(57)【要約】  酸化ケイ素および酸化リチウムを少なくとも含むケイ酸塩ガラスが結晶化されてなるケイ酸塩セラミックスであって、ケイ酸塩セラミックスの結晶化度が９５％以上であり、ケイ酸塩セラミックスは、リチウムダイシリケート結晶相とα−石英結晶相とを有し、ケイ酸塩セラミックスにおけるリチウムダイシリケート結晶相と、α−石英結晶相との割合が、重量比で、前記リチウムダイシリケート結晶相の方が多いことを特徴とするケイ酸塩セラミックスである。ケイ酸塩ガラスは感光性ガラスであることが好ましい。
2015033826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化ケイ素および酸化リチウムを少なくとも含むケイ酸塩ガラスが結晶化されてなるケイ酸塩セラミックスであって、
前記ケイ酸塩セラミックスの結晶化度が９５％以上であり、
前記ケイ酸塩セラミックスは、リチウムダイシリケート結晶相とα−石英結晶相とを有し、
前記ケイ酸塩セラミックスにおける前記リチウムダイシリケート結晶相と、前記α−石英結晶相との割合が、重量比で、前記リチウムダイシリケート結晶相の方が多いことを特徴とするケイ酸塩セラミックス。
【請求項２】
前記リチウムダイシリケート結晶相と、前記α−石英結晶相との割合が、重量比で６０：４０〜８０：２０であることを特徴とする請求項１に記載のケイ酸塩セラミックス。
【請求項３】
前記ケイ酸塩ガラスが感光性ガラスであることを特徴とする請求項１または２に記載のケイ酸塩セラミックス。
【請求項４】
前記ケイ酸塩セラミックスの曲げ強度が１３０ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のケイ酸塩セラミックス。
【請求項５】
前記リチウムダイシリケート結晶相および前記α−石英結晶相の結晶子径が２０〜３０ｎｍの範囲内であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のケイ酸塩セラミックス。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のケイ酸塩セラミックスから構成され、複数の貫通孔が形成された板状基板であって、
前記板状基板の厚みが１．０ｍｍ以下であることを特徴とする板状基板。
【請求項７】
前記板状基板の径が５０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項６に記載の板状基板。
【請求項８】
酸化ケイ素および酸化リチウムを少なくとも含む感光性ガラスから構成される板状の基材に微細加工を行う微細加工工程と、
前記微細加工工程後に、熱処理により前記感光性ガラスを結晶化して請求項１から５のいずれかに記載のケイ酸塩セラミックスから構成される板状基板を得る結晶化工程と、を有する板状基板の製造方法。
【請求項９】
前記熱処理では、前記感光性ガラスを８００〜９００℃の範囲内に保持した後に徐冷を行うことを特徴とする請求項８に記載の板状基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ケイ酸塩セラミックス、板状基板および板状基板の製造方法に関し、詳しくは、ケイ酸塩ガラスを結晶化してなるケイ酸塩セラミックスと、該ケイ酸塩セラミックスから構成される板状基板と、その製造方法と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子と基板との間に介在し、半導体素子と基板とを電気的に接続する中継器として、インターポーザが知られている。また、粒子線または電磁波の検出を行う検出器として、電子雪崩増幅を利用するガス電子増幅器が知られている。【０００３】
インターポーザとガス電子増幅器との共通点は、極めて多数の微細な貫通孔が形成された基板を用いる点である。インターポーザの場合には、貫通孔に導電性金属が充填された基板が用いられ、ガス電子増幅器の場合には、電子を加速するための電極が貫通孔を覆わないように両面に形成された基板が用いられる。したがって、このような用途では、基板に対し貫通孔の形成等の微細加工を行う必要がある。【０００４】
従来、インターポーザを構成する基板としては、Ｓｉウエハーが用いられてきた（たとえば、特許文献１を参照）。Ｓｉウエハーは、微細加工は容易であるものの、高価であり、コストの面での問題があった。一方、ガス電子増幅器用の基板としては、ポリイミド製の基材が用いられてきた（たとえば、特許文献２を参照）。しかしながら、ガス電子増幅器では、高い増幅率を得るために印加される高電圧による放電が生じやすく、この放電により機械的特性の低いポリイミドが劣化してしまうという問題があった。【０００５】
ところで、感光性ガラスは、感光性成分および増感成分を含むケイ酸塩ガラスを露光、熱処理することにより露光した部分のみが結晶化するガラスである。結晶化した部分は、結晶化していない部分に比べて、酸に対する溶解速度が非常に速い。したがって、この性質を利用することで、選択的エッチングを感光性ガラスに対して行うことができる。このような選択的エッチングによれば、多数の貫通孔を同時に形成することができる。その結果、機械加工を用いることなく、感光性ガラスに微細な加工を安価に行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−２７７８９５号公報
【特許文献２】特開２００６−３０２８４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、Ｓｉウエハーよりも低価格で、ポリイミドよりも機械的特性が優れている感光性ガラスが、インターポーザ用の基板、ガス電子増幅器用基板、ＩＰＤ（Integrated Passive Device）用基板等に適用され始めている。【０００８】
近年、上述した用途において、これらが搭載される機器の高性能化および低価格化が求められている。そのため、上記の用途に用いられる基板についても、コストを削減しつつ、基板厚みの減少、基板サイズの大型化、貫通孔の径の微細化による高い貫通孔密度等が求められている。【０００９】
このような要求を実現するには、基板の機械的特性が良好であることが求められる。しかしながら、上記の感光性ガラスは、ガラスとしての良好な機械的特性を有しているものの、このような要求を実現するには十分ではなかった。【００１０】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされ、微細加工に好適であり、かつ機械的特性に優れた材料、該材料から構成され厚みが薄くても機械的特性に優れる板状基板および該板状基板を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、ケイ酸塩ガラスを結晶化して結晶化度が非常に高いセラミックス（多結晶体）とし、さらに結晶化により析出する結晶相の割合を制御することにより、上記の課題が解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。【００１２】
すなわち、本発明の態様は、酸化ケイ素および酸化リチウムを少なくとも含むケイ酸塩ガラスが結晶化されてなるケイ酸塩セラミックスである。このケイ酸塩セラミックスの結晶化度が９５％以上であり、ケイ酸塩セラミックスは、リチウムダイシリケート結晶相とα−石英結晶相とを有している。さらに、ケイ酸塩セラミックスにおけるリチウムダイシリケート結晶相と、α−石英結晶相との割合が、重量比で、リチウムダイシリケート結晶相の方が多い。【００１３】
上記の態様において、リチウムダイシリケート結晶相と、α−石英結晶相との割合が、重量比で、６０：４０〜８０：２０であることが好ましい。【００１４】
上記の態様において、ケイ酸塩ガラスが感光性ガラスであることが好ましい。【００１５】
上記の態様において、ケイ酸塩セラミックスの曲げ強度が１３０ＭＰａ以上であることが好ましい。【００１６】
上記の態様において、リチウムダイシリケート結晶相およびα−石英結晶相の結晶子径が２０〜３０ｎｍの範囲内であることが好ましい。【００１７】
本発明の別の態様は、上記の態様のケイ酸塩セラミックスから構成され、複数の貫通孔が形成された板状基板であって、その厚みが１．０ｍｍ以下である。【００１８】
上記の態様において、板状基板の径が５０ｍｍ以上であることが好ましい。【００１９】
本発明の別の態様は、酸化ケイ素および酸化リチウムを少なくとも含む感光性ガラスから構成される板状の基材に微細加工を行う微細加工工程と、微細加工工程後に、熱処理により感光性ガラスを結晶化して上記の態様のケイ酸塩セラミックスから構成される板状基板を得る結晶化工程と、を有する板状基板の製造方法である。【００２０】
上記の態様において、熱処理では、感光性ガラスを８００〜９００℃の範囲内に保持した後に徐冷を行うことが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、微細加工に好適であり、かつ機械的特性に優れた材料、該材料から構成され厚みが薄くても機械的特性に優れる板状基板および該板状基板を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本実施形態に係る製造方法における板状基板の製造工程を示す模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施例に係る試料のＸ線回折プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき、以下の順序で詳細に説明する。
１．感光性ガラス
２．ケイ酸塩セラミックス
３．板状基板
４．板状基板の製造方法
５．本実施形態の効果
６．変形例等
【００２４】
本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスは、酸化ケイ素および酸化リチウムを少なくとも含むケイ酸塩ガラスが結晶化されてなるものである。本実施形態では、酸に対する溶解度差を利用した選択的エッチングによる微細加工を容易に可能とするために、ケイ酸塩ガラスとして感光性ガラスを用いる。まず、感光性ガラスについて述べる。
【００２５】
（１．感光性ガラス）
本実施形態では、感光性ガラスは、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３系ガラスに、感光性成分としてのＡｕ,Ａｇ,Ｃｕが含まれ、さらに増感成分としてのＣｅＯ２が含まれるガラスである。より具体的な組成として、ＳｉＯ２：５５〜８５質量％、Ａｌ２Ｏ３：２〜２０質量％、Ｌｉ２Ｏ：５〜１５質量％であって、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３およびＬｉ２Ｏの合計が感光性ガラス全体に対して８５質量％以上含有されており、Ａｕ：０．００１〜０．０５質量％、Ａｇ：０．００１〜０．５質量％、Ｃｕ２Ｏ：０．００１〜１質量％を感光性成分とし、さらにＣｅＯ２：０．００１〜０．２質量％を増感成分として含有する組成が例示される。
【００２６】
このような感光性ガラスは、熱処理を行うことにより、結晶化が進行する。上記の感光性ガラスの場合には、熱処理時の温度により２種類の結晶化が進行する。本実施形態では、この２種類の結晶化を、それぞれ、第１結晶化および第２結晶化と呼ぶ。
【００２７】
第１結晶化は、４５０〜６００℃の範囲内での熱処理により進行し、本実施形態では、上述した微細加工を可能とするために行われる。第１結晶化では、まず、紫外線が感光性ガラスに照射され、紫外線が有するエネルギーにより、増感成分（ＣｅＯ２等）から電子が放出され、感光性成分（Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等）のイオンが該電子を捕らえることで、感光性成分の金属原子が感光性ガラスの内部に生じる。続いて、上記の熱処理を行うことで、ガラス内に存在する金属原子が凝集してコロイドを形成し、このコロイドを結晶核にして、リチウムモノシリケート（Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２）の結晶が析出する。このリチウムモノシリケートの結晶は、フッ化水素に対する溶解度が、結晶化していないガラス部分に比べて高いため、この性質を利用して微細加工が可能となる。
【００２８】
（２．ケイ酸塩セラミックス）
本実施形態では、上記の感光性ガラスは、第１結晶化を利用する微細加工がなされた後に、第２結晶化により結晶化されてケイ酸塩セラミックスとなる。換言すれば、該ケイ酸塩セラミックスは、非晶質であるガラスを経由して得られる多結晶体である。
【００２９】
第２結晶化は、８００〜９００℃の範囲内での熱処理により進行し、本実施形態では、多結晶体を得るために行われる。第２結晶化では、第１結晶化よりも高い温度で熱処理することにより、リチウムダイシリケート（Ｌｉ２Ｏ−２ＳｉＯ２）の結晶およびα−石英の結晶が析出し始める。リチウムダイシリケートの結晶は、第２結晶化における熱処理によりガラス内部に直接析出する場合と、第１結晶化により析出したリチウムモノシリケートの結晶と、ガラス中の酸化ケイ素（ＳｉＯ２）と、が結合することにより析出する場合と、が考えられる。第２結晶化が進むことにより、感光性ガラスが結晶化され、本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスが形成される。したがって、このケイ酸塩セラミックスは多くの結晶から構成される多結晶体であり、もはや感光性ガラスのような非晶質体ではない。
【００３０】
本実施形態では、ケイ酸塩セラミックス全体に対する結晶が含まれる割合を示す結晶化度が９５％以上である。したがって、本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスは、ほぼ結晶から構成されており、非晶質（アモルファス）相はほとんど含まれていない。
【００３１】
なお、感光性ガラスを結晶化したガラスは、一般的に、結晶化ガラスと呼ばれる。しかしながら、この結晶化ガラスは、感光性ガラス全体に結晶が析出するガラスであるが、感光性ガラス全体がほぼ全て結晶化されているわけではない。たとえば、結晶化感光性ガラスであるＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３Ｃの結晶化度は３０％程度である。
【００３２】
したがって、本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスの結晶化度は、通常の結晶化ガラスよりも非常に高い。
【００３３】
上記の結晶化度は、ケイ酸塩セラミックスを構成する２つの結晶相の合計として算出される。すなわち、ケイ酸塩セラミックスは、リチウムダイシリケートの結晶相とα−石英の結晶相とから構成されている。結晶相の割合は、重量比で、リチウムダイシリケート結晶相の方が多い。また、結晶相の割合は、重量比で、リチウムダイシリケート：α−石英＝６０：４０〜８０：２０が好ましく、６５：３５〜７５：２５がさらに好ましい。ケイ酸塩セラミックスの結晶相が上記の２つの結晶相で構成され、さらに、その割合を上記の範囲とすることで、ケイ酸塩セラミックスの機械的特性を向上させることができる。
【００３４】
なお、本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスには、上記の２つの相以外の相、たとえば、リチウムモノシリケート（Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２）の結晶相は存在しないことが好ましい。本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスに、リチウムモノシリケートの結晶相が存在する場合には、ケイ酸塩セラミックスの機械的特性が悪化する傾向があるからである。
【００３５】
また、リチウムダイシリケートの結晶相およびα−石英の結晶相は、極めて微細な結晶から構成されており、その結晶のサイズは結晶子径に一致する。本実施形態では、リチウムダイシリケート結晶およびα−石英結晶の結晶子径は２０〜３０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００３６】
なお、リチウムダイシリケート結晶相を構成する結晶粒の間、α−石英結晶相を構成する結晶粒の間、あるいは、リチウムダイシリケート結晶相を構成する結晶粒とα−石英結晶相を構成する結晶粒との間には、粒界が形成されている。この粒界には、リチウムダイシリケート結晶相およびα−石英結晶相に取り込まれなかった成分が存在していると考えられる。したがって、粒界には、酸化ケイ素および酸化リチウム以外の成分（たとえば、酸化アルミニウム、感光性成分、増感成分）が存在していると考えられる。
【００３７】
本実施形態では、上述した結晶化度、結晶相の重量割合、結晶子径は、Ｘ線回折法を利用して算出する。
【００３８】
結晶化度は、Ｘ線回折測定により得られるＸ線回折プロファイルから、Ｘ線散乱強度を、結晶による散乱強度（結晶散乱強度）と、非晶質による散乱強度（非結晶散乱強度）と、に分離する。そして、下記の式（１）に示すように、全散乱強度（結晶散乱強度および非結晶散乱強度）に対する結晶散乱強度の比として算出することができる。
結晶化度（％）＝１００×（結晶散乱強度）／（結晶散乱強度＋非結晶散乱強度）・・・式（１）
【００３９】
結晶相の重量割合は、Ｘ線回折測定により得られるＸ線回折プロファイルにおいて、リチウムダイシリケートに起因するピーク強度と、α−石英に起因するピーク強度と、の強度比により算出することができる。具体的には、リチウムダイシリケートの（１１１）面で回折するＸ線が示すピークの強度をＩＬとし、α−石英の（０１１）面で回折するＸ線が示すピークの強度をＩｑとすると、ＩＬ：Ｉｑ＝６０：４０〜８０：２０となる。
【００４０】
結晶子径は、Ｘ線回折測定により得られるＸ線回折プロファイルにおける特定のピークの半価幅を用いてシェラー（Scherrer）の式から算出できる。本実施形態では、リチウムダイシリケートについては、（１１１）面のピークの半価幅を用いて算出し、α−石英については、（０１１）面のピークの半価幅を用いて算出する。
【００４１】
なお、上記の結晶化度、結晶相の重量割合は、後述するが、熱処理温度および熱処理温度で保持した後の徐冷での降温速度により制御できることが、本発明者により明らかにされている。
【００４２】
上述したように、本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスは多結晶体であり、結晶化度が高く、しかも結晶相の重量割合を特定の範囲に制御している。このようにすることにより、機械的特性に優れるケイ酸塩セラミックスが得られる。たとえば、機械的特性の一つとして、曲げ強度が例示されるが、本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスの曲げ強度は１３０ＭＰａ以上である。なお、曲げ強度は、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に準拠して測定すればよい。
【００４３】
（３．板状基板）
板状基板は、上記のケイ酸塩セラミックスから構成されている。この板状基板は、用途に応じて、円形板状であってもよいし、長方形あるいは正方形等の矩形板状であってもよい。本実施形態では、板状基板の厚みは１．０ｍｍ以下である。板状基板は、上記のケイ酸塩セラミックスにより構成されているため、厚みが薄くても、機械的特性が良好である。
【００４４】
板状基板の径は特に制限されないが、板状基板の径が５０ｍｍ以上である場合に本発明の効果がより顕著となる。なお、本発明において、板状基板の径とは、板状基板が円形板状である場合には直径を示し、板状基板が矩形板状である場合には辺の長さを示す。
【００４５】
また、本実施形態では、板状基板に微細加工がなされた結果、板状基板には複数の貫通孔が基板の主面上に規則的に配置されて形成されている。貫通孔の形状は、特に制限されないが、通常、平面視で円形である。また、貫通孔の径は５〜１００μｍ程度であり、貫通孔の配列ピッチは１０〜３００μｍ程度である。すなわち、板状基板は、極めて多数（数千〜数百万個）の微細な貫通孔が形成されている基板である。貫通孔を形成する方法は後述する。
【００４６】
貫通孔が形成された板状基板は、たとえば、インターポーザ、ガス電子増幅器用基板等に適用される。インターポーザに適用する場合には、該基板の貫通孔には、導電性金属が充填され表裏面間の導通が確保される。また、ガス電子増幅器用基板に適用する場合、表裏面に貫通孔を覆わないように電極が形成される。
【００４７】
（４．板状基板の製造方法）
上記の板状基板は、感光性ガラスから構成される基材に潜像を形成し該潜像が結晶化された後にこれを溶解除去し貫通孔を形成してから、該感光性ガラスを結晶化してケイ酸塩セラミックスとすることにより、製造される。まず、基材を構成する感光性ガラスを製造する。
【００４８】
出発原料として、上記の感光性ガラスを構成する成分の原料を準備する。このような原料としては、該成分の酸化物、あるいは、複合酸化物などを用いることができる。さらに、溶融時に酸化物や複合酸化物となる各種化合物等を用いることができる。溶融時に酸化物になるものとしては、たとえば、炭酸塩、シュウ酸塩、硝酸塩、水酸化物等が例示される。
【００４９】
準備した出発原料を、所定の組成比となるように秤量して混合し、原料混合物を得る。得られた原料混合物を、溶解用容器（たとえば、白金ルツボ等）に入れ、溶融する。溶融時の温度は感光性ガラスの組成に応じて適宜設定すればよいが、本実施形態では、１４００〜１４５０℃程度である。続いて、溶融ガラスを撹拌、清澄等することにより、均質な溶融ガラスとする。
【００５０】
この溶融ガラスを所定の成形型に流し込んで、所定の形状（たとえば、棒状、ブロック状等）に成形し、徐冷することにより感光性ガラスが得られる。そして、製造された感光性ガラスのブロックから切り出されて、感光性ガラス１ａから構成される基材１１が得られる（図１（ａ）を参照）。
【００５１】
（露光工程）
次に、図１（ｂ）に示すように、露光工程では、基材１１において、貫通孔となるべき部分（以下、貫通孔形成予定部分ともいう）に潜像１６を形成する。この潜像１６は、フォトマスク３０の開口部、すなわち、遮光膜３１が形成されていない部分を紫外線５０が透過して基材１１を露光することにより形成される。潜像１６では、感光性成分（Ａｕ等）と増感成分（Ｃｅ等）との間の酸化還元反応により生じた感光性成分の金属が存在している。
【００５２】
（第１結晶化工程）
続いて、潜像が形成された基材に対して熱処理を行い、潜像を結晶化部分とする。熱処理を行うことにより、図１（ｃ）に示すように、潜像１６において該金属が凝集してコロイドを形成し、さらにこのコロイドを結晶核として、Ｌｉ２Ｏ−ＳｉＯ２（リチウムモノシリケート）の結晶が析出し、結晶化部分１７が形成される。したがって、結晶化部分１７は、潜像１６と同様に貫通孔形成予定部分に対応する位置に形成されている。この結晶化は、上述した第１結晶化に相当し、感光性ガラスはケイ酸塩セラミックスにはなっていない。
【００５３】
第１結晶化工程において、熱処理は、４５０〜６００℃の範囲で行われる。その保持時間は特に制限されず、リチウムモノシリケートの結晶が十分に析出し、その結晶のサイズが大きくなりすぎない程度の時間とすればよい。結晶のサイズが大きくなりすぎると、後述するエッチングによる微細加工の精度が悪化するからである。
【００５４】
（貫通孔形成工程）
微細加工工程の一例としての貫通孔形成工程では、図１（ｄ）に示すように、形成された結晶化部分１７を、ＨＦ（フッ化水素）を用いてエッチングにより溶解除去し、貫通孔１５を形成する。結晶化部分１７、すなわち、リチウムモノシリケートは、結晶化していないガラス部分に比べて、フッ化水素に溶解しやすい。具体的には、結晶化部分１７と結晶化部分以外のガラス部分との溶解速度の差は約５０倍である。したがって、この溶解速度の差を利用して、フッ化水素をエッチング液として用い、たとえば、図示しないスプレーエッチングにより、フッ化水素を基材１１の両面に吹き付けることにより、結晶化部分１７が溶解して除去され貫通孔１５が形成される。すなわち、基材１１に対して選択的エッチングを行うことにより貫通孔１５を形成できる。
【００５５】
（第２結晶化工程）
第２結晶化工程では、貫通孔１５を形成した感光性ガラス基板１０ａに対して、熱処理を行い、基材を構成する感光性ガラス１ａを結晶化することにより、ケイ酸塩セラミックス１から構成される板状基板１０を得る。
【００５６】
第２結晶化工程における熱処理は、第１結晶化工程における熱処理よりも高い温度で行い、たとえば、８００〜９００℃の範囲に保持し、その後、徐冷する。熱処理の保持時間は１２０分以上とすることが好ましい。感光性ガラスの結晶化を促進し、結晶化度を高めることができるからである。また、徐冷時の降温速度は、炉内での自然冷却よりも緩やかにすることが好ましく、たとえば、５０℃／ｈｒ以下とすることが好ましい。徐冷時の降温速度が遅く徐冷時間が長いほど、結晶化度が同じでもリチウムダイシリケート結晶相を多くすることができる傾向にあるからである。なお、第２結晶化工程における熱処理の前に、板状基板の全面に紫外線を照射してもよい。
【００５７】
この熱処理により、感光性ガラス全体にリチウムダイシリケートの結晶およびα−石英の結晶がそれぞれ析出し、感光性ガラスのほぼ全てが結晶化しケイ酸塩セラミックスとなる。すなわち、貫通孔が形成された板状基板はケイ酸塩セラミックスから構成されることとなる。
【００５８】
得られた板状基板は、上述したケイ酸塩セラミックスから構成されているため、優れた機械的特性を有しており、上述した用途に好適に用いられる。
【００５９】
（５．本実施形態の効果）
本実施形態によれば、感光性ガラスを結晶化してなるケイ酸塩セラミックスが得られる。このケイ酸塩セラミックスは、リチウムダイシリケートの結晶とα−石英の結晶とから構成されており、通常の結晶化ガラスに比べて結晶化度が非常に高く、ほぼ結晶で構成されている。
【００６０】
しかも、本実施形態では、リチウムダイシリケート結晶相とα−石英結晶相との重量割合を上記の範囲としている。
【００６１】
さらに、本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスでは、リチウムダイシリケートおよびα−石英の結晶子径は、どちらも２０〜３０ｎｍの範囲内にある。したがって、ケイ酸塩セラミックス中のリチウムダイシリケート結晶およびα−石英結晶は、どちらも極めて微細である。
【００６２】
そのため、上記のケイ酸塩セラミックスは、外部から力が加えられても変形しにくい。また、外部からの力によりケイ酸塩セラミックス内にクラックが生じたとしても、該クラックは進展しにくい。したがって、本実施形態に係るケイ酸塩セラミックスは、機械的特性に優れる。具体的には、曲げ強度が１３０ＭＰａ以上であるケイ酸塩セラミックスを得ることができる。
【００６３】
そうすると、このようなケイ酸塩セラミックスから構成される板状基板も機械的特性が極めて高い。したがって、厚みが１．０ｍｍ以下のような非常に薄い基板とした場合であっても、十分な機械的特性が確保されることになる。
【００６４】
この効果は、基板の厚みが薄く、基板の平面方向の長さ、すなわち、基板の径が大きい場合にも顕著となる。具体的には、基板の径が５０ｍｍ以上であっても、十分な機械的特性を示す基板を得ることができる。
【００６５】
上記のような機械的特性に優れるケイ酸塩セラミックスから構成される板状基板を製造する場合には、熱処理温度を上述した範囲内に保持して、所定の降温速度により徐冷を行えばよい。
【００６６】
（６．変形例等）
上述した実施形態では、ケイ酸塩ガラスとして、感光性ガラスを用いたが、感光性成分を含まないケイ酸塩ガラスを用いてもよい。このようなケイ酸塩ガラスでは、上述した実施形態における第２結晶化のみが生じる。
【００６７】
また、上述した実施形態では、感光性ガラスから構成される基材に対する微細加工として、貫通孔の形成を行っているが、その他の微細加工を行ってもよい。たとえば、潜像の形成を基材の途中までとし、有底孔を形成してもよい。
【００６８】
以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何ら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内において種々に改変することができる。
【実施例】
【００６９】
以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。【００７０】
（実施例１）
実施例１では、ケイ酸塩セラミックスの特性について評価を行った。まず、感光性ガラスとして、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３を準備した。ＰＥＧ３は、ＳｉＯ２−Ｌｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３系のガラスから構成されており、感光性成分および増感成分を有していた。【００７１】
このＰＥＧ３を、５００℃、７５０℃、８２０℃、８７０℃および９００℃の各温度で熱処理を行い、試料を得た。熱処理の保持時間は２４０分とし、保持後の徐冷における降温速度を２５℃／ｈｒとした。得られた試料（熱処理後のＰＥＧ３）に対して、Ｘ線回折測定を行った。Ｘ線源としてＣｕ−Ｋα線を用い、測定条件は、管球電圧を４５ｋＶ、管球電流を２００ｍＡとし、スキャン範囲を５〜８０°、スキャンステップを０．０４°、スキャンスピードを１０°／ｍｉｎとした。【００７２】
図２に、熱処理を８７０℃で行ったＰＥＧ３（試料番号４）のＸ線回折プロファイルを示す。また、各試料（試料番号１〜５）について、得られたＸ線回折プロファイルに基づき、以下のようにして、結晶化度、結晶相の重量割合および結晶子径を算出した。なお、結晶子径については、熱処理を８７０℃で行った試料（試料番号４）についてのみ算出した。【００７３】
（結晶化度）
結晶化度は、得られたＸ線回折プロファイルから、Ｘ線の全散乱強度を、結晶散乱強度と非結晶散乱強度とに分離し、上記の式（１）により算出した。結果を表１に示す。【００７４】
（結晶相の重量割合）
結晶相の重量割合は、得られたＸ線回折プロファイルから、リチウムダイシリケートの（１１１）面に起因するピーク強度と、α−石英の（０１１）面に起因するピーク強度と、の比により算出した。結果を表１に示す。【００７５】
（結晶子径）
結晶子径は、得られたＸ線回折プロファイルから、リチウムダイシリケートの（１１１）面に起因するピークの半価幅と、α−石英の（０１１）面に起因するピークの半価幅と、を用いて、シェラーの公式から結晶子径をそれぞれ算出した。結果を表１に示す。【００７６】
（曲げ強度）
さらに、熱処理後のＰＥＧ３の試料を加工して、全長４０ｍｍ、幅４ｍｍ、厚み３ｍｍの試験片を作製した。得られた試験片に対し、ＪＩＳ  Ｒ  １６０１に準拠して３点曲げ強度を測定した。測定条件は、支点間距離を３０ｍｍとし、クロスヘッド速度を０．５ｍｍ／ｍｉｎとした。曲げ強度の測定では、各試料について１０本の試験片を測定し、その平均値を曲げ強度値とした。結果を表１に示す。なお、曲げ強度については、熱処理を８７０℃で行った試料（試料番号４）については測定しなかった。また、参考のため、同じ条件で行ったアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）の曲げ強度が３５０ＭＰａであり、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の曲げ強度が４００ＭＰａであった。【００７７】
【表１】
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【００７８】
熱処理温度が５００℃の試料（試料番号１）は、Ｘ線回折プロファイルにおいて非晶質による散乱（ハロー）が見られ、特定のピークが得られず、ガラス状態であることが確認できた。そのため、表１にも記載しているように、結晶化度は算出できなかった。また、熱処理温度が７５０℃の試料（試料番号２）は、結晶化度は非常に高いものの、結晶相の重量割合が上記の範囲を満足しないため、曲げ強度が低いことが確認できた。【００７９】
これに対し、熱処理温度が８２０℃の試料（試料番号３）は、結晶相の重量割合が、リチウムダイシリケートの割合がα−石英の割合よりも多く、曲げ強度が強いことが確認できた。熱処理温度が８７０℃の試料（試料番号４）は、図２より、リチウムダイシリケートおよびα−石英に帰属する鋭い回折ピークが観察できた。また、表１より、図２のＸ線回折プロファイルから算出される結晶化度は１００％となり、ＰＥＧ３が完全に結晶化され多結晶体（ケイ酸塩セラミックス）となっていることが確認できた。さらに、結晶相の重量割合は、リチウムダイシリケートの割合が、α−石英の割合よりも多く、上述した範囲内であることが確認できた。また、結晶子径も非常に微細であることが確認できた。【００８０】
さらに、熱処理温度が９００℃の試料（試料番号５）については、図２に示すＸ線回折プロファイルと同様のＸ線回折プロファイルが得られた。その結果、試料番号５の結晶化度は試料番号４と同様に１００％となり、結晶相の重量割合も上述した範囲内であることが確認できた。これに伴い、試料番号５の３点曲げ強度は、熱処理温度が低い場合（試料番号１および２）よりも、非常に高くなり、試料番号１および２に対して顕著な効果が確認できた。【００８１】
また、試料番号１〜５の試料とは別に、ＰＥＧ３を、熱処理温度が７５０℃で熱処理の保持時間は２４０分とし、保持後の徐冷における降温速度を２０℃／ｈｒとして、試料を得た。上記同様にＸ線回折測定を行った結果、結晶化度が９５％、結晶相の重量割合が、リチウムダイシリケート：α−石英＝５５：４５であり、また曲げ強度も強いことが確認できた。【００８２】
（実施例２）
実施例２および３では、貫通孔を有する基材を結晶化してケイ酸塩セラミックスとした板状基板を作製して評価を行った。基材として、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３を準備した。この基材は円板状であり、その寸法は、径がΦ２００ｍｍであり、厚みが０．５ｍｍであった。【００８３】
続いて、５０μｍの径を有する貫通孔が２００μｍの配列ピッチで形成されるようなパターンがΦ１７０ｍｍの範囲に形成されたフォトマスクを基材に重ねて、該パターンを紫外線によりプロキシミティー露光し、基材に潜像を形成した。次に、第１結晶化として、基材をコンベクショナルオーブンに投入し、６００℃で熱処理を行い、潜像を結晶化した。続いて、表裏面よりフッ化水素系エッチング液によるエッチング処理を行い、結晶化部分を溶解除去し、基材に貫通孔を形成して、貫通孔を有する板状基板を得た。【００８４】
第２結晶化として、得られた板状基板をコンベクショナルオーブンに投入し、８５０℃で熱処理を行い、板状基板を構成する感光性ガラスを結晶化して、ケイ酸塩セラミックスとした。熱処理時の保持時間は３００分とし、保持後に徐冷を行った。徐冷における降温速度を２５℃／ｈｒとした。なお、第２結晶化後の板状基板について、Ｘ線回折測定を行った結果、結晶化度が９９％、結晶相の重量割合が、リチウムダイシリケート：α−石英＝６８：３２であった。【００８５】
ケイ酸塩セラミックスから構成される板状基板の両面にＣｕ電極を形成し、さらに、電解メッキ法にて貫通孔にＣｕを充填した。その後、厚みが０．１ｍｍとなるまで、該板状基板を両面から研磨し、貫通孔がＣｕにより充填されたインターポーザを得た。【００８６】
このインターポーザを、スリットを有する出荷ケースに立て置きで８枚収納した後、５００ｋｍの距離をトラックによる輸送を行った。その結果、収納したインターポーザの全数に破損がないことが確認され、このインターポーザが良好な機械強度を示すことが確認できた。【００８７】
（実施例３）
まず、基材として、ＨＯＹＡ株式会社製ＰＥＧ３を準備した。この基材は正方形板状であり、その寸法は、径が１５０ｍｍ角であり、厚みが０．５ｍｍであった。【００８８】
続いて、５０μｍの径を有する貫通孔が２００μｍの配列ピッチで形成されるようなパターンが１００ｍｍ角の範囲に形成されたフォトマスクを基材に重ねて、該パターンを紫外線によりプロキシミティー露光し、基材に潜像を形成した。次に、第１結晶化として、基材をコンベクショナルオーブンに投入し、６００℃で熱処理を行い、潜像を結晶化した。続いて、表裏面よりフッ化水素系エッチング液によるエッチング処理を行い、結晶化部分を溶解除去し、基材に貫通孔を形成して、貫通孔を有する板状基板を得た。【００８９】
第２結晶化として、得られた板状基板をコンベクショナルオーブンに投入し、９００℃で熱処理を行い、板状基板を構成する感光性ガラスを結晶化して、ケイ酸塩セラミックスとした。熱処理時の保持時間は４２０分とし、保持後に徐冷を行った。徐冷における降温速度を２５℃／ｈｒとした。なお、第２結晶化後の板状基板について、Ｘ線回折測定を行った結果、結晶化度が９９％、結晶相の重量割合が、リチウムダイシリケート：α−石英＝６８：３２であった。【００９０】
ケイ酸塩セラミックスから構成される板状基板の一方の面にＣｕ電極を形成し、他方の面から貫通孔を通じて、貫通孔の内部をドライエッチングし、貫通孔内部に形成されたＣｕを除去した。続いて、他方の面にＣｕ電極を形成し、同様にして、貫通孔内部に形成されたＣｕを除去した。このようにすることにより、貫通孔内部にＣｕが形成されておらず、両面にＣｕ電極が形成されたガス電子増幅器用基板を得た。【００９１】
このガス電子増幅器用基板を、スリットを有する出荷ケースに立て置きで８枚収納した後、５００ｋｍの距離をトラックによる輸送を行った。その結果、収納したガス電子増幅器用基板の全数に破損がないことが確認され、このガス電子増幅器用基板が良好な機械強度を示すことが確認できた。
【符号の説明】
【００９２】
１…ケイ酸塩セラミックス
１ａ…感光性ガラス
１０…板状基板
１０ａ…感光性ガラス基板
１１…基材
１５…貫通孔
１６…潜像
１７…結晶化部分
【図１】
2015033826.tif 000004
【図２】
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【国際調査報告】
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