玻璃陶瓷基板和使用了该基板的便携式电子设备用框体的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃陶瓷基板和具有该玻璃陶瓷基板的便携式电子设备用框体。
【背景技术】
[0002] 作为电子设备中使用的配线基板，已知有由含有玻璃粉末和陶瓷粉末的组合物的 烧结体构成的玻璃陶瓷基板。玻璃陶瓷基板例如在其表面上、内部形成导电图案，作为配线 基板被安装于电子设备中进行使用。或者有时不特别实施配线而将玻璃陶瓷基板用作移动 电话等电子设备用的框体。
[0003] 近年来，随着电子设备的小型化和高功能化，也要求玻璃陶瓷基板薄型化。此外， 伴随电路基板的复杂化和微细化而使电极结构复杂化，因此玻璃陶瓷基板所承受的应力也 变大。因此，需要比以往具有更高强度的玻璃陶瓷基板。另外，用于LED用元件搭载基板、 电子设备用的框体等时，需要具有充分的强度并且具有三维形状的玻璃陶瓷基板。
[0004] 这里，玻璃陶瓷基板的主成分即玻璃和陶瓷均为脆性材料，本质上具有不耐冲击 而容易产生裂纹的性质。因此，一直以来进行着如下尝试：通过选择可有助于提高玻璃陶 瓷基板的强度的陶瓷粉末作为配合的陶瓷粉末，从而获得可应对薄型化、高强度化的玻璃 陶瓷基板。
[0005] 例如，专利文献1中提出了以玻璃陶瓷基板的高导热率化和高强度化为目的而使 长宽比为4以上的扁平状陶瓷粒子以50%以上的高取向度分散在玻璃基体中而成的玻璃 陶瓷基板。这里，专利文献1中提出的玻璃陶瓷基板中通过使用扁平状陶瓷粒子，从而强度 特性比以往有所提高。但是，现状是无法应对近年来所要求的高强度特性。
[0006] 另外，专利文献2中记载了一种由玻璃和其余为结晶质构成的低温烧制多层陶瓷 基板，使其最外层的热膨胀系数小于内层的热膨胀系数，且使表背的最外层的厚度的合计 小于内层的厚度。通过采用这样的构成，从而在烧制后的冷却过程中在表背的最外层产生 压缩应力，因此多层陶瓷基板的抗折强度提高。
[0007] 此外，专利文献3中使用与专利文献2相同的概念，记载了具有由表层部和内层部 构成的层叠结构的多层陶瓷基板。该基板中，表层部的热膨胀系数小于内层部的热膨胀系 数且与内层部的热膨胀系数之差为1.0ppm/K以上，在构成表层部的材料与构成内层部的 材料之间共用的成分的重量比率为75重量％以上。通过采用这样的结构，可抑制表层部与 内层部的界面部的剥离或空隙等缺陷、基板的翘曲，提高基板强度。
[0008] 但是，专利文献3中为了提高机械强度，在玻璃组成中使用了析出结晶的结晶化 玻璃组成，为了抑制表层部与内层部的界面部的剥离，必须大量含有与构成的材料之间共 用的成分。另外，通过使用结晶化玻璃组成，存在如下问题：根据析出的结晶量、微晶的大 小等而强度的偏差大，不得不在980°C烧制，无法使用银作为导体配线。
[0009] 另外，专利文献2、3中，外层部承受压缩应力，但承受拉伸应力的内层部的机械强 度弱，因此现状是无法应对近年来所要求的高强度特性。
[0010] 现有技术文献
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1:日本特开2002-111210号公报
[0013] 专利文献2:日本特开平6-029664号公报
[0014] 专利文献3:日本专利第4957723号公报
【发明内容】
[0015] 本发明是为了解决上述问题而进行的，其目的是提供一种具有足够高的强度特性 的玻璃陶瓷基板。
[0016] 本发明的玻璃陶瓷基板具备：具有第1热膨胀系数的内层部和具有比上述第1热 膨胀系数小的第2热膨胀系数的表层部。上述内层部含有第1玻璃基体和扁平状氧化铝粒 子。上述扁平状氧化铝粒子沿着如下方向分散于上述玻璃基体中，该方向是扁平状氧化铝 粒子各自的厚度方向相对于上述内层部的任一主面的面方向大致垂直的方向。此外，在上 述内层部的截面中的沿着上述扁平状氧化铝粒子的厚度方向的任一截面中，上述扁平状氧 化铝粒子的平均长宽比为3以上。
[0017] 本发明还提供使用了上述玻璃陶瓷基板的便携式电子设备框体。
[0018] 应予说明，在本说明书中，只要没有特别说明，大致垂直是指在利用显微镜等的图 像分析画面、实物的观察中，以目视水平可分别识别为垂直。另外，同样地带"大致~"的术 语是指以目视水平"可识别为~"。
[0019] 根据本发明，能够提供具备近年来所要求的高强度特性的玻璃陶瓷基板。
【附图说明】
[0020] 图1是表示本发明的玻璃陶瓷基板的一个实施方式的外观图。
[0021] 图2是图1所示的玻璃陶瓷基板的A截面的示意截面图。
[0022] 图3是图1所示的玻璃陶瓷基板的B截面的示意截面图。
【具体实施方式】
[0023] 以下，对本发明的实施方式进行详细说明。
[0024][玻璃陶瓷基板]
[0025] 本发明的玻璃陶瓷基板由具有第1热膨胀系数的内层部和具有比上述第1热膨胀 系数小的热膨胀系数的表层部构成，以用该表层部夹持上述内层部的方式形成。
[0026] 上述内层部是通过将第1生片（夕y一卜）烧制而得到的，该第1生片由 含有第1玻璃粉末（烧制后形成第1玻璃基体）和作为填料的平均长宽比为3以上的扁平 状氧化铝粒子的第1玻璃陶瓷组合物制成。上述表层部是通过将第2生片或糊料烧制而得 到的，该第2生片或糊料由含有第2玻璃粉末（烧制后形成第2玻璃基体）的第2玻璃陶 瓷组合物制成。
[0027] 具体而言，在第1生片的上下两面层叠第2生片后，在800~900°C烧制，由此得到 玻璃陶瓷基板。使用糊料时，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烧制而得到玻璃陶瓷基板。
[0028] 应予说明，第1玻璃陶瓷组合物中也可以含有380~780nm的范围的可视区域的 透射率为80%以上的扁平状氧化铝粒子以外的陶瓷粉末、具有在上述可视区域有吸收且透 射率小于80%的特性的着色无机颜料等填料。另外，第2玻璃陶瓷组合物中也可以含有上 述扁平状氧化铝粒子以外的陶瓷粉末。
[0029] 第1玻璃陶瓷组合物含有的第1玻璃粉末在烧制时熔融，成为扁平状氧化铝粒子 分散在该熔融玻璃中的状态。此时，在烧制过程中，有时扁平状氧化铝粒子的表面附近在熔 融玻璃中恪出。通过该恪出，第1玻璃基体中的扁平状氧化错粒子的尺寸与烧制前相比缩 小，但对于扁平状的形态，烧制前的原料的形态在烧制后也基本得以维持。另外，在烧制过 程中，由于从扁平状氧化铝粒子熔出的氧化铝成分扩散到熔融玻璃中，所以烧制后得到的 第1玻璃基体成为在第1玻璃粉末的玻璃组成中加入了上述恪出部分的氧化错成分而成的 组成。
[0030] 内层部优选在结晶度为25%以下的第1玻璃基体中分散有上述扁平状氧化铝粒 子且具有开口气孔率为5%以下的特性。由此，可稳定地得到具有足够高的强度特性的玻璃 陶瓷基板。
[0031] 第2玻璃陶瓷组合物含有的第2玻璃粉末在烧制时熔融并固定于内层部。通过使 用热膨胀系数比第1玻璃陶瓷组合物小的第2玻璃陶瓷组合物，从而在烧制后降温时在表 层部产生由热膨胀系数差引起的压缩应力。通过该压缩应力，能够形成与仅由使用了扁平 状氧化铝粒子的内层部得到的烧制体相比进一步具有强度特性的玻璃陶瓷基板。
[0032] 这里，构成玻璃陶瓷体的玻璃基体的玻璃的结晶度X(% )可根据利用X射线衍射 装置测定的玻璃陶瓷体的粉末的X射线衍射光谱，通过下述（1)的计算式而算出。
[0033] X=I(glass) /{I(A1203)+1 (glass) }? 100 ... (1)
[0034] 式⑴中，I(glass)表示结晶化玻璃的X射线衍射的峰的最高强度，I(A1203)表示 氧化铝的X射线衍射的峰的最高强度。应予说明，测定中可使用CuKa射线作为特性X射 线。
[0035] 在本说明书中，玻璃的结晶度是采用上述方法测得的值。构成本发明的玻璃陶瓷 基板的玻璃基体的结晶度为25%以下。
[0036] 如果玻璃基体局部结晶化，则有可能从玻璃与结晶相的边界产生裂纹而强度降 低。另外，由于结晶析出，所以在内层部与表层部之间玻璃成分的相互扩散被抑制，有可能 产生由热膨胀系数的差引起的剥离、空隙等缺陷。接下来，如果在烧制中玻璃的结晶析出， 则有时残留玻璃的软化点降低，后述的粘结剂成分的分解进行不充分而引起黑色化。另外， 有时扁平状氧化铝粒子的分散性变差，配合量受到制约。此外，有时还难以控制结晶的析 出，由结晶析出的偏差导致玻璃陶瓷体的强度产生偏差。
[0037] 从防止这样的不良情况的观点出发，优选在上述烧制过程中形成的玻璃基体中不 产生结晶。即，优选为在X射线衍射中检测不到结晶化玻璃的峰、结晶度为0%的非晶质。
[0038] 然而，在制造条件得到充分控制的环境中制造玻璃陶瓷基板时，玻璃基体中也可 以含有一定水平以内的结晶相。具体而言，如果玻璃基体的结晶度为25%以下，则可以含有 结晶相，结晶度优选为20%以下，更优选为15%以下。应予说明，玻璃基体的结晶度的调整 采用后述的方法。作为上述制造条件的一个例子，有如下