用于制备低介电常数电子玻璃纤维的玻璃组合物制造技术

本发明专利技术公开了一种用于制备低介电常数电子玻璃纤维的玻璃组合物。该玻璃可以用于印刷电路基板的玻璃纤维。本发明专利技术的玻璃具有以下显著的特点：（１）低介电常数和介电正切；（２）良好的耐水性能；（３）比较低的纺丝温度。

Glass composition for preparing low dielectric constant electronic glass fiber

A glass composition for preparing a low dielectric constant electronic glass fiber is disclosed. The glass can be used for the glass fiber of a printed circuit board. The glass of the present invention has the following remarkable characteristics: (1) low dielectric constant and dielectric tangent; (2) good water resistance; (3) relatively low spinning temperature.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于制备低介电常数电子玻璃纤维的玻璃组合物，特别是用于印刷电路基板的电子玻璃纤维玻璃组合物。
技术介绍
电子玻璃纤维是印刷电路板的基础材料。信息技术的发展要求信号具有更高的传播速度。信号延迟时间td与基板的介电常数可以用如下公式表示td∝ϵCl]]>式中ε是基板材料的相对介电常数，l为信号传输距离，C是常数，从公式中可以获知，信号延迟时间与介电常数的平方根成正比。当使用交流电时，玻璃所吸收的能量与介电正切有关，可以用以下公式表示W＝KfV2εtanδ这里，W为介电损耗能量，K为常数，f表示频率，V2为电位梯度，ε介电常数，tanδ为介电正切。从以上式中可知，介电常数和介电正切越大，频率越高，介电损耗能量也越大。目前，商用电子玻璃纤维的介电常数为6.5，介电正切为12×10-4。为了降低信号传送的延迟，已经公开了一系列低介电常数和介电正切的电子玻璃。如D玻璃就是一种具有低介电常数和介电正切的电子玻璃，它的组成是SiO276.9％，Al2O30.2％，B2O319.4％，MgO 0.3％，CaO 0.6％，Li2O0.9％，Na2O 1.5％，K2O 1.1％。介电常数为4.3，介电正切为10×10-4。但该玻璃在工艺上仍存在不少问题，如高温粘度大，硼挥发严重，玻璃易分相等等，拉丝过程中容易发生断丝。此外，该玻璃的耐水性差，产品的可靠性低。CN 1186482A公开了一种低介电常数的玻璃纤维，它的最佳组成范围是SiO250～60％，Al2O314～18％，B2O324～28％，MgO 0～2.5％，CaO 0～2.5％，Li2O 0～0.15％，Na2O 0～0.15％，K2O 0～0.15％，TiO21～4％。作为其中的一个实施例，它的组成为SiO254.7％，Al2O314.0％，B2O326.0％，MgO 3.0％，CaO 1.0％，Li2O 0.15％，Na2O 0.15％，K2O 0.00％，Li2O+Na2O+K2O 0.30％，TiO21.0％。该玻璃的介电常数为4.20，介电正切为8.4×10-4，粘度为103泊的温度为1359℃，玻璃溶出量为0.48％，热膨胀系数32.4×10-7/℃。与D玻璃相比，它的耐水性已经好转，高温粘度也有了比较显著的改进，但仍然难以满足要求，尤其是它的高温粘度依然很高，玻璃中的气泡难以消除，拉丝过程中很容易断丝。特开2004-107112涉及的也是一种低介电常数和介电正切的玻璃纤维，它的组成范围是SiO250～62％，Al2O38～20％，B2O315～30％，MgO 0～12％，CaO 0～12％，R2O≤0.5％，Fe2O31.8～4.9％，TiO20～4.9％，Fe2O3+TiO21.8～6.7％。由于该玻璃含有比较多的Fe2O3和TiO2，所以，具有比较低的透过率，这一点是有利的。但是，正是由于比较多的过渡金属离子，使该玻璃具有比较高的介电常数，在1MHZ的频率下，介电常数为5.0，因此难以满足低介电常数的要求。USP 6846761公布了一种低介电常数的玻璃纤维，组成范围是53～57％SiO2，13～16％Al2O3，15～19.5％B2O3，3～6％MgO，2～5％CaO，1～4％TiO2，0～0.2％Li2O，0～0.2％Na2O，0～0.2％K2O以及0.2～1％F2，MgO+CaO7～10％，Li2O+Na2O+K2O为0.2～0.5％。该玻璃的介电常数小于5.0，介电正切10×104，纺丝温度(粘度为103泊)1350℃，B2O3的挥发量小于4ppm，耐水性小于0.5％失重。该专利技术的一个实施例的组成是54.7％SiO2，15.0％Al2O3，19.0％B2O3，4.0％MgO，4.0％CaO，2.5％TiO2，0.15％Li2O，0.15％Na2O，0.00％K2O以及0.5％F2，MgO+CaO 8.0％，Li2O+Na2O+K2O为0.3％。该实施例的介电常数为4.7，介电正切8×10-4，纺丝温度(粘度为103泊)1310℃，B2O3的挥发量小于4ppm，耐水性小于0.4％失重。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题是公开一种用于制备低介电常数电子玻璃纤维的玻璃组合物，以克服现有技术存在的上述缺陷。本专利技术的玻璃组合物的组分和重量百分数包括SiO250～60％Al2O312～18％B2O318～25％CaO 3～8％MgO 1～4％Li2O0～0.3％Na2O0～0.3％K2O 0～0.5％TiO21～5％F20.5～2.0％Fe2O30.2～0.5％其中CaO+MgO＝5～10％，CaO/MgO＝2～4，重量比；Li2O+Na2O+K2O＝0.2～0.5％；本专利技术进一步改进的技术方案为，在上述的组成范围内，更优选的组成范围是SiO253～57％Al2O313～16％B2O319～22％CaO 4～6％ MgO 2～3％Li2O 0～0.2％Na2O 0～0.2％K2O 0～0.2％TiO22～4％F20.7～1.2％Fe2O30.2～0.4％其中CaO+MgO＝6～8％，CaO/MgO＝2～4，重量比；Li2O+Na2O+K2O＝0.3～0.4％。SiO2是玻璃形成体，形成了玻璃的网络结构。当SiO2小于50％，玻璃纤维的介电常数太大，而且耐酸和耐水性能都比较差。当SiO2大于60％，玻璃的高温粘度大，气泡多，工作性能差，十分容易发生断丝。因此，SiO2的含量必须介于50～60％之间，最好为53～57％。Al2O3是玻璃中间体，在玻璃中主要起着提高化学稳定性和抑制玻璃析晶的作用。当Al2O3＜12，玻璃很容易产生分相，使玻璃的耐水性能下降；当Al2O3＞18，玻璃的液相温度提高，纺丝性能急剧下降，拉丝温度过高。因此，Al2O3的含量将限定在12～18％之间，最佳范围是13～16％。B2O3也是玻璃形成体，用B2O3取代SiO2可以降低玻璃的熔化温度。当B2O3＜18，玻璃的介电常数和介电正切过高；当B2O3＞25，玻璃容易分相，影响它的耐水性能，而且挥发量过大，纺丝过程中容易产生断丝。所以，B2O3的含量将限定在18～25％之间，最佳范围是19～22％。CaO是网络调整体，与MgO一起，主要用于降低玻璃的熔制温度，同时可以提高玻璃的化学稳定性。当CaO＜3，玻璃的熔化温度高；当CaO＞8，玻璃的介电常数和介电正切高。因此，CaO的含量应限定在3～8％之间，最佳范围是4～6％。MgO的作用与CaO相似。但是，当MgO＜1，玻璃易产生条纹，B2O3的挥发量也比较高。当MgO＞4，玻璃的分相倾向明显，耐水性能降低。在组成中，通常把CaO和MgO的含量综合起来考虑。当CaO+MgO＜5，玻璃的粘度高，不容易熔化，工作性能差；当CaO+MgO＞10，玻璃的介电常数和介电正切高，不能满足使用上的要求。所以，CaO+MgO应保持在5～10％，最佳为7～8％。为了降低玻璃的分相倾向，提高玻璃的耐水性能，CaO/MgO的比值要保持在2～4，当CaO/MgO比小于2，玻璃十分容易分相，当CaO/MgO比＞4，MgO的作用很微弱。Li2O、Na2O和K2O本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备低介电常数电子玻璃纤维的玻璃组合物，其特征在于，组分和重量百分数包括：ＳｉＯ↓［２］５０～６０％Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］１２～１８％Ｂ↓［２］Ｏ↓［３］１８～２５％ＣａＯ３～８％ＭｇＯ１～４％Ｌｉ↓［２］Ｏ０～０．３％Ｎａ↓［２］Ｏ０～０．３％Ｋ↓［２］Ｏ０～０．５％ＴｉＯ↓［２］１～５％Ｆ↓［２］０．５～２．０％Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］０．２～０．５％其中：ＣａＯ＋ＭｇＯ＝５～１０％，ＣａＯ／ＭｇＯ＝２～４，重量比；Ｌｉ↓［２］Ｏ＋Ｎａ↓［２］Ｏ＋Ｋ↓［２］Ｏ＝０．２～０．５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王中俭，宁祥春，梁红，胡一晨，孙丽娟，吴纬，王景忆，
申请(专利权)人：珠海功控玻璃纤维有限公司，华东理工大学，
类型：发明
国别省市：44[]