玻璃陶瓷基板和使用了該基板的便攜式電子設(shè)備用框體的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及玻璃陶瓷基板和具有該玻璃陶瓷基板的便攜式電子設(shè)備用框體。
【背景技術(shù)】
[0002] 作為電子設(shè)備中使用的配線基板，已知有由含有玻璃粉末和陶瓷粉末的組合物的 燒結(jié)體構(gòu)成的玻璃陶瓷基板。玻璃陶瓷基板例如在其表面上、內(nèi)部形成導電圖案，作為配線 基板被安裝于電子設(shè)備中進行使用?；蛘哂袝r不特別實施配線而將玻璃陶瓷基板用作移動 電話等電子設(shè)備用的框體。
[0003] 近年來，隨著電子設(shè)備的小型化和高功能化，也要求玻璃陶瓷基板薄型化。此外， 伴隨電路基板的復雜化和微細化而使電極結(jié)構(gòu)復雜化，因此玻璃陶瓷基板所承受的應(yīng)力也 變大。因此，需要比以往具有更高強度的玻璃陶瓷基板。另外，用于LED用元件搭載基板、 電子設(shè)備用的框體等時，需要具有充分的強度并且具有三維形狀的玻璃陶瓷基板。
[0004] 這里，玻璃陶瓷基板的主成分即玻璃和陶瓷均為脆性材料，本質(zhì)上具有不耐沖擊 而容易產(chǎn)生裂紋的性質(zhì)。因此，一直以來進行著如下嘗試：通過選擇可有助于提高玻璃陶 瓷基板的強度的陶瓷粉末作為配合的陶瓷粉末，從而獲得可應(yīng)對薄型化、高強度化的玻璃 陶瓷基板。
[0005] 例如，專利文獻1中提出了以玻璃陶瓷基板的高導熱率化和高強度化為目的而使 長寬比為4以上的扁平狀陶瓷粒子以50%以上的高取向度分散在玻璃基體中而成的玻璃 陶瓷基板。這里，專利文獻1中提出的玻璃陶瓷基板中通過使用扁平狀陶瓷粒子，從而強度 特性比以往有所提高。但是，現(xiàn)狀是無法應(yīng)對近年來所要求的高強度特性。
[0006] 另外，專利文獻2中記載了一種由玻璃和其余為結(jié)晶質(zhì)構(gòu)成的低溫燒制多層陶瓷 基板，使其最外層的熱膨脹系數(shù)小于內(nèi)層的熱膨脹系數(shù)，且使表背的最外層的厚度的合計 小于內(nèi)層的厚度。通過采用這樣的構(gòu)成，從而在燒制后的冷卻過程中在表背的最外層產(chǎn)生 壓縮應(yīng)力，因此多層陶瓷基板的抗折強度提高。
[0007] 此外，專利文獻3中使用與專利文獻2相同的概念，記載了具有由表層部和內(nèi)層部 構(gòu)成的層疊結(jié)構(gòu)的多層陶瓷基板。該基板中，表層部的熱膨脹系數(shù)小于內(nèi)層部的熱膨脹系 數(shù)且與內(nèi)層部的熱膨脹系數(shù)之差為1.0ppm/K以上，在構(gòu)成表層部的材料與構(gòu)成內(nèi)層部的 材料之間共用的成分的重量比率為75重量％以上。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，可抑制表層部與 內(nèi)層部的界面部的剝離或空隙等缺陷、基板的翹曲，提高基板強度。
[0008] 但是，專利文獻3中為了提高機械強度，在玻璃組成中使用了析出結(jié)晶的結(jié)晶化 玻璃組成，為了抑制表層部與內(nèi)層部的界面部的剝離，必須大量含有與構(gòu)成的材料之間共 用的成分。另外，通過使用結(jié)晶化玻璃組成，存在如下問題：根據(jù)析出的結(jié)晶量、微晶的大 小等而強度的偏差大，不得不在980°C燒制，無法使用銀作為導體配線。
[0009] 另外，專利文獻2、3中，外層部承受壓縮應(yīng)力，但承受拉伸應(yīng)力的內(nèi)層部的機械強 度弱，因此現(xiàn)狀是無法應(yīng)對近年來所要求的高強度特性。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0011] 專利文獻
[0012] 專利文獻1:日本特開2002-111210號公報
[0013] 專利文獻2:日本特開平6-029664號公報
[0014] 專利文獻3:日本專利第4957723號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0015] 本發(fā)明是為了解決上述問題而進行的，其目的是提供一種具有足夠高的強度特性 的玻璃陶瓷基板。
[0016] 本發(fā)明的玻璃陶瓷基板具備：具有第1熱膨脹系數(shù)的內(nèi)層部和具有比上述第1熱 膨脹系數(shù)小的第2熱膨脹系數(shù)的表層部。上述內(nèi)層部含有第1玻璃基體和扁平狀氧化鋁粒 子。上述扁平狀氧化鋁粒子沿著如下方向分散于上述玻璃基體中，該方向是扁平狀氧化鋁 粒子各自的厚度方向相對于上述內(nèi)層部的任一主面的面方向大致垂直的方向。此外，在上 述內(nèi)層部的截面中的沿著上述扁平狀氧化鋁粒子的厚度方向的任一截面中，上述扁平狀氧 化鋁粒子的平均長寬比為3以上。
[0017] 本發(fā)明還提供使用了上述玻璃陶瓷基板的便攜式電子設(shè)備框體。
[0018] 應(yīng)予說明，在本說明書中，只要沒有特別說明，大致垂直是指在利用顯微鏡等的圖 像分析畫面、實物的觀察中，以目視水平可分別識別為垂直。另外，同樣地帶"大致~"的術(shù) 語是指以目視水平"可識別為~"。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，能夠提供具備近年來所要求的高強度特性的玻璃陶瓷基板。
【附圖說明】
[0020] 圖1是表示本發(fā)明的玻璃陶瓷基板的一個實施方式的外觀圖。
[0021] 圖2是圖1所示的玻璃陶瓷基板的A截面的示意截面圖。
[0022] 圖3是圖1所示的玻璃陶瓷基板的B截面的示意截面圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下，對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
[0024][玻璃陶瓷基板]
[0025] 本發(fā)明的玻璃陶瓷基板由具有第1熱膨脹系數(shù)的內(nèi)層部和具有比上述第1熱膨脹 系數(shù)小的熱膨脹系數(shù)的表層部構(gòu)成，以用該表層部夾持上述內(nèi)層部的方式形成。
[0026] 上述內(nèi)層部是通過將第1生片（夕y一卜）燒制而得到的，該第1生片由 含有第1玻璃粉末（燒制后形成第1玻璃基體）和作為填料的平均長寬比為3以上的扁平 狀氧化鋁粒子的第1玻璃陶瓷組合物制成。上述表層部是通過將第2生片或糊料燒制而得 到的，該第2生片或糊料由含有第2玻璃粉末（燒制后形成第2玻璃基體）的第2玻璃陶 瓷組合物制成。
[0027] 具體而言，在第1生片的上下兩面層疊第2生片后，在800~900°C燒制，由此得到 玻璃陶瓷基板。使用糊料時，在第1生片的一面涂布糊料并干燥后，在另一面涂布糊料并干 燥，在800~900°C燒制而得到玻璃陶瓷基板。
[0028] 應(yīng)予說明，第1玻璃陶瓷組合物中也可以含有380~780nm的范圍的可視區(qū)域的 透射率為80%以上的扁平狀氧化鋁粒子以外的陶瓷粉末、具有在上述可視區(qū)域有吸收且透 射率小于80%的特性的著色無機顏料等填料。另外，第2玻璃陶瓷組合物中也可以含有上 述扁平狀氧化鋁粒子以外的陶瓷粉末。
[0029] 第1玻璃陶瓷組合物含有的第1玻璃粉末在燒制時熔融，成為扁平狀氧化鋁粒子 分散在該熔融玻璃中的狀態(tài)。此時，在燒制過程中，有時扁平狀氧化鋁粒子的表面附近在熔 融玻璃中恪出。通過該恪出，第1玻璃基體中的扁平狀氧化錯粒子的尺寸與燒制前相比縮 小，但對于扁平狀的形態(tài)，燒制前的原料的形態(tài)在燒制后也基本得以維持。另外，在燒制過 程中，由于從扁平狀氧化鋁粒子熔出的氧化鋁成分擴散到熔融玻璃中，所以燒制后得到的 第1玻璃基體成為在第1玻璃粉末的玻璃組成中加入了上述恪出部分的氧化錯成分而成的 組成。
[0030] 內(nèi)層部優(yōu)選在結(jié)晶度為25%以下的第1玻璃基體中分散有上述扁平狀氧化鋁粒 子且具有開口氣孔率為5%以下的特性。由此，可穩(wěn)定地得到具有足夠高的強度特性的玻璃 陶瓷基板。
[0031] 第2玻璃陶瓷組合物含有的第2玻璃粉末在燒制時熔融并固定于內(nèi)層部。通過使 用熱膨脹系數(shù)比第1玻璃陶瓷組合物小的第2玻璃陶瓷組合物，從而在燒制后降溫時在表 層部產(chǎn)生由熱膨脹系數(shù)差引起的壓縮應(yīng)力。通過該壓縮應(yīng)力，能夠形成與僅由使用了扁平 狀氧化鋁粒子的內(nèi)層部得到的燒制體相比進一步具有強度特性的玻璃陶瓷基板。
[0032] 這里，構(gòu)成玻璃陶瓷體的玻璃基體的玻璃的結(jié)晶度X(% )可根據(jù)利用X射線衍射 裝置測定的玻璃陶瓷體的粉末的X射線衍射光譜，通過下述（1)的計算式而算出。
[0033] X=I(glass) /{I(A1203)+1 (glass) }? 100 ... (1)
[0034] 式⑴中，I(glass)表示結(jié)晶化玻璃的X射線衍射的峰的最高強度，I(A1203)表示 氧化鋁的X射線衍射的峰的最高強度。應(yīng)予說明，測定中可使用CuKa射線作為特性X射 線。
[0035] 在本說明書中，玻璃的結(jié)晶度是采用上述方法測得的值。構(gòu)成本發(fā)明的玻璃陶瓷 基板的玻璃基體的結(jié)晶度為25%以下。
[0036] 如果玻璃基體局部結(jié)晶化，則有可能從玻璃與結(jié)晶相的邊界產(chǎn)生裂紋而強度降 低。另外，由于結(jié)晶析出，所以在內(nèi)層部與表層部之間玻璃成分的相互擴散被抑制，有可能 產(chǎn)生由熱膨脹系數(shù)的差引起的剝離、空隙等缺陷。接下來，如果在燒制中玻璃的結(jié)晶析出， 則有時殘留玻璃的軟化點降低，后述的粘結(jié)劑成分的分解進行不充分而引起黑色化。另外， 有時扁平狀氧化鋁粒子的分散性變差，配合量受到制約。此外，有時還難以控制結(jié)晶的析 出，由結(jié)晶析出的偏差導致玻璃陶瓷體的強度產(chǎn)生偏差。
[0037] 從防止這樣的不良情況的觀點出發(fā)，優(yōu)選在上述燒制過程中形成的玻璃基體中不 產(chǎn)生結(jié)晶。即，優(yōu)選為在X射線衍射中檢測不到結(jié)晶化玻璃的峰、結(jié)晶度為0%的非晶質(zhì)。
[0038] 然而，在制造條件得到充分控制的環(huán)境中制造玻璃陶瓷基板時，玻璃基體中也可 以含有一定水平以內(nèi)的結(jié)晶相。具體而言，如果玻璃基體的結(jié)晶度為25%以下，則可以含有 結(jié)晶相，結(jié)晶度優(yōu)選為20%以下，更優(yōu)選為15%以下。應(yīng)予說明，玻璃基體的結(jié)晶度的調(diào)整 采用后述的方法。作為上述制造條件的一個例子，有如下