JP7409316B2 - 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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Description
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。
(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。
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。
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。
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。
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。
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、「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。
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。
(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。
2:ガラス基板
2a,2b:主表面
3,4:配線層
Claims (11)
- 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、ZnO、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以下であり、Y 2 O 3 を0.1~0.5%含有する、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、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、Al 2 O 3 およびB 2 O 3 を合計含有量として1~40%含有し、Al 2 O 3 /(Al 2 O 3 +B 2 O 3 )で表される含有量のモル比が0~0.45であり、Sc 2 O 3 、TiO 2 、ZnO、Ga 2 O 3 、GeO 2 、Y 2 O 3 、ZrO 2 、Nb 2 O 5 、In 2 O 3 、TeO 2 、HfO 2 、Ta 2 O 5 、WO 3 、Bi 2 O 3 、La 2 O 3 、Gd 2 O 3 、Yb 2 O 3 、およびLu 2 O 3 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、SiO 2 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以下であり、ZrO 2 を0.25~1.0%含有する、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、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、ZnO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1~3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1~4のいずれか一項に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- Fe2O3換算でFeを0.005~0.12%含有する、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。
- SnO2換算でSnを0.25%以下含有する、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。
- 失透温度が1400℃以下である、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。
- ガラス粘度が102dPa・sとなる温度T2が1700℃以下である、請求項1~8のいずれか一項に記載の高周波デバイス用ガラス基板。
- 請求項1~9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1~9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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