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介电常数的玻璃纤维

阅读:995发布:2020-05-12

专利汇可以提供介电常数的玻璃纤维专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 的低 介电常数 玻璃 纤维 ,以重量计的玻璃组成包括:SiO250—60%、Al2O310—20%、B2O320—30%、CaO0—5%、MgO0—4%、Li2O+Na2O+K2O0—0.5%、TiO20.5—5%,最好用于印刷配线板用的玻璃。,下面是介电常数的玻璃纤维专利的具体信息内容。

1.一种低介电常数的玻璃纤维,特征是以重量%计,玻璃组成包括: SiO2 50~60%、Al2O3 10~20%、B2O3 20~30%、CaO 0~5%、MgO0~4%、Li2O+Na2O+K2O 0~0.5%、TiO2 0.5~5%.
2.根据权利要求1中记载的低介电常数玻璃纤维,特征是以重量% 计,玻璃组成包括:SiO2 50~60%,Al2O3 14~18%,B2O3 24~28%,CaO0~2.5%,MgO 0~2.5%,Li2O 0~0.15%,Na2O 0~0.15%,K2O 0~0.15%,TiO21~4%。
3.根据权利要求1中记载的低介电常数玻璃纤维,特征是还可含有 选自ZrO2、As2O3、Sb2O3、ZnO、SrO、Fe2O3、Cr2O3、P2O5、 F2、Cl2、SO3中的至少1种。
4.根据权利要求1中记载的低介电常数玻璃纤维,特征是室温下, 频率为1MHz的介电常数为4.2~4.8,介电正切为5×10-4~9×10-4
5.根据权利要求1记载的低介电常数玻璃纤维,特征是用作印刷配 线基板用的玻璃纤维。

说明书全文

技术领域

发明是关于介电常数的玻璃纤维,特别是关于用于强化要求介 电正切的高密度印刷配线板的,具有介电正切的低介电常数的玻璃纤 维。

技术背景

近年来,面临高度情报化的社会时代,卫星发射和移动电话等通讯 设备,都倾向于数字化和信息高速处理化。去过,作为用于这些设备的 印刷配线板增强材料,使用的是玻璃纤维,作为这种商业上可生产的玻 璃纤维,已知有E玻璃。

一般在玻璃中通以交流电时,玻璃对交流电以热的形式进行能量吸 收。所吸收的介电损失能量与取决于玻璃的成分和构造的介电常数和介 电正切成比例,并以下式表示。

W=KfV2×εtanδ

其中,W表示介电损失能量,K表示常数、f表示频率、V2表示 电位梯度,ε表示介电常数,tanδ表示介电正切。

从该式中可知,介电常数和介电正切越大、频率越高,介电损失也 就越大。

E玻璃的情况,室温下,频率为1MHz的介电常数为6.7,介电正 切为12×10-4,使用了E玻璃的印刷配线板,根据高密度化和信息高速 处理化的要求,很不理想。为此,希望得到一种具有比E玻璃更低的介 电常数,和介电正切的玻璃,作为它的一种玻璃,已开发了一种叫做D 玻璃的玻璃。作为D玻璃的一个实例,其组成包括:SiO2 73%、Al2O31.0%、B2O3 22%、CaO 0.6%、MgO 0.5%、Li2O 0.6%、 Na2O 1.2%、和K2O 1.1%,作为该例,室温下,频率为1MHz的介 电常数为4.2,介电正切为10×10-4。

然而,D玻璃,由于熔融性差,很容易产生脉纹和气泡,在纺丝工 序中,玻璃纤维断丝很多,具有生产性和作业性很差的缺点。另外,由 于D玻璃耐性很差,所以很容易引起和印刷配线板中的树脂剥离,其 问题是作为印刷配线板时,得不到很高的可信性。

再有,特开平7-10598号公报中公开了一种玻璃,其组成包括: SiO2 50.0~60.0%、Al2O3 10.0~18%、B2O3 11.0~25.0%、CaO0~10.0%、MgO 0~10.0%、MgO+CaO 1.0~15.0%、ZnO 0- 10.0%、SrO 0~10.0%和BaO 1~10.0%。然而,这种玻璃,由于使介 电常数提高的成分BaO被作为必需成分,所以难以获得相当低的介电 常数,为了获得低的介电常数,不得不降低BaO的比例,这种情况带 来的问题是,玻璃粘度增高,纺丝作业性变坏。再有的问题是由于BaO对玻璃熔融炉的炉材料浸蚀性很大,而缩短了熔融炉的寿命。

发明内容

本发明的目的是鉴于以上情况,提供一种具有低介电常数、低介电 正切特性的,且生产性和作业性优良的,耐水性也优良的玻璃。
本发明者们为了达到上述目的,进行了各种研究,结果发现,玻璃 纤维组成中,将SiO2取为60%以下,TiO2取为0.5~5%,则使玻璃的 熔解性很好,同时,将Li2O、Na2O、K2O的总计取为0.5%以下,则 可得到低介电常数,低介电正切的玻璃纤维,并导至完成本发明。
即,本发明的低介电常数玻璃纤维,特征是,以重量%计,组成包 括:SiO2 50~60%,Al2O3 10~20%,B2O3 30~30%,CaO0~5%,MgO 0~4%,Li2O+Na2O+K2O 0~0.5%,TiO2 0.5%~5%。该 玻璃纤维,作为一例,室温下,频率为1MHz的介电常数为4.5以下, 介电正切为10×10-4以下。
本发明的玻璃纤维,以重量%计,其组成最好是,SiO2 50~60%, Al2O3 14~18%,B2O3 24~28%,CaO 0~2.5%,MgO 0~2.5%, Li2O 0~0.15% Na2O 0~0.15%,K2O 0~0.15%,TiO2 1~4%。
本发明中,玻璃组成如上限定的理由如下。
SiO2和Al2O3、B2O3同是形成玻璃骨架的成分,当SiO2不足50 %时,耐水性降低,同时,介电常数过大。当超过60%时,粘度过高, 纺丝时,由于此情况难以纤维化。因此,SiO2限定在50~60%,最好在 50~56%之间。
Al2O3不足10%时,易产生分相,因此,耐水性变坏。超过20% 时,液相温度上升,纺丝性变坏。因此,Al2O3限定为10~20%,最好 14~18%之间。
B2O3用作熔剂,以降低粘度,使之易于熔融的成分,不足20%时, 介电正切过大。超过30%时,耐水性过於不好。因此,B2O3限定为 20~30%,最好为24~28%之间。
CaO、MgO都是提高耐水性的成分,但是CaO超过5%,MgO超过4%时,介电常数和介电正切过於增大,所以CaO限定为0~5%, MgO限定为0~4%,最好是CaO 0~2.5%,MgO 0~2.5%。
Li2O、Na2O、K2O都作熔剂使用,这些成分总计超过0.5%时, 介电正切过高,同时,耐水性变坏。因此,Li2O+Na2O+K2O限定为 0~0.5%,最好是Li2O 0~0.15%,Na2O 0~0.15%,K2O 0~0.15%。
TiO2对降低粘性,降低介电正切是有效的,但是,低于0.5%时, 纺丝时产生脉纹、未熔融现象,使熔融性变坏,介电正切增高。反之, 当超过5%时,易产生分相,永久耐化学性变差。因此,TiO2限定为 0.5~5%,最好1~4%。
本发明中,除上述成分外,在不损害玻璃特性的情况下,也可以含 有至多3%的ZrO2、As2O3、Sb2O3、ZnO、SrO、Fe2O3、Cr2O3、 P2O5、F2、Cl2、SO3等成分。
以下根据实施例详细说明本发明。表1中示出的玻璃组成是基于本 发明权利要求1的成分,表2中示出的玻璃组成是权利要求2对权利要 求1所希望形式的成分。按表1和表2中所示各试料的玻璃组成调制成 批料,装入白金坩埚内,置于电炉中,于1500~1550℃下,边搅拌边熔 融8小时。接着,将熔融玻璃流到板上,制成玻璃片。再将该玻璃片 投入到玻璃纤维制造炉内,以1300-1400℃进行熔融,进行纺丝期间, 纺制D玻璃丝时,没有发现大量的酸挥发,没有不适宜的现象,可进 行纺丝。
另一方面,将玻璃片熔融成板状,慢慢冷却,制作成直径45mm、 厚度2mm的两面光学研磨的试料,作为测定仪器可使用精密的LCAL (ュルシ-ア-ル)测量仪(HEWLETT PACKARD社制),在室温 下,以1MHz频率测定介电常数和介电正切。作为耐水性,玻璃熔出量, 即将纺丝得到的玻璃纤维在沸水中浸渍70分钟后,测量玻璃成分的重
量减少率。热膨胀系数,将玻璃片熔融成板状,慢慢冷却,研磨成 14mm×8mm×5mm,使用热机械试验机(真空理工社制),测量室温- 500℃下的热膨胀系数,以100℃的热膨胀系数表示。这些测量结果示 於表1和表2。
                                                 表1 比較例                               实施例 組成(重量%)  D玻璃     1     2     3     4     5     6     7     8     SiO2     Al2O3     B2O3     CaO     MgO     Li2O     Na2O     K2O  Li2O+Na2O+K2O     TiO2    73.0    1.0    22.0    0.6    0.5    0.6    1.2    1.1    2.9    0    54.7    14.0    26.0    1.0    3.0    0.15    0.15    0.00    0.30    1.0     52.7     14.0     26.0     1.0     3.0     0.15     0.15     0.00     0.30     3.0     52.8     13.0     27.0     2.0     2.0     0.00     0.10     0.10     0.20     3.0     51.7     13.0     26.0     4.0     2.0     0.15     0.15     0.10     0.40     3.0     54.7     12.0     28.0     4.0     3.0     0.10     0.10     0.10     0.30     1.0     53.7     11.0     27.0     3.0     2.0     0.10     0.10     0.10     0.30     3.0     52.7     14.0     26.0     2.0     2.0     0.15     0.15     0.00     0.30     3.0     50.8     15.0     26.0     4.0     2.0     0.10     0.10     0.00     0.20     2.0 介电常数    4.20    4.20     4.31     4.22     4.40     4.34     4.23     4.36     4.38 介电正切×104    10.0    8.4     7.4     4.7     5.2     8.9     6.0     7.0     5.2 粘度103泊 的温度(℃)    1405    1359     1316     1329     1306     1341     1348     1325     1281 玻璃溶出量     (%)    1.62    0.48     0.50     0.58     0.50     0.30     0.80     0.48     0.40 热膨胀系数 ×107(/℃)    32.0    32.4     33.7     33.2     32.3     34.7     34.2     32.2     33.6
                                                        表2   比較例                              实施例   組成(重量%)    D玻璃     9     10     11     12     13     14     SiO2     Al2O3     B2O3     CaO     MgO     Li2O     Na2O     K2O  Li2O+Na20+K2O     TiO2     73.0     1.0     22.0     0.6     0.5     0.6     1.2     1.1     2.9       0     52.9     15.0     25.2     1.7     1.7     0.10     0.10     0.10     0.30     3.0    52.9    15.0    25.2    2.5    1.0    0.12    0.10    0.08    0.30    3.0     54.3     15.1     25.9     1.0     2.5     0.10     0.10     0.10     0.30     1.0    54.3    15.1    25.9    2.5    1.0    0.08    0.10    0.02    0.30    1.0    52.9    15.1    25.2    1.0    2.5    0.08    0.10    0.12    0.30    1.0    54.3    15.1    25.9    2.5    1.0    0.12    0.10    0.08    0.30    1.0   介电常数     4.20     4.46    4.50     4.36    4.39    4.46    4.42   介电正切×104     10.0     6.1    5.9     6.1    5.5    6.0    5.8     粘度103泊     的温度(℃)     1405     1320    1324     1348    1355    1316    1356     玻璃溶出量        (%)     1.62     0.16    0.34     0.23    0.42    0.06    0.48
如表1和表2所示,实施例的玻璃纤维,介电常数低于4.8,介电 正切低于10×10-4,具体是,介电常数为4.2-4.8,介电正切为5×10-4 -9×10-4,具有和D玻璃大致相等的低介电常数,和低介电正切。
如表1和表2所示,D玻璃的玻璃溶出量为1.62%,而实施例的玻 璃纤维,任何一个都低于1%,耐水性优良。
实施例的玻璃纤维,形成纺丝标准的粘度μ(泊)Logμ=3.0时的 温度,任何一个都比D玻璃低,硼酸难以挥发,生产性优良。
实施例的玻璃纤维,例如,表1中所示,热膨胀系数为30×10-7/ ℃-35×10-7/℃,比E玻璃的55×10-7/℃低,和D玻璃的32×10-7/ ℃大致相等的低热膨胀性。
另外,本发明中,可知MgO的重量%取为2.6%以下时,介电正切 低于7×10-4。
本发明的玻璃纤维具有低的介电常数,和低的介电正切,作为印刷 配线板用的玻璃纤维,特别是用于高密度电路用印刷配线板的强化特别 优良。由于具有生产性,耐水性和低热膨胀性的优良特性,所以特别用 于高密度电路用印刷配线板的强化,可稳定提供质量稳定的玻璃纤维。
由本发明的玻璃纤维制成的各种基本材料是由,例如纺织物,无纺 织物、编织物、遮光线(chopped strand),粗纱(roving)、玻璃粉、 底板等,及它们中的一个和各种塑料的混合物形成的复合材料(例如片 状造型空心复合材料,状造型空心复合材料,层压材料)有效地利用 了所谓低介电常数,低介电正切的特性,例如,可以用作通讯设备类的 周边材料等中各种树脂强化用的基质材料。
权利要求书
按照条约第19条的修改
1.一种低介电常数的玻璃纤维,其特征在于,该玻璃组成包含,按 重量%计,50~60%的SiO2、10~20%的Al2O3、20~30%的B2O3、 0~5%的CaO、0~4%的MgO、0~0.5%的Li2O+Na2O+K2O、 0.5~5%的TiO2。
2.根据权利要求1中记载的低介电常数的玻璃纤维,其玻璃组成包 含,按重量%计,50~56%的SiO2、14~18%的Al2O3、24~28%的 B2O3、0~2.5%的CaO、0~2.5%的MgO、0~0.15%的Li2O、0~0.15 %的Na2O、0~0.15%的K2O、1~4%的TiO2。
3.根据权利要求1中记载的低介电常数的玻璃纤维,特征在于还可 以含有选自ZrO2、As2O3、Sb2O3、ZnO、SrO、Fe2O3、Cr2O3、 P2O5、F2、Cl2、SO3中的至少一种。
4.根据权利要求1中记载的低介电常数的玻璃纤维,特征在于,室 温下频率为1MHz的介电常数为4.2~4.8,介电正切为5×10-4~9×10-4。
5.根据权利要求1中记载的低介电常数的玻璃纤维,特征是它可用作 印刷配线基板用的玻璃纤维。
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