(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｐ２Ｏ５                      ５〜２５％
ＢａＯ＋ＳｒＯ              ２１〜５０％
Ｎｂ２Ｏ５                    ３５〜６５％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ      ０〜３％
を含有するガラスからなるガラス基板。
【請求項２】
質量％で、
Ｐ２Ｏ５                      ５〜２５％
Ｂ２Ｏ３                      ０〜１５％
ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２            ０〜５％
ＢａＯ＋ＳｒＯ              ２１〜５０％
ＭｇＯ＋ＣａＯ              ０〜２５％
Ｎｂ２Ｏ５                    ３５〜６５％
ＴｉＯ２                      ０〜１５％
Ｔａ２Ｏ５                    ０〜１５％
Ｂｉ２Ｏ３                    ０〜１５％
ＺｎＯ                      ０〜１５％
ＷＯ３                        ０〜１５％
Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３  ０〜１５％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ      ０〜３％
Ａｌ２Ｏ３                    ０〜５％
Ｓｂ２Ｏ３                    ０〜０．５％
を含有することを特徴とする請求項１記載のガラス基板。
【請求項３】
質量％で
Ｐ２Ｏ５                      ５〜２０％
Ｂ２Ｏ３                      ０〜１０％
ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２            ０〜５％
ＢａＯ                      ２１〜５０％
ＭｇＯ＋ＣａＯ              ０〜２５％
Ｎｂ２Ｏ５                    ３５〜６５％
ＴｉＯ２                      ０〜１５％
Ｔａ２Ｏ５                    ０〜１５％
Ｂｉ２Ｏ３                    ０〜１５％
ＺｎＯ                      ０〜１５％
ＷＯ３                        ０〜１５％
Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３  ０〜１５％
Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ      ０〜３％
Ａｌ２Ｏ３                    ０〜５％
Ｓｂ２Ｏ３                    ０〜０．５％
を含有し、Ｎｂ２Ｏ５  ／  （ＢａＯ＋ＳｒＯ）＝０．８５〜２．２０を満たすことを特徴とする、請求項１又は２記載のガラス基板。
【請求項４】
ＰｂＯ成分を実質的に含有しないことを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか一項記載のガラス基板。
【請求項５】
比誘電率が１５以上であることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか一項記載のガラス基板。
【請求項６】
誘電損失が１０．０×１０−４  以下であることを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか一項記載のガラス基板。
【請求項７】
電気抵抗率が１．０×１０１６  Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする、請求項１から６のうちいずれか一項記載のガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、比誘電率が大きく且つ誘電損失が小さい、高周波回路素子用基板、フラットパネル・ディスプレイ等の電子回路用基板や誘電材料として好適なガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用電話やパーソナル無線に代表される移動体通信、携帯電話、衛星放送、衛星通信、CATV等に代表されるような高度情報化時代を迎え、情報伝達はより高速化・高周波化の傾向にあり、さらにこれらの機器には小型化が求められ、これに伴って回路素子に対しても小型化が強く要求されている。
【０００３】
マイクロ波用回路素子の大きさは、使用電磁波の波長が基準になる。比誘電率（ε）の誘電体中を伝播する電磁波の波長（λ）は、真空中の波長をλ0とするとλ=λ0 /(ε1/2)となる。従って回路の大きさはεの平方根に反比例して小さくなるため、高い比誘電率の材料が求められている。
【０００４】
また、ＰＤＰ等のディスプレイ基板においては、高密度、高輝度、低消費電力対応としてアルカリ含有量が少なく、且つ高い比誘電率を有する電子用基板ガラスが望まれている。さらに、高周波・高電界で誘電体をコンデンサーとして使用する場合、品質係数Qが大きいことが要求される。Q=1/tanδ（tanδ：誘電損失）の関係にあるので、誘電損失の小さい材料が求められる。
【０００５】
従来、前記のような比較的比誘電率の大きなガラスとしては、PbO成分を多量に含有した珪酸塩ガラスが知られている。例えば、特開平3297008号公報にはSiO2-RO（Rはアルカリ土類金属元素）-(TiO2+ZrO2+SnO2)-PbO系のガラスが開示されており、特開平4-16527号、特開平4-108631号公報にはSiO2-PbO-Al2O3系ガラスが開示されている。しかし、環境保護の観点から、PbO成分を含有しないガラスが求められている。
【０００６】
なお、高屈折率光学ガラスとしてP2O5-B2O3-Nb2O5系が知られている（特開昭52-132012号、特開平8-104537号公報等）。しかし、一般的にアルカリ含有量が多く、その移動度の高さから耐電圧性が低いため、高周波回路素子用や電子回路用の基板としては不向きである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、前記従来技術の見られる諸欠点を総合的に改善し、比誘電率が大きく且つ誘電損失が小さい、比較的アルカリ含有量の少ないガラスであって、高周波回路素子、ディスプレイ等の基板に好適な材料を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため、鋭意試験研究を重ねた結果、従来の技術には具体的に開示されていない特定範囲のP2O5-RO（Rはアルカリ土類金属元素）-Nb2O5系ガラスにおいて、極めて高い比誘電率と小さい誘電損失を有するガラス基板が得られていることを見出し、本発明をなすに至った。
【０００９】
すなわち、請求項１に記載の発明は、質量％で、Ｐ２Ｏ５５〜２５％、ＢａＯ＋ＳｒＯ  ２１〜５０％、Ｎｂ２Ｏ５  ３５〜６５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜３％、を含有するガラスからなるガラス基板であり、請求項２に記載の発明は、質量％で、Ｐ２Ｏ５  ５〜２５％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１５％、ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２  ０〜５％、ＢａＯ＋ＳｒＯ  ２１〜５０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ０〜２５％、Ｎｂ２Ｏ５  ３５〜６５％、ＴｉＯ２  ０〜１５％、Ｔａ２Ｏ５  ０〜１５％、Ｂｉ２Ｏ３  ０〜１５％、ＺｎＯ  ０〜１５％、ＷＯ３  ０〜１５％、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３  ０〜１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜３％、Ａｌ２Ｏ３  ０〜５％、Ｓｂ２Ｏ３  ０〜０．５％を含有することを特徴とする請求項１記載のガラス基板であり、請求項３に記載の発明は、質量％でＰ２Ｏ５  ５〜２０％、Ｂ２Ｏ３  ０〜１０％、ＳｉＯ２＋ＧｅＯ２  ０〜５％、ＢａＯ  ２１〜５０％、ＭｇＯ＋ＣａＯ  ０〜２５％、Ｎｂ２Ｏ５  ３５〜６５％、ＴｉＯ２  ０〜１５％、Ｔａ２Ｏ５０〜１５％、Ｂｉ２Ｏ３  ０〜１５％、ＺｎＯ  ０〜１５％、ＷＯ３  ０〜１５％、Ｙ２Ｏ３＋Ｌａ２Ｏ３＋Ｇｄ２Ｏ３  ０〜１５％、Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ  ０〜３％、Ａｌ２Ｏ３０〜５％、Ｓｂ２Ｏ３  ０〜０．５％を含有し、Ｎｂ２Ｏ５  ／（ＢａＯ＋ＳｒＯ）＝０．８５〜２．２０を満たすことを特徴とする、請求項１又は２記載のガラス基板であり、請求項４に記載の発明は、ＰｂＯ成分を実質的に含有しないことを特徴とする、請求項１から３のうちいずれか一項記載のガラス基板であり、請求項５に記載の発明は、比誘電率が１５以上であることを特徴とする、請求項１から４のうちいずれか一項記載のガラス基板であり、請求項６に記載の発明は、誘電損失が１０．０×１０−４  以下であることを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか一項記載のガラス基板であり、請求項７に記載の発明は、電気抵抗率が１．０×１０１６  Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする、請求項１から６のうちいずれか一項記載のガラス基板である。
【００１０】
上記の通り各成分の組成範囲を限定した理由は次の通りである。
【００１１】
すなわち、P2O5成分はガラス形成酸化物として重要な成分であり、失透なく、安定なガラスを得る為に、5％以上が好ましい。また、大きな比誘電率を維持するため25％以下が好ましく、22％以下がより好ましく、20％以下が特に好ましい。
【００１２】
B2O3, SiO2およびGeO2成分はガラス形成酸化物として働き、ガラスを安定化させるためには有効である。B2O3, SiO2およびGeO2成分の和は0.5％以上が好ましく、1.5％以上がより好ましい。B2O3成分は0.5％以上がより好ましく、1.5％以上が特に好ましい。しかし、大きな比誘電率を維持するため、B2O3成分は15％以下が好ましく、10％以下がより好ましい。SiO2およびGeO2成分の和は5％以下が好ましく、3％以下がより好ましく、1％以下が特に好ましい。
【００１３】
SrOおよびBaOの各成分はガラスの比誘電率を高めるのに有効である。両成分の和は21％以上50％以下が好ましく、25％以上40％以下がより好ましい。また、BaO成分は21％以上が好ましく、25％以上がより好ましい。
【００１４】
MgOとCaO成分はガラスの失透抑制に有効である。大きな比誘電率を維持するため、両成分の和は25％以下が好ましく、10％以下がより好ましく、5％以下が特に好ましい。
【００１５】
Nb2O5成分は比誘電率を向上させるために有効である。35％以上が好ましく、耐失透性の点から、65％以下が好ましく、60％以下がより好ましく、55％以下が特に好ましい。また、比誘電率を高め且つガラスの安定性を保持するために、Nb2O5 / (BaO+SrO)の値は0.85〜2.2の範囲が好ましく、0.95〜1.8の範囲がより好ましい。
【００１６】
TiO2, Ta2O5, Bi2O3, ZnO, WO3, Y2O3, La2O3およびGd2O3の各成分は比誘電率を大きくするのに有効な成分である。ただし、耐失透性の点から、それぞれ15％以下が好ましい。特に、Y2O3, La2O3およびGd2O3の各成分の和は15％以下が好ましい。
【００１７】
Li2O, Na2OおよびK2Oの各成分はガラスの溶解性を向上させる。しかし、アルカリ成分はガラス中でのイオンの移動度を非常に大きくし、電気抵抗率を小さくする。高電圧下ではアルカリ成分の析出や絶縁破壊も起こり得るため、電子材料としては各成分の和は3％以下が好ましく、実質的に含まないことがより好ましい。
【００１８】
Al2O3成分はガラスの化学的耐久性の改良に有効である。耐失透性の点から、5％以下が好ましい。
【００１９】
Sb2O3成分はガラスの清澄剤として有効であるが、その量は0.5％以下で十分である。
【００２０】
本発明のガラスは、環境上有害なPbOやAs2O3成分を実質的に含有しないことが好ましい。
【００２１】
なお、本発明のガラスに、Rb2O, Cs2O, TeO2, CeO2, SnO等の上記以外の成分を合計で5％程度まで必要に応じて添加しても差し支えない。
【００２２】
本発明のガラス及びガラス基板は、比誘電率が１５以上であることが好ましく、１６以上であることがより好ましく、１７以上であることが特に好ましい。
【００２３】
本発明のガラス及びガラス基板は、電気抵抗率が１×１０16Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。
【００２４】
【発明の実施の形態】
次に本発明にかかる高い比誘電率を有するガラスの好適な実施組成例および比較組成例（単位：質量％）を、これらのガラスからなる基板の25℃, 1MHzでの比誘電率（ε）と誘電損失（tanδ）、電気抵抗率(ρ/Ω・cm)、100〜300℃の熱膨張係数(α／１０-7Ｋ-1)、屈折率(nd)およびアッベ数(νd)とともに表１〜７に示した。これらの表において、比誘電率と誘電損失はインピーダンス測定システムで測定した。電気抵抗率はヒューレットパッカード社製の高電気抵抗計にて測定した。また、熱膨張係数は各実施例のガラスを加工して作製した棒状試料（長さ20mm×直径5mm）について、押棒式熱膨張測定装置を用いて、100〜300℃の温度範囲において測定した。
【００２５】
本発明の実施組成例のガラスは、いずれも硝酸塩、炭酸塩、燐酸塩および酸化物の原料を用いて秤量・混合し、これを白金るつぼを用い、約1000〜1500℃、約2〜5時間で溶解脱泡し、攪拌均質化した後、金型に鋳込み、徐冷することにより得た。
【００２６】
【表１】
0004156845.tif 000002
【００２７】
【表２】
0004156845.tif 000003
【００２８】
【表３】
0004156845.tif 000004
【００２９】
【表４】
0004156845.tif 000005
【００３０】
【表５】
0004156845.tif 000006
【００３１】
【表６】
0004156845.tif 000007
【００３２】
【表７】
0004156845.tif 000008
【００３３】
表１〜７に見られるように、本発明の実施組成例のガラスはいずれも高い比誘電率と低い誘電損失、高い電気抵抗率を示している。また、透明性を有していた。本発明の実施例のガラスの100〜300℃の熱膨張係数は８０×１０-7〜８６×１０-7Ｋ-1の範囲にあり、屈折率(nd)は１．８３〜２．００の範囲にあり、アッベ数(νd)は２０．７〜２９．２にあった。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたとおり、本発明のガラスは、特定範囲量のP2O5-RO-Nb2O5系ガラス組成を有し、高い比誘電率と低い誘電損失。高い電気抵抗率を示し、高周波回路素子、フラットパネル・ディスプレイ等の電子回路用基板や誘電材料用に有用である。