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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023160152
(43)【公開日】2023-11-02
(54)【発明の名称】ガラス
(51)【国際特許分類】
C03C 3/064 20060101AFI20231026BHJP
【ＦＩ】
C03C3/064
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022070299
(22)【出願日】2022-04-21
(71)【出願人】
【識別番号】504147254
【氏名又は名称】国立大学法人愛媛大学
(71)【出願人】
【識別番号】000000044
【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002147
【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】斎藤 全
(72)【発明者】
【氏名】林 克樹
(72)【発明者】
【氏名】冨原 佑介
(72)【発明者】
【氏名】光井 和輝
(72)【発明者】
【氏名】稲葉 誠二
(72)【発明者】
【氏名】小池 章夫
(72)【発明者】
【氏名】門 力也
【テーマコード（参考）】
4G062
【Ｆターム（参考）】
4G062AA01
4G062BB01
4G062CC10
4G062DA04
4G062DA05
4G062DB01
4G062DB02
4G062DB03
4G062DB04
4G062DB05
4G062DC03
4G062DD01
4G062DE01
4G062DF01
4G062EA01
4G062EA10
4G062EB01
4G062EC01
4G062ED01
4G062ED02
4G062ED03
4G062ED04
4G062EE01
4G062EE02
4G062EE03
4G062EE04
4G062EF01
4G062EF02
4G062EF03
4G062EF04
4G062EG01
4G062FA01
4G062FB01
4G062FC01
4G062FD01
4G062FE01
4G062FF01
4G062FG01
4G062FH04
4G062FJ01
4G062FK01
4G062FL01
4G062GA01
4G062GA10
4G062GB01
4G062GC01
4G062GD01
4G062GE01
4G062HH01
4G062HH03
4G062HH05
4G062HH07
4G062HH09
4G062HH11
4G062HH13
4G062HH15
4G062HH17
4G062HH20
4G062JJ01
4G062JJ03
4G062JJ05
4G062JJ07
4G062JJ10
4G062KK01
4G062KK03
4G062KK05
4G062KK07
4G062KK10
4G062MM27
4G062NN30
4G062NN33
(57)【要約】
【課題】ヤング率を高くしつつ、熱膨張率を低くする。
【解決手段】ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２：１０％～３５％、Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、を含有し、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である。
【選択図】図１
【解決手段】ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２：１０％～３５％、Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、を含有し、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有し、
平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、
平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である、
ガラス。
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有し、
平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、
平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である、
ガラス。
【請求項2】
平均原子充填率Ｖｐが、０．６０３以上０．７００以下である、請求項１に記載のガラス。
【請求項3】
平均結合乖離エネルギＧｔが、８６以上１１０以下である、請求項１又は請求項２に記載のガラス。
【請求項4】
酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ａｌ２Ｏ３：１０％～４０％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
ＭｇＯ：０％～３０％、
ＣａＯ：０％～３０％、
ＳｒＯ：０％～３０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有する、請求項１又は請求項２に記載のガラス。
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ａｌ２Ｏ３：１０％～４０％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
ＭｇＯ：０％～３０％、
ＣａＯ：０％～３０％、
ＳｒＯ：０％～３０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有する、請求項１又は請求項２に記載のガラス。
【請求項5】
酸化物基準のモル％表示における、Ａｌ２Ｏ３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）が、１以上３以下である、請求項１又は請求項２に記載のガラス。
【請求項6】
非晶質のガラスである、請求項１又は請求項２に記載のガラス。
【請求項7】
基板として用いられる、請求項１又は請求項２に記載のガラス。
【請求項8】
ファンアウトウェハレベルパッケージ及びファンアウトパネルレベルパッケージの少なくとも一方の製造に用いられる、請求項７に記載のガラス。
【請求項9】
ヤング率が１２０ＧＰａ以上であり、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥが、４．５ｐｐｍ／℃以下である、請求項１又は請求項２に記載のガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、ガラスに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体デバイスの製造プロセス中に半導体デバイスを支持する部材として、ガラスが用いられることがある。例えば特許文献１には、半導体デバイスを支持する部材として、高ヤング率かつ高失透粘度のガラスを用いる旨が記載されている。また例えば特許文献２には、Ｔａ２Ｏ５を含むガラスが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】国際公開第２０２１／０１４５８２号
【特許文献2】米国特許第４７０９９８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、半導体デバイスを支持する用途や、その他の用途などに用いられるガラスは、ヤング率を高くしつつ、熱膨張率を低くすることが求められている。
【0005】
本発明は、ヤング率を高くしつつ、熱膨張率を低くすることが可能なガラス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】
【0006】
本開示に係るガラスは、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２：１０％～３５％、Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、を含有し、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である。
【0007】
本発明によれば、ヤング率を高くしつつ、熱膨張率を低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、数値については四捨五入の範囲が含まれる。
【0010】
（ガラス）
図１は、本実施形態に係るガラスの模式図である。図１に示すように、本実施形態に係るガラス１０は、半導体パッケージの製造用のガラス基板として用いられるものであり、より具体的には、ＦＯＷＬＰ等の製造用の支持ガラス基板である。ただし、ガラス１０の用途は、ＦＯＷＬＰ等の製造用に限られず任意であり、部材を支持するために用いられるガラス基板であってよいし、部材の支持以外の用途に用いられてもよい。なお、ＦＯＷＬＰ等とは、ファンアウトウェハレベルパッケージ（Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ＦＯＷＬＰ）やファンアウトパネルレベルパッケージ（Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｐａｎｅｌ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ＦＯＰＬＰ）を含むものである。
図１は、本実施形態に係るガラスの模式図である。図１に示すように、本実施形態に係るガラス１０は、半導体パッケージの製造用のガラス基板として用いられるものであり、より具体的には、ＦＯＷＬＰ等の製造用の支持ガラス基板である。ただし、ガラス１０の用途は、ＦＯＷＬＰ等の製造用に限られず任意であり、部材を支持するために用いられるガラス基板であってよいし、部材の支持以外の用途に用いられてもよい。なお、ＦＯＷＬＰ等とは、ファンアウトウェハレベルパッケージ（Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｗａｆｅｒ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ＦＯＷＬＰ）やファンアウトパネルレベルパッケージ（Ｆａｎ Ｏｕｔ Ｐａｎｅｌ Ｌｅｖｅｌ Ｐａｃｋａｇｅ：ＦＯＰＬＰ）を含むものである。
【0011】
（平均原子充填率）
ガラス１０は、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、０．６０３以上０．７００以下であることが好ましく、０．６１０以上０．６８０以下であることがより好ましく、０．６１２以上０．６６０以下であることが更に好ましい。平均原子充填率Ｖｐがこの範囲となることで、ヤング率を向上させることができる。
なお、平均原子充填率Ｖｐは、ガラス１０に含まれるそれぞれの金属酸化物の原子充填率Ｖｉの平均値（相加平均値）である。金属酸化物の原子充填率Ｖｉは、次の式（１）で算出される。
ガラス１０は、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、０．６０３以上０．７００以下であることが好ましく、０．６１０以上０．６８０以下であることがより好ましく、０．６１２以上０．６６０以下であることが更に好ましい。平均原子充填率Ｖｐがこの範囲となることで、ヤング率を向上させることができる。
なお、平均原子充填率Ｖｐは、ガラス１０に含まれるそれぞれの金属酸化物の原子充填率Ｖｉの平均値（相加平均値）である。金属酸化物の原子充填率Ｖｉは、次の式（１）で算出される。
【0012】
Ｖｉ＝６．０２・１０２３・（４／３）・π・（ｘ・ｒ３
Ｍ+ｙ・ｒ３
Ｏ） ・・・（１）
【0013】
ここで、ガラス１０に含まれる金属酸化物を、ＭｘＯｙとする。Ｍは、金属元素であり、Ｏは酸素元素であり、ｘは金属元素Ｍの価数であり、ｙは酸素元素Ｏの価数である。
ｒＭは、金属酸化物ＭｘＯｙにおける金属元素Ｍのシャノンのイオン半径であり、ｒＯは、金属酸化物ＭｘＯｙにおける酸素元素Ｏのシャノンのイオン半径である。
ｒＭは、金属酸化物ＭｘＯｙにおける金属元素Ｍのシャノンのイオン半径であり、ｒＯは、金属酸化物ＭｘＯｙにおける酸素元素Ｏのシャノンのイオン半径である。
【0014】
（平均結合乖離エネルギ）
ガラス１０は、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上であり、８６以上１１０以下であることが好ましく、８７以上１００以下であることがより好ましく、８８以上９４以下であることが更に好ましい。平均結合乖離エネルギＧｔがこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
平均結合乖離エネルギＧｔは、ガラス１０に含まれるそれぞれの金属酸化物の結合乖離エネルギＧｉの平均値（相加平均値）である。金属酸化物の結合乖離エネルギＧｉは、次の式（２）で算出される。
ガラス１０は、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上であり、８６以上１１０以下であることが好ましく、８７以上１００以下であることがより好ましく、８８以上９４以下であることが更に好ましい。平均結合乖離エネルギＧｔがこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
平均結合乖離エネルギＧｔは、ガラス１０に含まれるそれぞれの金属酸化物の結合乖離エネルギＧｉの平均値（相加平均値）である。金属酸化物の結合乖離エネルギＧｉは、次の式（２）で算出される。
【0015】
Ｇｉ＝ｄｉ／Ｍｉ・｛ｘ・ΔＨｆ（Ｍｇａｓ）＋ｙ・ΔＨｆ（Ｏｇａｓ）－ΔＨｆ（ＭｘＯｙｃｒｙｓｔａｌ）－（ｘ＋ｙ）・ＲＴ｝ ・・・（２）
【0016】
ここで、ｄｉは、金属酸化物ＭｘＯｙの密度であり、Ｍｉ（ｇ／ｍｏｌ）は、金属酸化物ＭｘＯｙの分子量であり、ΔＨｆ（Ｍｇａｓ）は、気体状態の金属元素Ｍの標準生成エンタルピーであり、ΔＨｆ（Ｏｇａｓ）は、気体状態の酸素元素Ｏの標準生成エンタルピーであり、ΔＨｆ（ＭｘＯｙｃｒｙｓｔａｌ）は、金属酸化物ＭｘＯｙの標準生成エンタルピーである。また、Ｒは、気体定数であり、Ｔは、絶対温度である。
【0017】
（ガラスの組成）
次に、ガラス１０の好ましい組成について説明する。
次に、ガラス１０の好ましい組成について説明する。
【0018】
（ＳｉＯ２）
ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２の含有量が、１０％以上３５％以下であり、２０％以上３５％以下であることが好ましく、２５％以上３５％以下であることがより好ましい。ＳｉＯ２の含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２の含有量が、１０％以上３５％以下であり、２０％以上３５％以下であることが好ましく、２５％以上３５％以下であることがより好ましい。ＳｉＯ２の含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
【0019】
（Ｂ２Ｏ３）
ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｂ２Ｏ３の含有量が、１％以上１０％以下であり、３％以上８％以下であることが好ましく、４％以上６％以下であることがより好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｂ２Ｏ３の含有量が、１％以上１０％以下であり、３％以上８％以下であることが好ましく、４％以上６％以下であることがより好ましい。Ｂ２Ｏ３の含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
【0020】
（Ｔａ２Ｏ５）
ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｔａ２Ｏ５の含有量が、１０％以上２０％以下であり、１２％以上１８％以下であることが好ましく、１４％以上１７％以下であることがより好ましい。Ｔａ２Ｏ５の含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｔａ２Ｏ５の含有量が、１０％以上２０％以下であり、１２％以上１８％以下であることが好ましく、１４％以上１７％以下であることがより好ましい。Ｔａ２Ｏ５の含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
【0021】
（Ａｌ２Ｏ３）
ガラス１０は、Ａｌ２Ｏ３を非含有（Ａｌ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％）でもよいが、Ａｌ２Ｏ３を含有する（Ａｌ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％より高い）ことが好ましい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ａｌ２Ｏ３の含有量が、１０％以上４０％以下であることが好ましく、１５％以上３７％以下であることがより好ましく、２５％以上３５％以下であることが更に好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、Ａｌ２Ｏ３を非含有（Ａｌ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％）でもよいが、Ａｌ２Ｏ３を含有する（Ａｌ２Ｏ３の含有量が０ｍｏｌ％より高い）ことが好ましい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ａｌ２Ｏ３の含有量が、１０％以上４０％以下であることが好ましく、１５％以上３７％以下であることがより好ましく、２５％以上３５％以下であることが更に好ましい。Ａｌ２Ｏ３の含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
【0022】
（ＭｇＯ）
ガラス１０は、ＭｇＯを非含有でもよいが、ＭｇＯを含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＭｇＯの含有量が、０％以上３０％以下であることが好ましく、２．５％以上２０％以下であることがより好ましく、５％以上１５％以下であることが更に好ましい。ＭｇＯの含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、ＭｇＯを非含有でもよいが、ＭｇＯを含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＭｇＯの含有量が、０％以上３０％以下であることが好ましく、２．５％以上２０％以下であることがより好ましく、５％以上１５％以下であることが更に好ましい。ＭｇＯの含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
【0023】
（ＣａＯ）
ガラス１０は、ＣａＯを非含有でもよいが、ＣａＯを含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＣａＯの含有量が０以上３０％以下であることが好ましく、５％以上２０％以下であることがより好ましい。ＣａＯの含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、ＣａＯを非含有でもよいが、ＣａＯを含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＣａＯの含有量が０以上３０％以下であることが好ましく、５％以上２０％以下であることがより好ましい。ＣａＯの含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
【0024】
（ＳｒＯ）
ガラス１０は、ＳｒＯを非含有でもよいが、ＳｒＯを含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｒＯの含有量が、０％以上３０％以下であることが好ましく、０％以上２０％以下であることがより好ましく、０％以上１０％以下であることが更に好ましい。ＳｒＯの含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、ＳｒＯを非含有でもよいが、ＳｒＯを含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｒＯの含有量が、０％以上３０％以下であることが好ましく、０％以上２０％以下であることがより好ましく、０％以上１０％以下であることが更に好ましい。ＳｒＯの含有量がこの範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。
【0025】
（Ｙ２Ｏ３）
ガラス１０は、Ｙ２Ｏ３を非含有でもよいが、Ｙ２Ｏ３を含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｙ２Ｏ３の含有量が、０％以上１０％以下であることが好ましく、０％以上５％以下であることがより好ましく、０％（非含有）であることが更に好ましい。Ｙ２Ｏ３の含有量がこの範囲となることで、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、Ｙ２Ｏ３を非含有でもよいが、Ｙ２Ｏ３を含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｙ２Ｏ３の含有量が、０％以上１０％以下であることが好ましく、０％以上５％以下であることがより好ましく、０％（非含有）であることが更に好ましい。Ｙ２Ｏ３の含有量がこの範囲となることで、熱膨張率を低くすることができる。
【0026】
（Ｇｄ２Ｏ３）
ガラス１０は、Ｇｄ２Ｏ３を非含有でもよいが、Ｇｄ２Ｏ３を含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｇｄ２Ｏ３の含有量が、０％以上１０％以下であることが好ましく、０％以上５％以下であることがより好ましく、０％（非含有）であることが更に好ましい。Ｇｄ２Ｏ３の含有量がこの範囲となることで、熱膨張率を低くすることができる。
ガラス１０は、Ｇｄ２Ｏ３を非含有でもよいが、Ｇｄ２Ｏ３を含有してもよい。ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、Ｇｄ２Ｏ３の含有量が、０％以上１０％以下であることが好ましく、０％以上５％以下であることがより好ましく、０％（非含有）であることが更に好ましい。Ｇｄ２Ｏ３の含有量がこの範囲となることで、熱膨張率を低くすることができる。
【0027】
（Ａｌ２Ｏ３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ））
ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示における、Ａｌ２Ｏ３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）が、すなわち、ＭｇＯとＣａＯとＳｒＯとＢａＯとＺｎＯとの含有量（モル％）の合計値に対する、Ａｌ２Ｏ３の含有量（モル％）の比率が、１以上３以下であることが好ましく、１．２以上２．５以下であることがより好ましく、１．５以上２．３以下であることが更に好ましい。Ａｌ２Ｏ３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、ガラス１０に含まれる２価の元素の酸化物の含有量の合計値に対する、ガラス１０に含まれるＡｌ２Ｏ３の含有量の比率ともいえる。この比率が上記範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。なお、ガラス１０は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯの全てを含んでもよいし、これらの少なくとも１つを非含有であってもよい。
ガラス１０は、酸化物基準のモル％表示における、Ａｌ２Ｏ３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）が、すなわち、ＭｇＯとＣａＯとＳｒＯとＢａＯとＺｎＯとの含有量（モル％）の合計値に対する、Ａｌ２Ｏ３の含有量（モル％）の比率が、１以上３以下であることが好ましく、１．２以上２．５以下であることがより好ましく、１．５以上２．３以下であることが更に好ましい。Ａｌ２Ｏ３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）は、ガラス１０に含まれる２価の元素の酸化物の含有量の合計値に対する、ガラス１０に含まれるＡｌ２Ｏ３の含有量の比率ともいえる。この比率が上記範囲となることで、ヤング率を向上させつつ、熱膨張率を低くすることができる。なお、ガラス１０は、Ａｌ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、及びＺｎＯの全てを含んでもよいし、これらの少なくとも１つを非含有であってもよい。
【0028】
なお、ガラス１０は、焼結体を含まないことが好ましい。すなわち、ガラス１０は、焼結体でないガラスであることが好ましい。ここでの焼結体とは、複数の粒子を融点より低い温度で加熱して、粒子同士を結合させた部材を指す。焼結体は、空孔を含むため気孔率がある程度高くなるが、ガラス１０は、焼結体でないため、気孔率が低く、通常０％である。ただし、不可避な微量な気孔を含むことは許容される。ここでの気孔率は、いわゆる真の気孔率であり、外部に連通する気孔（空孔）及び外部に連通しない気孔（空孔）との容積の和を、全容積（見かけの容積）で除した値を指す。気孔率は、例えばＪＩＳ Ｒ １６３４に従って測定できる。
【0029】
また、ガラス１０に使用されるガラスは通常非晶質のガラス、すなわち非晶質固体であることが好ましい。またこのガラスは表面や内部に結晶を含む結晶化ガラスであってもよいが、密度の観点から非晶質のガラスが好ましい。セラミックスの内、焼結法により作製されたものは透過率が低く、密度が大きくなるため使用しないことが好ましい。
【0030】
（ガラスの形状）
次に、ガラス１０の形状について説明する。図１に示すように、ガラス１０は、一方の表面である第１表面１２と、他方の表面である第２表面１４とを含む板状のガラス基板である。第２表面１４は、第１表面１２と反対側の表面であり、例えば第１表面１２と平行である。ガラス１０は、平面視で、すなわち第１表面１２に直交する方向から見た場合に、円形となる円板形状であってよいが、円板形状に限られず任意の形状であってよく、例えば矩形などの多角形状の板であってもよい。
次に、ガラス１０の形状について説明する。図１に示すように、ガラス１０は、一方の表面である第１表面１２と、他方の表面である第２表面１４とを含む板状のガラス基板である。第２表面１４は、第１表面１２と反対側の表面であり、例えば第１表面１２と平行である。ガラス１０は、平面視で、すなわち第１表面１２に直交する方向から見た場合に、円形となる円板形状であってよいが、円板形状に限られず任意の形状であってよく、例えば矩形などの多角形状の板であってもよい。
【0031】
また、ガラス１０の厚みＤ、すなわち第１表面１２と第２表面１４との間の長さは、０．１ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることがより好ましく、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。厚みＤを０．１ｍｍ以上とすることで、ガラス１０が薄くなり過ぎることを抑えて、たわみや衝撃による破損を抑制できる。厚みＤを２．０ｍｍ以下とすることで、重くなることを抑制でき、厚みＤを０．５ｍｍ以下とすることで、重くなることを更に好適に抑制できる。
【0032】
（ガラスの特性）
次に、ガラス１０の特性について説明する。
次に、ガラス１０の特性について説明する。
【0033】
（ヤング率）
ガラス１０は、ヤング率が、１２０ＧＰａ以上であることが好ましく、１２５ＧＰａ以上であることがより好ましく、１３０ＧＰａ以上であることが更に好ましい。ヤング率がこの範囲となることで、破損を抑制できる。ガラス１０のヤング率は、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の３８ＤＬ ＰＬＵＳを用いて超音波の伝搬に基づいて測定できる。
ガラス１０は、ヤング率が、１２０ＧＰａ以上であることが好ましく、１２５ＧＰａ以上であることがより好ましく、１３０ＧＰａ以上であることが更に好ましい。ヤング率がこの範囲となることで、破損を抑制できる。ガラス１０のヤング率は、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の３８ＤＬ ＰＬＵＳを用いて超音波の伝搬に基づいて測定できる。
【0034】
（熱膨張係数）
ガラス１０は、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥが、４．５ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、３．０ｐｐｍ／℃以上４．２ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。平均熱膨張係数ＣＴＥがこの範囲となることで、ガラス１０を低熱膨張として、破損を抑制できる。なお、平均熱膨張係数ＣＴＥは、熱膨張測定の規格としてＤＩＮ－５１０４５－１に準拠して測定できる。具体的には、サンプルに対して、測定装置としてＮＥＴＺＳＣＨ社のｄｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ（ＤＩＬ ４０２ Ｅｘｐｅｄｉｓ）を用いて３０℃～３００℃の範囲で測定し、そのうち５０℃～２００℃の範囲の平均熱膨張係数を、平均熱膨張係数ＣＴＥとしてよい。
ガラス１０は、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥが、４．５ｐｐｍ／℃以下であることが好ましく、３．０ｐｐｍ／℃以上４．２ｐｐｍ／℃以下であることがより好ましい。平均熱膨張係数ＣＴＥがこの範囲となることで、ガラス１０を低熱膨張として、破損を抑制できる。なお、平均熱膨張係数ＣＴＥは、熱膨張測定の規格としてＤＩＮ－５１０４５－１に準拠して測定できる。具体的には、サンプルに対して、測定装置としてＮＥＴＺＳＣＨ社のｄｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ（ＤＩＬ ４０２ Ｅｘｐｅｄｉｓ）を用いて３０℃～３００℃の範囲で測定し、そのうち５０℃～２００℃の範囲の平均熱膨張係数を、平均熱膨張係数ＣＴＥとしてよい。
【0035】
（ガラスの製造方法）
ガラス１０は、任意の方法で製造されてよいが、例えば次の方法で製造される。最初に、ガラス１０に含まれる化合物の原料となる、珪砂やソーダ灰などの原料を所定の温度（例えば１５００℃～１６００℃）で加熱して溶融させる溶融工程を実行する。そして、溶融した原料（ガラス）を清澄した後、板状に成形する成形工程を実行する。本実施形態では、溶融工程と成形工程では、溶融キャスト法が用いられる。
以上のようにして成形されたガラスは、酸化物基準で上記において説明したガラス１０の組成範囲を有するものとなる。そして、成形工程で成形したガラスに徐冷工程を実行することで、ガラス１０を製造する。
ガラス１０は、任意の方法で製造されてよいが、例えば次の方法で製造される。最初に、ガラス１０に含まれる化合物の原料となる、珪砂やソーダ灰などの原料を所定の温度（例えば１５００℃～１６００℃）で加熱して溶融させる溶融工程を実行する。そして、溶融した原料（ガラス）を清澄した後、板状に成形する成形工程を実行する。本実施形態では、溶融工程と成形工程では、溶融キャスト法が用いられる。
以上のようにして成形されたガラスは、酸化物基準で上記において説明したガラス１０の組成範囲を有するものとなる。そして、成形工程で成形したガラスに徐冷工程を実行することで、ガラス１０を製造する。
【0036】
なお、ガラス１０の製造方法は以上に限られず任意であってよい。例えば、徐冷工程は必須ではない。また、ガラス１０を製造する際の成形工程は、種々の方法を採用可能であり、例えば溶融キャスト法に限られず、ダウンドロー法（例えば、オーバーフローダウンドロー法、スロットダウン法及びリドロー法など）、フロート法、ロールアウト法及びプレス法などを用いてもよい。
【0037】
次に、ガラス１０を、ＦＯＷＬＰ製造に用いた場合の製造工程の一例について説明する。ＦＯＷＬＰ製造においては、ガラス１０上に、複数の半導体チップを貼り合わせて、半導体チップを封止材で覆って素子基板を形成する。そして、ガラス１０と素子基板とを分離して、素子基板の半導体チップと反対側を、例えば別のガラス１０上に貼り合わせる。そして、半導体チップ上に配線や半田バンプなどを形成して、素子基板とガラス１０とを再度分離する。そして、素子基板を半導体チップ毎に切断して個片化することで、半導体デバイスが得られる。
【0038】
（効果）
以上説明したように、本実施形態に係るガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２：１０％～３５％、Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、を含有し、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である。なお、「～」で表される数値範囲は、～の前後の数値を下限値及び上限値として含む数値範囲を意味し、以降でも「～」を使用する場合は、同様の意味を指す。
以上説明したように、本実施形態に係るガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、ＳｉＯ２：１０％～３５％、Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、を含有し、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である。なお、「～」で表される数値範囲は、～の前後の数値を下限値及び上限値として含む数値範囲を意味し、以降でも「～」を使用する場合は、同様の意味を指す。
【0039】
ここで、ガラスは、ヤング率を高くしつつ、熱膨張率を低くすることが求められている。特に例えば半導体デバイスの支持にガラスを用いる場合には、高温時のたわみを抑制するために、高ヤング率、かつ低熱膨張率が求められる。
ガラスのヤング率は、平均結合乖離エネルギＧｔ及び平均原子充填率Ｖｐと比例する傾向にあるため、平均結合乖離エネルギＧｔ及び平均原子充填率Ｖｐのいずれかを大きくすることで、ヤング率を高くできる。しかし、熱膨張係数は、平均結合乖離エネルギＧｔを大きくすると小さくなるが、平均原子充填率Ｖｐを大きくすると大きくなってしまう。そのため、ヤング率が高く、熱膨張係数が小さいガラスを得るためには、平均結合乖離エネルギＧｔのみを大きくすればよいといえる。
しかし、平均結合乖離エネルギＧｔのみが大きくなるガラスを得ることは困難なので、ヤング率が高く（例えば１２０ＧＰａ以上）、熱膨張係数が低い（例えば、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥが４．５ｐｐｍ／℃以下）ガラスを得ることは、従来の知見からは不可能な状況であった。
それに対し、本発明者は、鋭意努力した結果、平均原子充填率Ｖｐを大きくしても平均熱膨張係数ＣＴＥが小さくなる組成域を見出した。すなわち、本実施形態に係るガラス１０のように、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、及びＴａ２Ｏ５などを上記の範囲で含んだガラスにおいて、平均結合乖離エネルギＧｔ及び平均原子充填率Ｖｐを上記範囲とすることで、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くすることが可能となる。
また、本実施形態に係るガラス１０は、失透も抑制することができる。
ガラスのヤング率は、平均結合乖離エネルギＧｔ及び平均原子充填率Ｖｐと比例する傾向にあるため、平均結合乖離エネルギＧｔ及び平均原子充填率Ｖｐのいずれかを大きくすることで、ヤング率を高くできる。しかし、熱膨張係数は、平均結合乖離エネルギＧｔを大きくすると小さくなるが、平均原子充填率Ｖｐを大きくすると大きくなってしまう。そのため、ヤング率が高く、熱膨張係数が小さいガラスを得るためには、平均結合乖離エネルギＧｔのみを大きくすればよいといえる。
しかし、平均結合乖離エネルギＧｔのみが大きくなるガラスを得ることは困難なので、ヤング率が高く（例えば１２０ＧＰａ以上）、熱膨張係数が低い（例えば、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥが４．５ｐｐｍ／℃以下）ガラスを得ることは、従来の知見からは不可能な状況であった。
それに対し、本発明者は、鋭意努力した結果、平均原子充填率Ｖｐを大きくしても平均熱膨張係数ＣＴＥが小さくなる組成域を見出した。すなわち、本実施形態に係るガラス１０のように、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、及びＴａ２Ｏ５などを上記の範囲で含んだガラスにおいて、平均結合乖離エネルギＧｔ及び平均原子充填率Ｖｐを上記範囲とすることで、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くすることが可能となる。
また、本実施形態に係るガラス１０は、失透も抑制することができる。
【0040】
本実施形態に係るガラス１０は、平均原子充填率Ｖｐが、０．６０３以上０．７００以下であることが好ましい。これにより、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くすることが可能となる。
【0041】
本実施形態に係るガラス１０は、平均結合乖離エネルギＧｔが、８６以上１１０以下であることが好ましい。これにより、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くすることが可能となる。
【0042】
本実施形態に係るガラス１０は、酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ａｌ２Ｏ３：１０％～４０％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
ＭｇＯ：０％～３０％、
ＣａＯ：０％～３０％、
ＳｒＯ：０％～３０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有することが好ましい。このような組成範囲とすることで、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くすることが可能となる。
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ａｌ２Ｏ３：１０％～４０％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
ＭｇＯ：０％～３０％、
ＣａＯ：０％～３０％、
ＳｒＯ：０％～３０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有することが好ましい。このような組成範囲とすることで、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くすることが可能となる。
【0043】
本実施形態に係るガラス１０は、酸化物基準のモル％表示における、Ａｌ２Ｏ３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）が、１以上３以下であることが好ましい。このような組成比率とすることで、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くすることが可能となる。
【0044】
ガラス１０は、非晶質のガラスであることが好ましい。非晶質のガラスとすることで、熱膨張率を低くすることができる。
【0045】
ガラス１０は、基板として用いられることが好ましく、ファンアウトウェハレベルパッケージ及びファンアウトパネルレベルパッケージの少なくとも一方の製造に用いられることが好ましい。ガラス１０は、これらの用途に好適に用いられる。
【0046】
本実施形態に係るガラス１０の製造方法は、溶融キャスト法によりガラス１０を製造することが好ましい。本実施形態に係るガラス１０は、溶融キャスト法を用いた場合にも失透を抑制できる。
【0047】
本開示は、以下の発明を記載するものである。なお、これに限定されるものではない。
【0048】
（１）酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有し、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である、ガラス。
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有し、平均原子充填率Ｖｐが、０．５９５以上であり、平均結合乖離エネルギＧｔが、８４以上である、ガラス。
【0049】
（２）平均原子充填率Ｖｐが、０．６０３以上０．７００以下である、（１）に記載のガラス。
【0050】
（３）平均結合乖離エネルギＧｔが、８６以上１１０以下である、（１）又は（２）に記載のガラス。
【0051】
（４）酸化物基準のモル％表示で、
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ａｌ２Ｏ３：１０％～４０％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
ＭｇＯ：０％～３０％、
ＣａＯ：０％～３０％、
ＳｒＯ：０％～３０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有する、（１）から（３）のいずれかに記載のガラス。
ＳｉＯ２：１０％～３５％、
Ａｌ２Ｏ３：１０％～４０％、
Ｂ２Ｏ３：１％～１０％、
ＭｇＯ：０％～３０％、
ＣａＯ：０％～３０％、
ＳｒＯ：０％～３０％、
Ｔａ２Ｏ５：１０％～２０％、
を含有する、（１）から（３）のいずれかに記載のガラス。
【0052】
（５）酸化物基準のモル％表示における、Ａｌ２Ｏ３／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ＋ＺｎＯ）が、１以上３以下である、（１）から（４）のいずれかに記載のガラス。
【0053】
（６）非晶質のガラスである、（１）から（５）のいずれかに記載のガラス。
【0054】
（７）基板として用いられる、（１）から（６）のいずれかに記載のガラス。
【0055】
（８）ファンアウトウェハレベルパッケージ及びファンアウトパネルレベルパッケージの少なくとも一方の製造に用いられる、（７）に記載のガラス。
【0056】
（９）ヤング率が１２０ＧＰａ以上であり、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥが、４．５ｐｐｍ／℃以下である、（１）から（８）のいずれかに記載のガラス。
【0057】
（実施例）
次に、実施例について説明する。なお、発明の効果を奏する限りにおいて実施態様を変更しても構わない。
次に、実施例について説明する。なお、発明の効果を奏する限りにおいて実施態様を変更しても構わない。
【0058】
実施例においては、組成が異なるガラスを作製した。実施例においては、溶融キャスト法を用いて、直径が３０ｍｍで厚みが１０ｍｍの素板を製造した。次に、素板の中心から直径が２０ｍｍで厚みが１ｍｍの板を、複数枚切り出した。これらの板の両面を、酸化セリウムを研磨材として用いて両面研磨を行い、ガラスを得た。
【0059】
表１は、各例のガラスの特性を示す表である。表１は、例１から例１５についての、ガラスの作製に用いた材料の、酸化物基準のモル％表示での含有量と、平均結合乖離エネルギＧｔと、平均原子充填率Ｖｐとを示している。平均結合乖離エネルギＧｔ及び平均原子充填率Ｖｐは、上述の実施形態で説明した方法で算出した。また、表１における、｛（Ａｌ２Ｏ３）／Σ（ＲＯ）｝は、ガラス１０に含まれる２価の元素の酸化物の含有量の合計値に対する、Ａｌ２Ｏ３の含有量の比率である。
【0060】
【表1】
【0061】
各例のガラスについて、ヤング率と熱膨張率との評価を行った。
ヤング率の評価においては、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の３８ＤＬ ＰＬＵＳによりヤング率を測定した。
熱膨張率の評価においては、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥを測定した。５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥは、ＮＥＴＺＳＣＨ社のｄｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ（ＤＩＬ ４０２ Ｅｘｐｅｄｉｓ）により測定した。各測定値を表１に示す。
ヤング率の評価においては、ＯＬＹＭＰＵＳ社製の３８ＤＬ ＰＬＵＳによりヤング率を測定した。
熱膨張率の評価においては、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥを測定した。５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥは、ＮＥＴＺＳＣＨ社のｄｉｌａｔｏｍｅｔｅｒ（ＤＩＬ ４０２ Ｅｘｐｅｄｉｓ）により測定した。各測定値を表１に示す。
【0062】
各例のガラスについて、ヤング率が１２０ＧＰａ以上であり、かつ、５０℃～２００℃における平均熱膨張係数ＣＴＥが４．５ｐｐｍ／℃以下であるものを、合格とし、それらの少なくとも１つを満たさないものを、不合格とした。
実施例に係る例１～例６のガラスは、合格となり、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くできることが分かる。一方、比較例に係る例７～例１５のガラスは、不合格となり、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くできないことが分かる。
実施例に係る例１～例６のガラスは、合格となり、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くできることが分かる。一方、比較例に係る例７～例１５のガラスは、不合格となり、ヤング率を高くしつつ、熱膨張係数を低くできないことが分かる。
【0063】
オプションの評価として、ガラスの密度、失透性を評価した。
ガラスの密度は、アルキメデス法により測定した。
失透性については、溶融キャスト法によって得られたガラスを目視および顕微鏡観察によって評価した。得られたガラス全体が透明性を有していた場合を〇、ガラス中に結晶由来の白濁部または結晶が観察された場合を×とした。実施例に係る例１～例６のガラスは、失透性が低く、より好ましいことが分かる。
ガラスの密度は、アルキメデス法により測定した。
失透性については、溶融キャスト法によって得られたガラスを目視および顕微鏡観察によって評価した。得られたガラス全体が透明性を有していた場合を〇、ガラス中に結晶由来の白濁部または結晶が観察された場合を×とした。実施例に係る例１～例６のガラスは、失透性が低く、より好ましいことが分かる。
【0064】
以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。更に、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。更に、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。
【符号の説明】
【0065】
１０ ガラス
【図1】