TWI841627B - 高頻裝置用玻璃基板、液晶天線及高頻裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明係關於一種高頻裝置用玻璃基板，其以氧化物基準之莫耳百分率計之含量滿足：鹼土金屬氧化物：0.1～13%、Al2
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O3
：1～40%、Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)：0～0.45、以及Sc2
O3
等微量成分：0.1～1.0%、或ZnO2
＋ZrO2
：1.5～4.0%，且以SiO2
為主成分，且於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、以及具有該玻璃基板之液晶天線及高頻裝置。
如行動電話、智慧型手機、攜帶型資訊終端、Wi-Fi機器般之通訊機器、表面聲波(surface acoustic wave，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，正在進行信號頻率之高頻化。此種高頻用途之電子機器所使用之電路基板一般而言使用樹脂基板、陶瓷基板、玻璃基板等絕緣基板。對於高頻裝置所使用之絕緣基板，為了確保高頻信號之品質或強度等特性，要求降低由介電損耗或導體損耗等引起之傳輸損耗。
該等絕緣基板中，樹脂基板因其特性而剛性較低。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。陶瓷基板具有以下缺點：較難提高表面之平滑性，由此導致起因於形成於基板表面之導體之導體損耗易變大。另一方面，由於玻璃基板剛性較高，故具有如下述般之特徵：易實現封裝之小型化或薄型化等，表面平滑性亦優異，又，基板本身易進行大型化。
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由其引起之傳輸損耗之降低表現出效果，但20 GHz以上、例如類似於超過30 GHz之區域中對介電損耗之降低而言有限。因此，使用先前之無鹼玻璃基板之電路基板中，變得較難維持如超過30 GHz般之高頻信號之品質或強度等特性。另一方面，石英玻璃基板即便於如超過30 GHz般之區域中，亦可維持低介電損耗，但熱膨脹係數過小，因此，於構成電子裝置時，與其他構件之熱膨脹係數差會變得過大。其會導致電子裝置之實用性降低。
專利文獻1中揭示有一種於35 GHz下相對介電常數為4.3以下且介電損耗為0.0035以下之無鉛玻璃。專利文獻1中所記載之無鉛玻璃中，認為B2
O3
係減小介電常數ε、及介電損耗正切tanδ之成分而為必需。
因此認為，為了降低如超過30 GHz般之高頻區域中之介電損耗，提高B2
O3
含量即可。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2014-244271號公報
[發明所欲解決之問題]
然而，若提高B2
O3
含量，則玻璃之耐酸性降低。液晶天線、高頻裝置等之電路基板之製造步驟中，作為於玻璃基板上形成配線層之預處理，實施酸洗。若玻璃之耐酸性較低，則於進行酸洗時，基板表面發生溶解，基板表面之平滑性受損，而有由此導致形成於基板表面之膜之密接性降低之虞。又，亦有溶出物附著於基板表面之虞。由此導致有起因於形成於基板表面之導體之導體損耗變大之虞。
又，要求高頻裝置所使用之玻璃基板之玻璃之均勻性較高。若玻璃之均勻性較低，則於利用酸對玻璃基板進行洗淨時，於基板表面產生局部性之凹凸，基板表面之平滑性受損。由此導致起因於形成於基板表面之導體之導體損耗變大。
本發明之目的在於提供一種高頻裝置用玻璃基板，其由於高頻區域之介電損耗正切較低，玻璃之均勻性較高，故不易發生玻璃基板之白濁，耐酸性優異。
[解決問題之技術手段]
本發明人等進行潛心研究，結果發現藉由採用下述構成，能夠達成上述目的。
(1)一種高頻裝置用玻璃基板，其係以氧化物基準之莫耳百分率計，而以合計含量計含有0.1～13%之鹼土金屬氧化物，以合計含量計含有1～40%之Al2
O3
及B2
O3
，Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之含量之莫耳比為0～0.45，以合計含量計含有0.1～1.0%之選自由Sc2
O3
、TiO2
、ZnO2
、Ga2
O3
、GeO2
、Y2
O3
、ZrO2
、Nb2
O5
、In2
O3
、TeO2
、HfO2
、Ta2
O5
、WO3
、Bi2
O3
、La2
O3
、Gd2
O3
、Yb2
O3
、及Lu2
O3
所組成之群之至少一種，且以SiO2
作為主成分之玻璃基板，且於35 GHz下之介電損耗正切為0.007以下。
(2)如(1)所記載之高頻裝置用玻璃基板，其中以氧化物基準之莫耳百分率計，含有0.25～1.0%之ZrO2
。
(3)如(1)或(2)所記載之高頻裝置用玻璃基板，其中以氧化物基準之莫耳百分率計，含有0.1～0.5%之Y2
O3
。
(4)一種高頻裝置用玻璃基板，其係以氧化物基準之莫耳百分率計，而以合計含量計含有0.1～13%之鹼土金屬氧化物，以合計含量計含有1～40%之Al2
O3
及B2
O3
，Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之含量之莫耳比為0～0.45，以合計含量計含有1.5～4.0%之ZnO2
及ZrO2
之至少一種，且以SiO2
作為主成分之玻璃基板，且於35 GHz下之介電損耗正切為0.007以下。
(5)如上述(1)至(4)中任一項所記載之高頻裝置用玻璃基板，其中上述玻璃基板之至少一主表面之表面粗糙度係算術平均粗糙度Ra為1.5 nm以下。
(6)如上述(1)至(5)中任一項所記載之高頻裝置用玻璃基板，其中以氧化物基準之莫耳百分率計，而以合計含量計以0.001～5%之範圍含有鹼金屬氧化物，上述鹼金屬氧化物中，Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之含量之莫耳比為0.01～0.99。
(7)如上述(1)至(6)中任一項所記載之高頻裝置用玻璃基板，其中以Fe2
O3
換算計含有0.005～0.12%之Fe。
(8)如上述(1)至(7)中任一項所記載之高頻裝置用玻璃基板，其中以SnO2
換算計含有0.25%以下之Sn。
(9)如上述(1)至(8)中任一項所記載之高頻裝置用玻璃基板，其失透溫度為1400℃以下。
(10)如上述(1)至(9)中任一項所記載之高頻裝置用玻璃基板，其玻璃黏度成為102
dPa・s之溫度T2
為1700℃以下。
(11)一種液晶天線，其具有如上述(1)至(10)中任一項所記載之玻璃基板。
(12)一種高頻裝置，其具有如上述(1)至(10)中任一項所記載之玻璃基板。
[發明之效果]
根據本發明之高頻裝置用玻璃基板，可降低高頻信號之介電損耗。根據使用此種玻璃基板之電路基板，可降低高頻信號之傳輸損耗，而可提供實用性之電子裝置等高頻裝置。
本發明之高頻裝置用玻璃基板之耐酸性優異。因此，於在液晶天線、高頻裝置等之電路基板之製造步驟中對玻璃基板進行酸洗時，不存在基板表面發生溶解而基板表面之平滑性受損，或溶出物附著於基板表面等之擔憂。因此，可防止形成於基板表面之膜之密接性降低。又，可防止導體損耗變大。
又，本發明之高頻裝置用玻璃基板之玻璃之均勻性較高。因此，於對玻璃基板進行酸洗時，防止於基板表面產生局部性之凹凸。藉此，亦可降低高頻信號之傳輸損耗。
以下，對本發明之實施形態進行說明。再者，以下說明中，使用「～」表示之數值範圍表示包含「～」之前後所記載之數值分別作為最小值及最大值之範圍。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」，設為10 GHz以上，較佳為設為大於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形成微帶線作為傳輸線路之一例。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之導體並無特別限定，例如可使用：鋼、金、銀、鋁、鈦、鉻、鉬、鎢、鉑、鎳、銅等金屬；至少包含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之構造並不限於一層構造，例如亦可具有如鈦層與銅層之積層構造般之複數層構造。第1及第2配線層3、4之形成方法並無特別限定，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，其具有於35 GHz下之介電損耗正切(tanδ)為0.007以下之特性。玻璃基板2於35 GHz下之相對介電常數較佳為10以下。藉由玻璃基板2於35 GHz下之介電損耗正切為0.007以下，而可降低如超過30 GHz般之高頻區域中之介電損耗。藉由玻璃基板2於35 GHz下之相對介電常數為10以下，亦可降低高頻區域中之介電損耗。玻璃基板2於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於35 GHz下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之形成第1及第2配線層3、4之主表面2a、2b之表面粗糙度較佳係算術平均粗糙度Ra為1.5 nm以下。藉由玻璃基板2之形成第1及第2配線層3、4之主表面2a、2b之算術平均粗糙度Ra為1.5 nm以下，即便於在如超過30 GHz般之高頻區域中第1及第2配線層3、4產生集膚效應之情形時，亦可降低第1及第2配線層3、4之表面阻力，藉此降低導體損耗。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，係指形成配線層之表面。於在一主表面形成配線層時，形成該配線層之側之一主表面的算術平均粗糙度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)獲得之值。
玻璃基板2之主表面2a、2b之表面粗糙度可視需要藉由玻璃基板2之表面之研磨處理等實現。玻璃基板2之表面之研磨處理可應用如下研磨：使用例如以氧化鈰或膠體二氧化矽等作為主成分之研磨劑、及研磨墊之研磨；使用含有研磨劑與酸性或鹼性分散介質之研磨漿料、及研磨墊之研磨；使用酸性或鹼性蝕刻液之研磨等。該等研磨處理根據玻璃基板2之素板之表面粗糙度而應用，例如可組合預備研磨與精研磨而應用。又，為了防止於製程進行中由端面引起之玻璃基板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、微倒角等任一種。
藉由使用此種玻璃基板2，可降低電路基板1於35 GHz下之傳輸損耗，較佳為可降低至1 dB/cm以下。因此，由於高頻信號、尤其是超過30 GHz之高頻信號、進而35 GHz以上之高頻信號之品質或強度等特性得以維持，故可向處理此種高頻信號之高頻裝置提供較佳之玻璃基板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於35 GHz下之傳輸損耗更佳為0.5 dB/cm以下。
關於具有如上述般之介電損耗正切等介電特性且耐酸性優異之玻璃基板2，若以SiO2
作為主成分即網絡形成物質之玻璃基板滿足以下所示之條件(1)、條件(2)及條件(3)，則可實現。此處，玻璃基板2係將原料組合物熔融及硬化而形成。玻璃基板2之製造方法並無特別限定，可應用以下方法：利用浮式法使熔融玻璃成形為特定之板厚，於緩冷後切割為所需形狀，而獲得板玻璃。
此處，本說明書中之所謂玻璃，根據其定義表示非晶質且表現出玻璃轉移之固體。不包括作為玻璃與結晶體之混合物之結晶化玻璃、或含有結晶質填料之玻璃燒結體。再者，例如藉由進行X射線繞射測定而未觀察到明確之繞射峰，從而可確認作為非晶質之玻璃。
又，本說明書中之所謂「以SiO2
為主成分」，意指氧化物基準之莫耳%中之成分之比率中，SiO2
之含量最大。
條件(1)：玻璃基板2以合計含量計含有0.1～13%之鹼土金屬氧化物。
於條件(1)中，作為鹼土金屬氧化物，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發揮功能。若此種鹼土金屬氧化物之合計含量為13%以下，則可降低玻璃基板2之介電損耗。鹼土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，若鹼土金屬氧化物之合計含量為0.1%以上，則可良好地保持玻璃之熔解性。鹼土金屬氧化物之合計含量更佳為1%以上，進而較佳為3%以上，尤佳為4%以上，最佳為5%以上。
MgO係不提高比重而提高楊氏模數之成分。即，MgO係提高比彈性模數之成分，藉由MgO可減少撓曲問題，提高破壞韌性值，而提高玻璃強度。又，MgO係亦提高熔解性之成分。MgO並非必需成分，但於含有MgO之情形時之含量較佳為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，則能夠充分獲得含有MgO之效果，且抑制熱膨脹係數變得過低。MgO之含量較佳為13%以下，更佳為12%以下，進而較佳為11%以下，進而更佳為10%以下，格外較佳為9%以下，進而更佳為8%以下，尤佳為7%以下。若MgO之含量為13%以下，則可抑制失透溫度之上升。
CaO係具有於鹼土金屬中次於MgO而提高比彈性模數且不會使應變點過度下降之特徵，並且與MgO同樣地亦提高熔解性之成分。進而，其係亦具有與MgO相比不易提高失透溫度之特徵之成分。CaO並非必需成分，但於含有CaO之情形時之含量較佳為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，則能夠充分地獲得含有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，進而更佳為7%以下，格外較佳為6%以下，尤佳為5.5%以下，最佳為5%以下。若CaO之含量為13%以下，則平均熱膨脹係數不會變得過高，且抑制失透溫度之上升，防止製造玻璃時之失透。
SrO係不使玻璃之失透溫度上升而提高熔解性之成分。SrO並非必需成分，但於含有SrO之情形時之含量較佳為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，則能夠充分獲得含有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，則不會過度增大比重，亦可抑制平均熱膨脹係數變得過高之情況。
BaO並非必需成分，其係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，則有如下傾向：比重變大，楊氏模數下降，相對介電常數變高，平均熱膨脹係數變得過大。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，本說明書中所謂「實質上不含有」，意指除了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，例如係0.3%以下。
條件(2)：玻璃基板2以合計含量計含有1～40%之Al2
O3
及B2
O3
，Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之含量之莫耳比為0～0.45。
於條件(2)中，Al2
O3
並非必須，其係針對耐候性之提高、玻璃之相分離性之抑制、熱膨脹係數之下降等發揮效果之成分。於含有Al2
O3
之情形時，其含量較佳為1%以上，更佳為3%以上，進而較佳為5%以上，進而更佳為6%以上，格外較佳為7%以上，尤佳為8%以上。又，其含量較佳為15%以下，更佳為13%以下，進而較佳為11%以下，尤佳為10%以上。
B2
O3
係針對玻璃之熔解反應性之提高、失透溫度之下降等發揮效果之成分。其含量較佳為1%以上，更佳為3%以上，進而較佳為5%以上，進而更佳為7%以上，格外較佳為9%以上，進而更佳為11%以上，進而更佳為13%以上，進而更佳為15%以上，進而更佳為17%以上，進而更佳為17.5%以上，特別較佳為18%以上，更特別較佳為18.5%以上，進而更佳為19%以上，尤佳為19.5%以上，最佳為20%以上。又，含量較佳為30%以下，更佳為28%以下，進而較佳為26%以下，尤佳為24%以下。
於條件(2)中，若Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之含量之莫耳比為0.45以下，則可降低玻璃基板2之介電損耗。Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之含量之莫耳比亦可為0。Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之含量之莫耳比更佳為0.4以下，進而較佳為0.3以下，進而更佳為0.28以下，格外較佳為0.25以下，進而更佳為0.23以下，尤佳為0.2以下。Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之含量之莫耳比較佳為0.01以上，更佳為0.02以上，進而較佳為0.03以上，進而更佳為0.04以上，格外較佳為0.05以上，進而更佳為0.06以上，進而更佳為0.07以上，進而更佳為0.08以上，尤佳為0.09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，進而更佳為7%以上，格外較佳為9%以上，進而更佳為11%以上，進而更佳為13%以上，進而更佳為15%以上，進而更佳為17%以上，進而更佳為19%以上，特別較佳為21%以上，更加特別較佳為23%以上，進而特別較佳為25%以上，進一步特別較佳為26%以上，進而更佳為27%以上，尤佳為28%以上，最佳為29%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，則可維持玻璃之熔解性等，且降低玻璃基板2之介電損耗。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，則玻璃之熔解性等良好。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，進而更佳為24%以下，格外較佳為23%以下，進而更佳為21%以下，進而更佳為19%以下，尤佳為18%以下，最佳為17%以下。又，若B2
O3
之含量為9%以上，則熔解性提高。B2
O3
之含量更佳為13%以上，進而較佳為15%以上。
若滿足條件(1)、條件(2)，則可使玻璃基板2於35 GHz下之介電損耗正切成為0.007以下。
但若B2
O3
含量變高，則玻璃之耐酸性降低。玻璃基板2若滿足作為條件(3)之條件(3A)或條件(3B)，則玻璃之耐酸性提高。
條件(3A)：玻璃基板2以合計含量計含有0.1～1.0%之選自由Sc2
O3
、TiO2
、ZnO2
、Ga2
O3
、GeO2
、Y2
O3
、ZrO2
、Nb2
O5
、In2
O3
、TeO2
、HfO2
、Ta2
O5
、WO3
、Bi2
O3
、La2
O3
、Gd2
O3
、Yb2
O3
、及Lu2
O3
所組成之群之至少一種(以下，有時稱為「微量成分」)。
於條件(3A)中，藉由以合計含量計含有0.1%以上之微量成分，玻璃之耐酸性提高。但若微量成分之含量過多，則玻璃之均勻性降低，變得易引起相分離，因此以合計含量計含有1.0%以下。
於條件(3A)中，可僅含有1種上述微量成分，亦可含有2種以上。又，於條件(3A)中，上述微量成分中可含有任一種，較佳為含有選自由TiO2
、ZnO2
、Y2
O3
、ZrO2
、及La2
O3
所組成之群之至少一種，更佳為含有Y2
O3
及ZrO2
之至少一種。
上述微量成分之含量之較佳範圍各不相同。例如，ZrO2
之情形時之含量較佳為0.25～1.0%，更佳為0.3～1.0%。Y2
O3
之情形時之含量較佳為0.1～0.5%。
再者，上述微量成分中，關於ZnO2
及ZrO2
，於僅含有該等之情形時，即於僅含有ZnO2
、僅含有ZrO2
、或僅含有ZnO2
及ZrO2
作為上述微量成分之情形時，如下述條件(3B)中所示般，亦可將其含量設為高於1.0%。
條件(3B)：玻璃基板2以合計含量計含有1.5～4.0%之ZnO2
及ZrO2
之至少一種。
於條件(3B)中，藉由以合計含量計含有1.5%以上之ZnO2
及ZrO2
之至少一種，玻璃之耐酸性提高。但若ZnO2
及ZrO2
之至少一種之合計含量過多，則玻璃之均勻性降低，變得易引起相分離，因此以合計含量計含有4.0%以下。
於條件(3B)中，可僅含有ZnO2
及ZrO2
中之一種，亦可含有兩種。
玻璃基板2於降低如超過30 GHz般之高頻區域中之介電損耗之方面而言，較佳為進而滿足條件(4)。
條件(4)：玻璃基板2以合計含量計含有0.001～5%之鹼金屬氧化物，鹼金屬氧化物中Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之含量之莫耳比為0.01～0.99。
關於條件(4)，藉由以SiO2
作為主成分之玻璃基板2之鹼金屬氧化物之合計含量為5%以下，可降低玻璃基板2之介電損耗。又，藉由鹼金屬氧化物之合計含量為0.001%以上，無需過度之原料精製，而能夠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較重要，因此較佳為Na2
O及K2
O之合計含量為0.001～5%。鹼金屬氧化物之合計含量更佳為3%以下，進而較佳為2.5%以下，進而更佳為2%以下，格外較佳為1.5%以下，進而更佳為1%以下，進一步較佳為0.5%以下，進而更佳為0.2%以下，進而更佳為0.1%以下，尤佳為0.05%以下。鹼金屬氧化物之合計含量更佳為0.002%以上，進而較佳為0.003%以上，尤佳為0.005%以上。
進而，藉由在以SiO2
作為主成分之玻璃基板2中共存Na2
O與K2
O，換言之，藉由Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之含量之莫耳比為0.01～0.99，可抑制鹼性成分之轉移，因此可降低玻璃基板2之介電損耗。Na2
O/(Na2
O＋K2
O)所表示之含量之莫耳比更佳為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)所表示之含量之莫耳比更佳為0.02以上，進而較佳為0.05以上，進而更佳為0.1以上，格外較佳為0.2以上，進而更佳為0.3以上，進而更佳為0.4以上，進一步較佳為0.5以上，進而更佳為0.6以上，進而更佳為0.7以上，進而更佳為0.75以上，尤佳為0.8以上。
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%。若SiO2
之含量為40%以上，則可使得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，則可使得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中除了上述各成分以外，亦可含有Fe2
O3
、SnO2
作為任意成分。
Fe2
O3
係控制玻璃基板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，視需要以按照Fe2
O3
換算計之Fe之含量計，可含有0.12%以下。若上述Fe之含量為0.12%以下，則可降低玻璃基板2之介電損耗，可維持紫外線透過率，故而較佳。為了提高紫外線透過率(例如，波長300 nm、或波長350 nm)，Fe之含量更佳為0.03%以下，進而較佳為0.02%以下，進而更佳為0.015%以下，格外較佳為0.013%以下，進而更佳為0.012%以下，進一步較佳為0.011%以下，進而更佳為0.009%以下，進而更佳為0.008%以下，進而更佳為0.007%以下，特別較佳為0.006%以下，進而特別較佳為0.005%以下，進而更佳為0.004%以下，尤佳為0.002%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，提高高頻裝置之製造性。
再者，本說明書中之以紫外線吸收性能或紫外線透過率、紫外線遮斷能力等形式記載之所謂紫外線，意指例如波長300 nm、或波長350 nm之吸收性能或透過率、遮斷能力等。
又，玻璃基板2藉由視需要以按照Fe2
O3
換算計之Fe之含量計而含有0.005%以上，可提高紫外線遮斷能力，故而較佳。於欲提高玻璃之紫外線遮斷能力之情形時，Fe之含量更佳為0.01%以上，進而較佳為0.05%以上。藉由提高玻璃基板2之紫外線遮斷能力，於使用因紫外線而劣化之樹脂作為構件之情形時，可對玻璃基板2賦予作為保護材料之功能。
再者，所謂「按照Fe2
O3
換算計之Fe之含量」，意指設存在於玻璃基板中之Fe全部以Fe2
O3
之形式存在之情形時之Fe之含量。
由於SnO2
於後述之玻璃基板之製造方法之澄清步驟中用作澄清劑，故可於玻璃中含有SnO2
。關於玻璃中之錫化合物之含量，相對於玻璃之基本組成之總量100%之SnO2
換算值、即以SnO2
換算計之Sn之含量更佳為0.25%以下，進而較佳為0.2%以下，尤佳為0.15%以下。
玻璃基板2根據鹼金屬氧化物或鹼土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，於50～350℃下之平均熱膨脹係數為3～15 ppm/℃。根據具有此種熱膨脹係數之玻璃基板2，於作為高頻裝置構成半導體封裝等時，可更加恰當地調整與其他構件之熱膨脹係數差。
進而，玻璃基板2較佳為楊氏模數為40 GPa以上。根據此種楊氏模數之玻璃基板2，於高頻裝置之製造步驟(晶圓製程)時可抑制使玻璃基板2流動時之彎曲量，因此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較佳為孔隙率為0.1%以下。藉此，可抑制製作高頻裝置時之雜訊之產生等。玻璃基板2之孔隙率更佳為0.01%以下，進而較佳為0.001%以下。
玻璃基板2較佳為波長600 nm之透過率為60%以上。若透過率滿足該條件，則玻璃之均勻性較高，因此，於對玻璃基板進行酸洗時，可防止於基板表面產生局部性之凹凸。藉此，可降低高頻信號之傳輸損耗。
玻璃基板2之波長600 nm之透過率更佳為70%以上，進而較佳為75%以上，進而更佳為80%以上，尤佳為85%以上。
玻璃基板2較佳為霧值為35%以下。若玻璃基板2之霧值為35%以下，則玻璃之均勻性較高，因此，於對玻璃基板進行酸洗時，可防止於基板表面產生局部性之凹凸。藉此，可降低高頻信號之傳輸損耗。玻璃基板2之霧值更佳為30%以下，進而較佳為20%以下，進而更佳為10%以下，尤佳為5%以下，最佳為1%以下。
玻璃基板2之形狀並無特別限定，厚度較佳為0.05～1 mm，玻璃基板2之一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，進而提高生產效率等。又，紫外線透過率提高，裝置之製造步驟中使用紫外線硬化材料可提高製造性。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，紫外線遮斷能力提高，能夠保護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，能夠提供上述厚度且面積為10000 cm2
之基板尺寸，而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較佳為失透溫度為1400℃以下。若失透溫度為1400℃以下，則於使玻璃成形時，可降低成形設備之構件溫度，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，係向鉑製之盤中放入經粉碎之玻璃粒子，於控制為固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顯微鏡觀察，於玻璃之表面及內部析出結晶之最高溫度與結晶不析出之最低溫度之平均值即為玻璃之失透溫度。
玻璃基板2較佳為玻璃黏度成為102
dPa・s之溫度T2
為1700℃以下。T2
係作為玻璃之熔解性之標準之溫度，若T2
為1700℃以下，則於熔解玻璃之方面而言較佳。更佳為1690℃以下，進而較佳為1680℃以下，尤佳為1670℃以下，最佳為1660℃以下。
玻璃基板2由於溫度T2
較低，故熔解性優異。玻璃基板2由於失透溫度較低，故利用浮式法之成形性優異。
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，經過以下步驟：熔解步驟，其加熱玻璃原料，獲得熔融玻璃；澄清步驟，其自熔融玻璃中去除泡；成形步驟，其將熔融玻璃製成板狀，獲得玻璃帶；及緩冷步驟，其使玻璃帶緩冷至室溫狀態。或者，亦可為下述方法：將熔融玻璃成形為塊狀，使其緩冷後，經過切割、研磨而製造玻璃基板。
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，獲得熔融玻璃。
原料亦可使用氧化物、碳酸鹽、硝酸鹽、氫氧化物、氯化物等鹵化物等。於熔解或澄清步驟中有熔融玻璃與鉑接觸之步驟之情形時，存在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，使用硝酸鹽原料有防止鉑異物生成之效果。
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。可適當使用原料粒度亦不會產生熔解殘留之程度之數百μm的較大粒徑之原料至原料搬送時不會產生飛散且不會作為二次粒子凝集之程度之數μm左右的較小粒徑之原料。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 ＋
)])之熔解條件。
其後之澄清步驟係自上述熔解步驟中所獲得之熔融玻璃去除泡之步驟。作為澄清步驟，可應用藉由減壓進行之脫泡法，亦可藉由設為高於原料之熔解溫度之高溫而進行脫泡。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之至少1種元素之硫酸鹽，更佳為鹼土金屬之硫酸鹽，其中，CaSO4
·2H2
O、SrSO4
及BaSO4
使泡變大之作用明顯，故而特佳。
作為藉由減壓進行之脫泡法中之澄清劑，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之至少1種元素之氯化物，更佳為鹼土金屬之氯化物，其中，SrCl2
·6H2
O及BaCl2
·2H2
O使泡變大之作用明顯，且潮解性較小，故而特佳。作為F源，較佳為選自Al、Na、K、Mg、Ca、Sr及Ba之至少1種元素之氟化物，更佳為鹼土金屬之氟化物，其中，CaF2
使玻璃原料之熔解性變大之作用明顯，故而更佳。
以SnO2
為代表之錫化合物於玻璃熔融液中產生氧氣(O2
)。具有以下作用：於玻璃熔融液中，於1450℃以上之溫度下自SnO2
還原為SnO，產生氧氣(O2
)，使泡較大地生長。於製造實施形態之玻璃基板2時，由於將玻璃原料加熱至1450～1750℃左右並進行熔融，故玻璃熔融液中之泡更加明顯地變大。於使用SnO2
作為澄清劑之情形時，較佳為以相對於基本組成之總量100%而於原料中以SnO2
換算計含有0.01%以上之錫化合物之方式製備。若SnO2
含量為0.01%以上，則能夠獲得玻璃原料之熔解時之澄清作用，更佳為0.05%以上，進而較佳為0.10%以上。若SnO2
含量為0.3%以下，則玻璃之著色或失透之產生得到抑制，故而較佳。玻璃中之錫化合物之含量相對於玻璃基本組成之總量100%，以SnO2
換算計更佳為0.25%以下，進而較佳為0.2%以下，尤佳為0.15%以下。
其後之成形步驟係將於上述澄清步驟中去除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，可應用以下公知之將玻璃成形為板狀之方法：使熔融玻璃於錫等熔融金屬上流動，製成板狀而獲得玻璃帶之浮式法；使熔融玻璃自引水槽狀之構件向下方流下之溢流下拉法(熔融法)；使熔融玻璃自狹縫流下之狹縫下拉法等。
繼而，緩冷步驟係將於上述成形步驟中所獲得之玻璃帶於控制至室溫狀態之冷卻條件下進行冷卻之步驟。作為緩冷步驟，以變為玻璃帶之方式進行冷卻，進而於特定之條件下緩冷至室溫狀態。切割經緩冷之玻璃帶後，獲得玻璃基板。
若緩冷步驟中之冷卻速度R過大，則變得易於冷卻後之玻璃中殘留有應變。又，作為反映虛擬溫度之參數之等效冷卻速度變得過高，其結果為，無法降低介電損耗。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，則步驟所需時間變得過長，生產性變低。因此，較佳為以成為0.1℃/以上之方式設定，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以及評價方法如下所述。使用紅外線加熱式電爐，使加工為10 mm×10 mm×0.3～2.0 mm之長方體之作為對象之組成的玻璃於應變點＋1700℃下保持5分鐘，其後，將玻璃冷卻至室溫(25℃)。此時，製作冷卻速度於10℃/分鐘至1000℃/分鐘之範圍內浮動之複數個玻璃樣品。
使用精密折射率測定裝置(例如Shimadzu Device公司製造之KPR2000)，測定複數個玻璃樣品之d射線(波長587.6 nm)之折射率nd
。測定亦可使用V塊法或最小偏角法。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
之校準曲線。
繼而，利用上述測定方法測定實際經過熔解、成形、冷卻等步驟而製得之相同組成之玻璃之nd
。根據上述校準曲線，求出對應於所獲得之nd
之對應冷卻速度(本實施形態中稱為等效冷卻速度)。
本發明並不限定於上述實施形態。容許於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，亦可利用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，除使用由耐火物製之熔解槽之製造方法以外，亦可將鉑製坩堝或以鉑作為主成分之合金製坩堝(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於電爐中進行加熱，較佳為加熱至1450℃～1750℃左右。插入鉑攪拌器，攪拌1小時～3小時，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，使熔融玻璃流出至例如碳板上或模框中，製成板狀或塊狀。緩冷步驟中，典型而言，保持為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。切割及研磨成特定之形狀後，獲得玻璃基板。又，亦可將切割而獲得之玻璃基板以成為例如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。藉此可調節玻璃之等效冷卻溫度。
上述使用實施形態之玻璃基板2之電路基板1對於處理高頻信號、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較佳，可降低此種高頻信號之傳輸損耗，提高高頻信號之品質或強度等特性。實施形態之玻璃基板2及電路基板1對於例如類似於行動電話、智慧型手機、攜帶型資訊終端、Wi-Fi機器般之通訊機器中所使用之如半導體裝置般之高頻裝置(電子裝置)、表面聲波(SAW)裝置、如雷達收發機般之雷達零件、如液晶天線般之天線零件等而言較佳。
實施例
以下，列舉實施例對本發明具體地進行說明，但本發明並不限定於該等例。再者，例1～18係實施例，例19～24係比較例。
[例1～24]
準備具有表1～5中所示之組成(氧化物基準之莫耳%表示)、厚度為1.0 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。玻璃基板係利用使用鉑坩堝之熔融法製得。以獲得具有表1～5中所示之組成之玻璃之方式將矽砂等原料混合，調製1 kg批料。將原料放入至鉑坩堝中，於電爐中在1650℃之溫度下加熱3小時使其熔融，製成熔融玻璃。熔融時於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，使其成形為板狀後，將板狀之玻璃放入至Tg＋50℃左右之溫度之電爐中，保持1小時後，以冷卻速度1℃/分鐘使電爐降溫至Tg－100℃，其後放置冷卻至玻璃變為室溫為止。其後，藉由切割、研磨加工使玻璃成形為板狀。
再者，表1中，所謂「RO合計量」，意指以鹼土金屬氧化物之合計含量計之MgO、CaO、SrO及BaO之合計，所謂「R2
O合計量」，意指以鹼金屬氧化物之合計含量計之Na2
O及K2
O之合計。
關於例1～24之玻璃基板，將楊氏模數、於50～350℃下之平均熱膨脹係數、於10 GHz及35 GHz下之相對介電常數及其等之比、於10 GHz及35 GHz下之介電損耗正切及其等之比、密度、比彈性模數、T2
、失透溫度、耐酸性、霧值、以及波長600 nm之透過率示於表6～10。再者，霧值、及波長600 nm之透過率係玻璃之均勻性之指標。
以下示出各物性之測定方法。
(楊氏模數)
依據JIS Z2280(1993年)中所規定之方法，利用超音波脈衝法對厚度0.5～10 mm之玻璃進行測定。單位以GPa表示。
(平均熱膨脹係數)
依據JIS R3102(1995年)中所規定之方法，使用示差熱膨脹儀進行測定。測定溫度範圍為50～350℃，單位以ppm/℃表示。
(相對介電常數、介電損耗正切)
依據JIS R1641(2007年)中所規定之方法，使用空腔共振器及向量網路分析儀進行測定。測定頻率係空腔共振器之空氣之共振頻率即10 GHz或者35 GHz。
(密度)
利用阿基米德法測定不含泡之約20 g之玻璃塊之密度。單位以g/cm3
表示。
(比彈性模數)
比彈性模數係使用密度與楊氏模數之測定，藉由計算而求出，單位以GPa・cm3
/g表示。
(T2
)
使用旋轉黏度計，測定玻璃之黏度，求出黏度成為102
dPa・s之溫度T2
(單位：℃)。
(失透溫度)
向鉑製之盤中放入經粉碎之玻璃粒子，於控制為1100℃～1400℃之特定溫度下之固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，於玻璃之內部析出結晶之最高溫度與結晶不析出之最低溫度之平均值作為失透溫度。
(耐酸性)
將玻璃試樣於酸水溶液(6 wt%HNO3
＋5 wt%H2
SO4
，45℃)中浸漬170秒，對每單位表面積之玻璃成分之溶出量(mg/cm2
)進行評價。若玻璃成分之溶出量為0.02 mg/cm2
以下，則耐酸性良好。
(霧值)
使用霧度計(製造商：Suga Test Instruments股份有限公司，型號：HZ-V3 Hazemeter)測定玻璃之霧值。所評價之玻璃使用板厚為1.0 mmt且兩面經鏡面研磨之玻璃板。將霧值為35%以下者視為良品。
(透過率)
使用可見紫外分光光度計(製造商：日立製作所，型號：U-4100 Spectrophotometer)，測定波長600 nm之玻璃之透過率。透過率以包含因反射而造成之損耗在內之外部透過率表示。所評價之玻璃使用板厚為1.0 mmt且兩面經鏡面研磨之玻璃板。將波長600 nm之透過率為60%以上者視為良品。
[表1]
| 表1 | |||||
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | |
| SiO2 | 62.0 | 62.0 | 62.0 | 62.0 | 62.0 |
| Al2 O3 | 8.0 | 7.7 | 7.7 | 7.7 | 7.7 |
| B2 O3 | 23.0 | 23.0 | 23.0 | 23.0 | 23.0 |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 31.0 | 30.7 | 30.7 | 30.7 | 30.7 |
| MgO | 2.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 |
| CaO | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| SrO | 1.0 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| BaO | - | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| RO合計量 | 6.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 |
| Na2 O | 0.012 | 0.006 | 0.01 | 0.01 | 0.015 |
| K2 O | 0.003 | 0.003 | 0.005 | 0.003 | 0.004 |
| R2 O合計量 | 0.015 | 0.009 | 0.015 | 0.013 | 0.019 |
| Fe2 O3 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| SnO2 | - | - | - | - | - |
| ZnO2 | - | - | - | - | - |
| ZrO2 | 1.0 | 0.3 | 0.1 | - | - |
| Y2 O3 | - | - | 0.1 | - | 0.3 |
| TiO2 | - | - | 0.1 | 0.3 | - |
| La2 O3 | - | - | - | - | - |
| Al2 O3 /(Al2 O3 ＋B2 O3 ) | 0.26 | 0.25 | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
| Na2 O/(Na2 O＋K2 O) | 0.80 | 0.67 | 0.67 | 0.77 | 0.79 |
[表2]
| 表2 | |||||
| 例6 | 例7 | 例8 | 例9 | 例10 | |
| SiO2 | 61.7 | 62.5 | 62.5 | 63.0 | 62.0 |
| Al2 O3 | 7.7 | 7.7 | 7.7 | 7.7 | 8.0 |
| B2 O3 | 23.0 | 22.5 | 22.5 | 22.0 | 23.0 |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 30.7 | 30.2 | 30.2 | 29.7 | 31.0 |
| MgO | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 | 1.0 |
| CaO | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| SrO | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 0.8 | 1.0 |
| BaO | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | - |
| RO合計量 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 7.0 | 4.0 |
| Na2 O | 0.02 | 0.015 | 0.015 | 0.015 | 0.012 |
| K2 O | 0.004 | 0.005 | 0.006 | 0.008 | 0.003 |
| R2 O合計量 | 0.024 | 0.02 | 0.021 | 0.023 | 0.015 |
| Fe2 O3 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| SnO2 | 0.3 | - | - | - | - |
| ZnO2 | - | - | - | - | 3.0 |
| ZrO2 | - | - | - | - | - |
| Y2 O3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | 0.3 | - |
| TiO2 | - | - | - | - | - |
| La2 O3 | - | - | - | - | - |
| Al2 O3 /(Al2 O3 ＋B2 O3 ) | 0.25 | 0.25 | 0.26 | 0.26 | 0.26 |
| Na2 O/(Na2 O＋K2 O) | 0.83 | 0.75 | 0.71 | 0.65 | 0.80 |
[表3]
| 表3 | |||||
| 例11 | 例12 | 例13 | 例14 | 例15 | |
| SiO2 | 62.0 | 62.0 | 62.0 | 62.0 | 62.0 |
| Al2 O3 | 8.0 | 8.0 | 7.4 | 7.1 | 7.7 |
| B2 O3 | 23.0 | 23.0 | 23.0 | 23.0 | 23.0 |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 31.0 | 31.0 | 30.4 | 30.1 | 30.7 |
| MgO | 1.0 | 2.0 | 4.0 | 4.0 | 4.0 |
| CaO | 2.0 | 3.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| SrO | 1.0 | 1.5 | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| BaO | - | - | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| RO合計量 | 4.0 | 6.5 | 7.0 | 7.0 | 7.0 |
| Na2 O | 0.009 | 0.01 | 0.012 | 0.012 | 0.012 |
| K2 O | 0.003 | 0.003 | 0.004 | 0.006 | 0.004 |
| R2 O合計量 | 0.012 | 0.013 | 0.016 | 0.018 | 0.016 |
| Fe2 O3 | - | 0.01 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| SnO2 | - | - | - | - | - |
| ZnO2 | - | - | - | - | 0.1 |
| ZrO2 | 3.0 | - | - | - | - |
| Y2 O3 | - | - | 0.6 | 0.9 | 0.2 |
| TiO2 | - | 0.5 | - | - | - |
| La2 O3 | - | - | - | - | - |
| Al2 O3 /(Al2 O3 ＋B2 O3 ) | 0.26 | 0.26 | 0.24 | 0.24 | 0.25 |
| Na2 O/(Na2 O＋K2 O) | 0.75 | 0.77 | 0.75 | 0.67 | 0.75 |
[表4]
| 表4 | |||
| 例16 | 例17 | 例18 | |
| SiO2 | 62.0 | 62.0 | 62.0 |
| Al2 O3 | 7.7 | 7.6 | 7.5 |
| B2 O3 | 23.0 | 23.0 | 23.0 |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 30.7 | 30.6 | 30.5 |
| MgO | 4.0 | 4.0 | 4.0 |
| CaO | 2.0 | 2.0 | 2.0 |
| SrO | 0.8 | 0.8 | 0.8 |
| BaO | 0.2 | 0.2 | 0.2 |
| RO合計量 | 7.0 | 7.0 | 7.0 |
| Na2 O | 0.015 | 0.02 | 0.025 |
| K2 O | 0.004 | 0.004 | 0.004 |
| R2 O合計量 | 0.019 | 0.024 | 0.029 |
| Fe2 O3 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| SnO2 | - | - | - |
| ZnO2 | 0.2 | 0.1 | 0.2 |
| ZrO2 | - | - | - |
| Y2 O3 | 0.1 | 0.3 | 0.3 |
| TiO2 | - | - | - |
| La2 O3 | - | - | - |
| Al2 O3 /(Al2 O3 ＋B2 O3 ) | 0.25 | 0.25 | 0.25 |
| Na2 O/(Na2 O＋K2 O) | 0.79 | 0.83 | 0.86 |
[表5]
| 表5 | ||||||
| 例19 | 例20 | 例21 | 例22 | 例23 | 例24 | |
| SiO2 | 62.0 | 60.0 | 66.1 | 62.0 | 62.0 | 62.0 |
| Al2 O3 | 8.0 | 8.0 | 11.3 | 6.8 | 6.8 | 8.0 |
| B2 O3 | 23.0 | 25.0 | 7.8 | 23.0 | 23.0 | 23.0 |
| Al2 O3 ＋B2 O3 | 31.0 | 33.0 | 19.1 | 29.8 | 29.8 | 31.0 |
| MgO | 4.0 | 2.0 | 5.1 | 4.0 | 4.0 | 1.0 |
| CaO | 2.0 | 3.0 | 4.5 | 2.0 | 2.0 | 1.0 |
| SrO | 0.8 | 2.0 | 5.2 | 0.8 | 0.8 | - |
| BaO | 0.2 | - | - | 0.2 | 0.2 | - |
| RO合計量 | 7.0 | 7.0 | 14.8 | 7.0 | 7.0 | 2.0 |
| Na2 O | 0.01 | 0.005 | 0.07 | 0.009 | 0.005 | 0.005 |
| K2 O | 0.005 | 0.001 | 0.01 | 0.003 | 0.003 | 0.003 |
| R2 O合計量 | 0.015 | 0.006 | 0.08 | 0.012 | 0.008 | 0.008 |
| Fe2 O3 | 0.01 | 0.008 | 0.003 | 0.01 | 0.01 | 0.01 |
| SnO2 | - | - | - | - | - | - |
| ZnO2 | - | - | - | - | - | 3.0 |
| ZrO2 | - | - | - | - | - | 2.0 |
| Y2 O3 | - | - | - | 1.2 | 0.6 | - |
| TiO2 | - | - | - | - | 0.6 | - |
| La2 O3 | - | - | - | - | - | - |
| Al2 O3 /(Al2 O3 ＋B2 O3 ) | 0.26 | 0.24 | 0.59 | 0.23 | 0.23 | 0.26 |
| Na2 O/(Na2 O＋K2 O) | 0.67 | 0.83 | 0.88 | 0.75 | 0.63 | 0.63 |
[表6]
| 表6 | |||||
| 例1 | 例2 | 例3 | 例4 | 例5 | |
| 楊氏模數[GPa] | 59 | 59 | 59 | 58 | 59 |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | 3.0 | 3.3 | 3.3 | 3.3 | 3.3 |
| 相對介電常數@10 GHz | 4.44 | 4.33 | 4.36 | 4.36 | 4.45 |
| 相對介電常數@35 GHz | 4.44 | 4.36 | 4.39 | 4.39 | 4.48 |
| 介電損耗正切@10 GHz(×10- 3 ) | 1.84 | 1.80 | 1.90 | 1.80 | 1.90 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10- 3 ) | 2.76 | 2.48 | 2.62 | 2.48 | 2.62 |
| 相對介電常數@35 GHz/相對介電常數@10 GHz | 1.00 | 1.01 | 1.01 | 1.01 | 1.01 |
| 介電損耗正切@35 GHz/介電損耗正切@10 GHz | 1.50 | 1.38 | 1.38 | 1.38 | 1.38 |
| 密度[g/cm3 ] | 2.96 | 2.26 | 2.26 | 2.25 | 2.27 |
| 比彈性模數[GPa・m3 /g] | 20 | 26 | 26 | 26 | 26 |
| T2 (Tlogη＝2)(℃) | 1639 | 1639 | 1639 | 1639 | 1643 |
| 失透溫度[℃] | ＞1400 | 1180 | 1280 | 1280 | 1220 |
| 耐酸性[mg/cm2 ](HNO3 ＋H2 SO4 45℃) | 0.013 | 0.015 | 0.010 | 0.013 | 0.009 |
| 霧值[%](1.0 mmt) | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 |
| 透過率[%](λ＝600 nm，1.0 mmt) | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
[表7]
| 表7 | |||||
| 例6 | 例7 | 例8 | 例9 | 例10 | |
| 楊氏模數[GPa] | 59 | 59 | 60 | 60 | 59 |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | 3.3 | 3.2 | 3.2 | 3.3 | 3.2 |
| 相對介電常數@10 GHz | 4.45 | 4.35 | 4.37 | 4.35 | 4.38 |
| 相對介電常數@35 GHz | 4.48 | 4.36 | 4.38 | 4.37 | 4.41 |
| 介電損耗正切@10 GHz(×10-3 ) | 1.90 | 2.10 | 2.10 | 2.13 | 1.86 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10-3 ) | 2.62 | 2.97 | 2.97 | 3.00 | 3.02 |
| 相對介電常數@35 GHz/相對介電常數@10 GHz | 1.01 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.01 |
| 介電損耗正切@35 GHz/介電損耗正切@10 GHz | 1.38 | 1.42 | 1.41 | 1.41 | 1.62 |
| 密度[g/cm3 ] | 2.27 | 2.27 | 2.27 | 2.27 | 2.30 |
| 比彈性模數[GPa・cm3 /g] | 26 | 26 | 26 | 26 | 26 |
| T2 (Tlogη＝2)(℃) | 1643 | 1648 | 1660 | 1657 | 1638 |
| 失透溫度[℃] | 1220 | 1220 | 1220 | 1220 | 1300 |
| 耐酸性[mg/cm2 ](HNO3 ＋H2 SO4 45℃) | 0.011 | 0.002 | 0.002 | 0.002 | 0.012 |
| 霧值[%](1.0 mmt) | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 |
| 透過率[%](λ＝600 nm，1.0 mmt) | 90 | 90 | 90 | 90 | 90 |
[表8]
| 表8 | |||||
| 例11 | 例12 | 例13 | 例14 | 例15 | |
| 楊氏模數[GPa] | 59 | 59 | 59 | 60 | 60 |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | 3.2 | 3.2 | 3.2 | 3.4 | 3.4 |
| 相對介電常數@10 GHz | 4.47 | 4.23 | 4.34 | 4.26 | 4.44 |
| 相對介電常數@35 GHz | 4.48 | 4.23 | 4.34 | 4.26 | 4.47 |
| 介電損耗正切@10 GHz(×10-3 ) | 1.71 | 2.01 | 2.01 | 2.01 | 1.85 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10- 3 ) | 2.42 | 2.83 | 2.83 | 2.83 | 2.55 |
| 相對介電常數@35 GHz/相對介電常數@10 GHz | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.01 |
| 介電損耗正切@35 GHz/介電損耗正切@10 GHz | 1.42 | 1.40 | 1.40 | 1.40 | 1.38 |
| 密度[g/cm3 ] | 2.35 | 2.33 | 2.29 | 2.34 | 2.27 |
| 比彈性模數[GPa・cm3 /g] | 25 | 25 | 26 | 26 | 26 |
| T2 (Tlogη＝2)(℃) | 1638 | 1640 | 1639 | 1639 | 1639 |
| 失透溫度[℃] | ＞1400 | ＞1400 | 1300 | 1350 | 1220 |
| 耐酸性[mg/cm2 ](HNO3 ＋H2 SO4 45℃) | 0.001 | 0.018 | 0.016 | 0.02 | 0.01 |
| 霧值[%](1.0 mmt) | ＜0.5 | ＜0.5 | 0.79 | 29.0 | ＜0.5 |
| 透過率[%](λ＝600 nm，1.0 mmt) | 90 | 90 | 90 | 64 | 90 |
[表9]
| 表9 | |||
| 例16 | 例17 | 例18 | |
| 楊氏模數[GPa] | 58 | 59 | 60 |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | 3.4 | 3.3 | 3.3 |
| 相對介電常數@10 GHz | 4.42 | 4.45 | 4.45 |
| 相對介電常數@35 GHz | 4.45 | 4.48 | 4.48 |
| 介電損耗正切@10 GHz(×10- 3 ) | 1.86 | 1.89 | 1.91 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10- 3 ) | 2.57 | 2.61 | 2.64 |
| 相對介電常數@35 GHz/相對介電常數@10 GHz | 1.01 | 1.01 | 1.01 |
| 介電損耗正切@35 GHz/介電損耗正切@10 GHz | 1.38 | 1.38 | 1.38 |
| 密度[g/cm3 ] | 2.26 | 2.27 | 2.27 |
| 比彈性模數[GPa・cm3 /g] | 26 | 26 | 26 |
| T2 (Tlogη＝2)(℃) | 1639 | 1639 | 1639 |
| 失透溫度[℃] | 1260 | 1260 | 1280 |
| 耐酸性[mg/cm2 ](HNO3 ＋H2 SO4 45℃) | 0.014 | 0.012 | 0.010 |
| 霧值[%](1.0 mmt) | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜ 0.5 |
| 透過率[%](λ＝600 nm，1.0 mmt) | 90 | 90 | 90 |
[表10]
| 表10 | ||||||
| 例19 | 例20 | 例21 | 例22 | 例23 | 例24 | |
| 楊氏模數[GPa] | 59 | 57 | 76 | 57 | 57 | 59 |
| 平均熱膨脹係數[ppm/℃] | 3.2 | 3.1 | 3.8 | 2.2 | 2.2 | 3.2 |
| 相對介電常數@10 GHz | 4.36 | 4.44 | 5.49 | 4.26 | 4.26 | 4.44 |
| 相對介電常數@35 GHz | 4.35 | 4.46 | 5.41 | 4.28 | 4.28 | 4.41 |
| 介電損耗正切@10 GHz(×10-3 ) | 1.8 | 1.81 | 6.20 | 2.01 | 2.01 | 0.00 |
| 介電損耗正切@35 GHz(×10-3 ) | 2.61 | 2.76 | 8.98 | 2.83 | 2.83 | 0.00 |
| 相對介電常數@35 GHz/相對介電常數@10 GHz | 1.00 | 1.00 | 0.99 | 1.00 | 1.00 | 0.99 |
| 介電損耗正切@35 GHz/介電損耗正切@10 GHz | 1.45 | 1.53 | 1.45 | 1.40 | 1.40 | 1.43 |
| 密度[g/cm3 ] | 2.26 | 2.27 | 2.50 | 2.23 | 2.23 | 2.30 |
| 比彈性模數[GPa・cm3 /g] | 26 | 25 | 30 | 26 | 26 | 26 |
| T2 (Tlogη＝2)(℃) | 1626 | 1611 | 1645 | 1639 | 1639 | 1635 |
| 失透溫度[℃] | 1220 | 1160 | 1270 | ＞1400 | ＞1400 | 1350 |
| 耐酸性[mg/cm2 ](HNO3 ＋H2 SO4 45℃) | 0.027 | 0.038 | 0.002 | 0.027 | 0.030 | 0.003 |
| 霧值[%](1.0 mmt) | ＜0.5 | ＜0.5 | ＜0.5 | 81.3 | 56.4 | 61.6 |
| 透過率[%](λ＝600 nm，1.0 mmt) | 90 | 90 | 90 | 3 | 30 | 33 |
實施例(例1～18)之玻璃基板於35 GHz下之介電損耗正切均為0.007以下，耐酸性、以及作為玻璃之均勻性之指標之霧值及波長600 nm之透過率均良好。不含微量成分之例19、例20耐酸性變差。例21由於不含微量成分，且Al2
O3
/(Al2
O3
＋B2
O3
)所表示之莫耳比大於0.45，B2
O3
含量較少，故於35 GHz下之介電損耗正切高於0.007，無法降低於高頻區域中之介電損耗。條件(3A)中之微量成分之合計含量超過1.0%之例22、例23耐酸性變差，且作為玻璃之均勻性之指標之霧值及透過率變差。條件(3B)中之ZnO2
及ZrO2
之合計含量超過4.0%之例24耐酸性良好，但作為玻璃之均勻性之指標之霧值及波長600 nm之透過率變差。
雖已對本發明詳細地、且參照特定之實施態樣進行了說明，但業者明確，於不脫離本發明之精神與範圍之情況下可施加各種變更或修正。本申請案係基於2018年11月14日提出申請之日本專利申請案(日本專利特願2018-213526)者，其內容作為參照引入至本文中。
[產業上之可利用性]
本發明之高頻裝置用玻璃基板可降低高頻信號之介電損耗。此種玻璃基板對於處理如10 GHz以上般之高頻信號、尤其是超過30 GHz之高頻信號、進而35 GHz以上之高頻信號之全部高頻電子裝置，例如通訊機器之玻璃基板、SAW裝置及FBAR(film bulk acoustic resonator，薄膜體聲波諧振器)等頻率濾波器零件、波導管等帶通濾波器或SIW(Substrate Integrated waveguide，基板整合波導)零件、雷達零件、天線零件(尤其是最適於衛星通訊之液晶天線)等有用。
1:電路基板
2:玻璃基板
2a:主表面
2b:主表面
3:配線層
4:配線層
圖1係表示對實施形態之電路基板之構成進行例示之高頻電路之構成之一例的剖視圖。
Claims (11)
- 一種高頻裝置用玻璃基板，其係以氧化物基準之莫耳百分率計，而以合計含量計含有0.1~13%之鹼土金屬氧化物，以合計含量計含有1~40%之Al2O3及B2O3，Al2O3/(Al2O3+B2O3)所表示之含量之莫耳比為0~0.45，以合計含量計含有0.1~1.0%之選自由Sc2O3、TiO2、ZnO、Ga2O3、GeO2、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、In2O3、TeO2、HfO2、Ta2O5、WO3、Bi2O3、La2O3、Gd2O3、Yb2O3、及Lu2O3所組成之群之至少一種，且以SiO2作為主成分之玻璃基板，於35GHz下之介電損耗正切為0.007以下，且含有0.1~0.5%之Y2O3。
- 一種高頻裝置用玻璃基板，其係以氧化物基準之莫耳百分率計，而以合計含量計含有0.1~13%之鹼土金屬氧化物，以合計含量計含有1~40%之Al2O3及B2O3，Al2O3/(Al2O3+B2O3)所表示之含量之莫耳比為0~0.45，以合計含量計含有0.1~1.0%之選自由Sc2O3、TiO2、ZnO、Ga2O3、GeO2、Y2O3、ZrO2、Nb2O5、In2O3、TeO2、HfO2、Ta2O5、WO3、Bi2O3、La2O3、Gd2O3、Yb2O3、及Lu2O3所組成之群之至少一種，且以SiO2作為主成分之玻璃基板，於35GHz下之介電損耗正切為0.007以下，且含有0.25~1.0%之ZrO2。
- 一種高頻裝置用玻璃基板，其係以氧化物基準之莫耳百分率計，而以合計含量計含有0.1~13%之鹼土金屬氧化物，以合計含量計含有1~40%之Al2O3及B2O3，Al2O3/(Al2O3+B2O3)所表示之含量之莫耳比為0~ 0.45，以合計含量計含有1.5~4.0%之ZnO及ZrO2之至少一種，且以SiO2作為主成分之玻璃基板，且於35GHz下之介電損耗正切為0.007以下。
- 如請求項1至3中任一項之高頻裝置用玻璃基板，其中上述玻璃基板之至少一主表面之表面粗糙度係算術平均粗糙度Ra為1.5nm以下。
- 如請求項1至3中任一項之高頻裝置用玻璃基板，其中以氧化物基準之莫耳百分率計，而以合計含量計含有0.001~5%之鹼金屬氧化物，上述鹼金屬氧化物中Na2O/(Na2O+K2O)所表示之含量之莫耳比為0.01~0.99。
- 如請求項1至3中任一項之高頻裝置用玻璃基板，其中以Fe2O3換算計含有0.005~0.12%之Fe。
- 如請求項1至3中任一項之高頻裝置用玻璃基板，其中以SnO2換算計含有0.25%以下之Sn。
- 如請求項1至3中任一項之高頻裝置用玻璃基板，其失透溫度為1400℃以下。
- 如請求項1至3中任一項之高頻裝置用玻璃基板，其玻璃黏度成為102dPa‧s之溫度T2為1700℃以下。
- 一種液晶天線，其具有如請求項1至3中任一項之玻璃基板。
- 一種高頻裝置，其具有如請求項1至3中任一項之玻璃基板。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018-213526 | 2018-11-14 | ||
| JP2018213526 | 2018-11-14 |
Publications (2)
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|---|---|
| TW202023982A TW202023982A (zh) | 2020-07-01 |
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Family
ID=
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208778A (ja) | 1998-11-10 | 2000-07-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000208778A (ja) | 1998-11-10 | 2000-07-28 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置およびその作製方法 |
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