K2 O | 0.002 | 0.003 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.001 | 0.002 | |
| R2 O合計量*2 | 0.012 | 0.015 | 0.005 | 0.007 | 0.006 | 0.006 | 0.010 | |
| Fe2 O3 | 0.008 | 0.010 | 0.010 | 0.003 | 0.002 | 0.005 | 0.005 | |
| 比率 | Al2 O3 /Al2 O3 ＋B2 O3 | 0.32 | 0.33 | 0.26 | 0.33 | 0.42 | 0.24 | 0.31 |
| Na2 O/Na2 O＋K2 O | 0.83 | 0.80 | 0.80 | 0.86 | 0.83 | 0.83 | 0.80 | |
| *1：鹼土類金屬氧化物之合計量。 *2：鹼金屬氧化物之合計量。 |
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | 3.4 | 3.3 | (2.8) | 8.5 | 3.8 | 0.7 |
| β-OH[mm-1 ] | 0.21 | 0.34 | - | 0.19 | 0.28 | - |
| 楊氏模數[GPa] | 58 | 66 | (51) | 73 | 76 | 74 |
| 氣孔率[%] | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 透過率[%](0.3～0.4 mmt) | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 93 |
| 密度[g/cm3 ] | 2.32 | 2.34 | (2.24) | 2.49 | 2.50 | 2.20 |
| 比彈性模數[GPa•cm3 /g] | 25 | 28 | 23 | 29 | 30 | 34 |
| 失透溫度[℃] | 1200℃以下 | 1200℃ 以下 | 1200℃以下 | 1000℃以下 | 1270 | - |
| 例7 | 例8 | 例9 | 例10 | 例11 | 例12 | |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | (3.0) | (3.1) | (2.7) | (2.9) | (3.1) | (3.1) |
| β-OH[mm-1 ] | (0.35) | (0.35) | (0.35) | (0.35) | 0.43 | (0.35) |
| 楊氏模數[GPa] | 62 | 61 | 58 | 59 | 58 | 59 |
| 氣孔率[%] | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 透過率[%](0.3～0.4 mmt) | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| 密度[g/cm3 ] | 2.30 | 2.30 | 2.25 | 2.26 | 2.27 | 2.29 |
| 比彈性模數[GPa•cm3 /g] | 27 | 27 | 26 | 26 | 26 | 26 |
| 失透溫度[℃] | 1330 | 1295 | 1420℃以上 | 1420℃以上 | 1170 | 1310 |
| 例13 | 例14 | 例15 | 例16 | 例17 | 例18 | |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | (3.1) | (2.9) | (3.2) | (3.3) | (3.4) | (3.0) |
| β-OH[mm-1 ] | 0.48 | (0.35) | 0.52 | (0.35) | (0.35) | (0.35) |
| 楊氏模數[GPa] | 57 | 61 | 53 | (42) | (39) | (35) |
| 氣孔率[%] | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 透過率[%](0.3～0.4 mmt) | 90 | 90 | 90 | - | - | - |
| 密度[g/cm3 ] | 2.27 | 2.28 | 2.23 | (2.20) | (2.17) | (2.11) |
| 比彈性模數[GPa•cm3 /g] | 25 | 27 | 24 | 19 | 18 | 16 |
| 失透溫度[℃] | 1160 | 1340 | 1040 | - | - | - |
| 例19 | 例20 | 例21 | 例22 | 例23 | 例24 | 例25 | |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | (3.4) | (3.8) | 3.1 | 3.4 | (3.4) | 3.5 | 3.5 |
| β-OH[mm-1 ] | (0.35) | (0.35) | (0.35) | (0.35) | (0.35) | 0.49 | 0.53 |
| 楊氏模數[GPa] | (59) | (64) | (59) | (64) | (70) | 59 | 64 |
| 氣孔率[%] | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| 透過率[%](0.3～0.4 mmt) | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
| 密度[g/cm3 ] | (2.36) | (2.42) | (2.26) | (2.33) | (2.38) | (2.26) | (2.33) |
| 比彈性模數[GPa•cm3 /g] | 25 | 26 | 26 | 27 | 29 | 26 | 27 |
| 失透溫度[℃] | - | - | 1230 | 1220 | 1300 | 1230 | 1300 |
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | 例6 | |
| 相對介電常數@35 GHz | 4.39 | 4.57 | 4.09 | 7.13 | 5.41 | 3.87 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10- 3 ) | 2.48 | 3.04 | 1.82 | 20.9 | 8.98 | 0.146 |
| 配線寬度[mm] | 0.237 | 0.23 | 0.25 | 0.146 | 0.185 | 0.26 |
| 傳輸損耗@35 GHz[dB/cm] | 0.39 | 0.44 | 0.35 | 1.83 | 0.88 | 0.26 |
| 傳輸損耗@110 GHz[dB/cm] | 1.11 | 1.20 | 0.96 | 5.84 | 2.76 | 0.66 |
| 例7 | 例8 | 例9 | 例10 | 例11 | 例12 | |
| 相對介電常數@35 GHz | 4.59 | 4.58 | 4.39 | 4.43 | 4.43 | 4.55 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10-3 ) | 3.27 | 3.25 | 2.32 | 2.74 | 2.86 | 3.38 |
| 配線寬度[mm] | 0.23 | 0.23 | 0.237 | 0.235 | 0.235 | 0.231 |
| 傳輸損耗@35 GHz[dB/cm] | 0.45 | 0.45 | 0.39 | 0.41 | 0.42 | 0.45 |
| 傳輸損耗@110 GHz[dB/cm] | 1.26 | 1.26 | 1.07 | 1.16 | 1.18 | 1.28 |
| 例13 | 例14 | 例15 | 例16 | 例17 | 例18 | |
| 相對介電常數@35 GHz | 4.46 | 4.51 | 4.26 | 4.10 | 3.84 | 3.79 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10-3 ) | 2.76 | 2.98 | 2.39 | 1.94 | 1.85 | 2.01 |
| 配線寬度[mm] | 0.234 | 0.232 | 0.242 | 0.25 | 0.26 | 0.264 |
| 傳輸損耗@35 GHz[dB/cm] | 0.41 | 0.43 | 0.38 | 0.35 | 0.33 | 0.34 |
| 傳輸損耗@110 GHz[dB/cm] | 1.16 | 1.21 | 1.08 | 0.98 | 0.96 | 0.97 |
| 例19 | 例20 | 例21 | 例22 | 例23 | 例24 | 例25 | |
| 相對介電常數@35 GHz | (4.85) | (5.12) | 4.34 | 4.63 | 4.84 | 4.36 | 4.61 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10-3 ) | (4.23) | (5.44) | 2.64 | 3.40 | 4.80 | 2.63 | 3.56 |
| 配線寬度[mm] | 0.22 | 0.21 | 0.24 | 0.228 | 0.22 | 0.24 | 0.228 |
| 傳輸損耗@35 GHz[dB/cm] | 0.52 | 0.60 | 0.40 | 0.46 | 0.55 | 0.41 | 0.47 |
| 傳輸損耗@110 GHz[dB/cm] | 1.48 | 1.76 | 1.12 | 1.29 | 1.58 | 1.10 | 1.32 |
| 例21 | ||||||
| Fe2 O3 [wt%] | 0.01 | 0.05 | 0.1 | 0.01 | 0.05 | 0.1 |
| 板厚[mm] | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 0.5 | 0.5 | 0.5 |
| 透過率[%]@250 nm | 12 | 3 | 1 | 31 | 17 | 11 |
| 透過率[%]@300 nm | 82 | 62 | 43 | 86 | 75 | 62 |
| 透過率[%]@350 nm | 90 | 87 | 83 | 91 | 89 | 87 |
1:電路基板
2:玻璃基板
2a,2b:主表面
3,4:配線層
圖1係表示實施形態之電路基板之構成之剖視圖。
圖2係表示例1～6之電路基板之信號頻率與傳輸損耗之關係之圖。
1:電路基板
2:玻璃基板
2a,2b:主表面
3,4:配線層
Claims (13)
- 一種處理10GHz以上之高頻信號之高頻裝置所用之玻璃基板，按氧化物基準之莫耳百分率計，含有40~75%之SiO2、0~15%之Al2O3、13~18.5%之B2O3、2.5~11%之MgO、及0~13%之CaO，於合計含量0.001~5%之範圍內含有鹼金屬氧化物，且Al2O3/(Al2O3+B2O3)所表示之莫耳比為0.31~0.42之範圍；且上述玻璃基板之至少一個主表面之表面粗糙度以算術平均粗糙度Ra之值計為1.5nm以下，且35GHz下之介電損耗正切為0.007以下。
- 如請求項1之玻璃基板，上述鹼金屬氧化物中Na2O/(Na2O+K2O)所表示之莫耳比為0.01~0.99之範圍。
- 如請求項1之玻璃基板，於合計含量24~27.5%之範圍內含有Al2O3及B2O3。
- 如請求項1之玻璃基板，其中按氧化物基準之莫耳百分率計，換算為Fe2O3之Fe之含量為0.012%以下。
- 如請求項1之玻璃基板，其中β-OH值為0.05~0.6mm-1之範圍。
- 如請求項1之玻璃基板，其中35GHz下之相對介電常數為10以下。
- 如請求項1之玻璃基板，其中50~350℃下之平均熱膨脹係數為3~15ppm/℃之範圍。
- 如請求項1之玻璃基板，其中楊氏模數為40GPa以上。
- 如請求項1之玻璃基板，其中氣孔率為0.1%以下。
- 如請求項1之玻璃基板，其中波長350nm之透過率為50%以上。
- 如請求項1之玻璃基板，其中厚度為0.05~1mm之範圍，並且基板面積為225~10000cm2之範圍。
- 如請求項1之玻璃基板，其為非晶質。
- 一種處理10GHz以上之高頻信號之高頻裝置所用之電路基板，其具備：如請求項1至12中任一項之玻璃基板、及形成於上述玻璃基板之上述主表面上之配線層，且35GHz下之傳輸損耗為1dB/cm以下。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2016178512 | 2016-09-13 | ||
| JP??2016-178512 | 2016-09-13 | ||
| JP??2017-053300 | 2017-03-17 | ||
| JP2017053300 | 2017-03-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW202114954A TW202114954A (zh) | 2021-04-16 |
| TWI838602B true TWI838602B (zh) | 2024-04-11 |
Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201512144A (zh) | 2013-08-15 | 2015-04-01 | Corning Inc | 摻雜鹼金屬的硼鋁矽酸鹽玻璃以及不含鹼金屬的硼鋁矽酸鹽玻璃 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW201512144A (zh) | 2013-08-15 | 2015-04-01 | Corning Inc | 摻雜鹼金屬的硼鋁矽酸鹽玻璃以及不含鹼金屬的硼鋁矽酸鹽玻璃 |
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