一种低介电常数低介电损耗玻璃制造技术

本发明专利技术公开一种低介电常数低介电损耗玻璃，所述玻璃按质量百分比包括以下组分：65～75%的SiO2、20～30%的B2O3、1～2%的Al2O3、0.5～1%的Li2O、1～2%的K2O、0.05～0.5%的CaO、0.05～0.5%的MgO、0.2～0.5%的BaO、0.05～0.5%的TiO2、0.1～1%的ZrO2与0.2～3%的NaCl；本发明专利技术中玻璃采用的是SiO2‑B2O3‑Al2O3‑RO(CaO、MgO、BaO)‑R2O(Li2O、K2O)玻璃体系，较高含量的SiO2与B2O3属于玻璃网络的形成体和中间体，结合能高，在外电场作用下不易产生极化，因此能表现出较低的介电常数和介电损耗；Al2O3作为玻璃网络中间体氧化物，加入适量Al2O3能降低玻璃结晶倾向，能大幅度的提高玻璃的化学稳定性；本发明专利技术提供的玻璃具有极低的介电常数及介电损耗，操作工艺简单，易于控制，具备大规模工业化生产的需求。

【技术实现步骤摘要】
一种低介电常数低介电损耗玻璃
本专利技术涉及一种低介电常数低介电损耗玻璃。
技术介绍
随着近代科学技术，特别是微电子技术、电子显示、光电子技术及载人航天工程的迅速发展，器件的小型化、结构元件的精密化程度不断提高，电子元器件的种类越来越多，制品的形状也越来越复杂，它们对封接制品的气密性和可靠性的要求越来越高，对工作环境的要求也越来越高，因此对作为封接作用的材料也提出了更高的要求。低介电常数玻璃是一种具有密度低、介电常数低、介质损耗低、介电性能随测试和频率基本不变等特点的特种玻璃，它是一种性能优异的无机非金属材料，是国内甚至国外都比较前沿的一种新型材料，具有稳定的介电常数，良好的耐热性和化学稳定性，高的机械强度、气密性和电绝缘性能等优点，另外，在封接中还起着如保护电路、隔离绝缘和防止信号失真等一些普通封接玻璃所不具备的优异性能，而且制造成本低廉、易加工成复杂预制品而备受关注。低介电玻璃作为封接材料被广泛应用与电子元器件封接、微电子封接、半导体芯片封装等多个领域，特别是在大型产业设备、航天系统、微波系统、武器系统等国防领域和高精尖端民用领域具有很多的用途。上世纪70年代以来，美国、日本、德国等发达国家都投入大量资金对低介电封接玻璃展开了研究。目前，低介电封接玻璃粉的生产技术主要由国外几个大厂家掌握，国际市场上低介电封接玻璃粉主要由如美国Corning公司、日本NEG公司等几家公司提供，例如Corning公司研发的封接玻璃粉的介电常数为4.6F/m（1MHz），介电损耗则从0.0006（1MHz）；NEG公司的封接玻璃，其介电常数为4.1F/m，介电损耗则仅有0.0003（1MHz）。而国内关于低介电常数玻璃粉产品的研究还尚处于起步阶段，目前高精尖领域所需低介电常数玻璃粉产品几乎依赖进口，因此开发低介电常数及低介电损耗玻璃势在必行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低介电常数低介电损耗玻璃，该玻璃具有极低的介电常数和介电损耗，且制备工艺简单、易于控制，适合大规模产业化生产。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种低介电常数低介电损耗玻璃，所述玻璃按质量百分比包括以下组分：65～75%的SiO2、20～30%的B2O3、1～2%的Al2O3、0.5～1%的Li2O、1～2%的K2O、0.05～0.5%的CaO、0.05～0.5%的MgO、0.2～0.5%的BaO、0.05～0.5%的TiO2、0.1～1%的ZrO2与0.2～3%的NaCl。本专利技术玻璃的介电常数<4.0，1MHz的条件下的电损耗<0.0020，热膨胀系数α=2.9～3.2×10-6℃-1，Log3黏度温度：1050～1150℃，应变点为435～455℃，退火点为520～540℃，软化点为740～760℃。本专利技术的有益效果是：本专利技术中的低介电常数及低介电损耗玻璃采用的是SiO2-B2O3-Al2O3-RO(CaO、MgO、BaO)-R2O(Li2O、K2O)玻璃体系，并在体系中引入了少量的钛族金属TiO2、ZrO2。为了降低玻璃的介电常数与介电损耗，本专利技术在玻璃组成中加入了较高含量的SiO2与B2O3，SiO2+B2O3总量达到90%～96%，这是由于它们属于玻璃网络的形成体和中间体，结合能高，在外电场作用下不易产生极化，因此能表现出较低的介电常数和介电损耗，同时还可以抑制玻璃的析晶。Al2O3作为玻璃网络中间体氧化物，加入适量Al2O3能降低玻璃结晶倾向，能大幅度的提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度。碱土金属CaO、MgO、BaO都是二价的网络外体氧化物，CaO在高温时，能降低玻璃的粘度，促进玻璃的熔化和澄清，起到助熔作用；适量的MgO可使玻璃的硬化速度变慢，改善玻璃的成型性能；适量的BaO能加速玻璃的熔化，同时能增加玻璃的折射率、密度、光泽和化学稳定性。体系中的R2O（Li2O、K2O）可以大幅度降低玻璃的高温粘度，本专利技术的玻璃高温粘度均小于1150℃。引入少量的Li2O（0.5～1％）不仅可以降低玻璃的粘度，还可以降低玻璃的熔制温度，提高玻璃的质量。K2O是玻璃网络外体氧化物（K+）居于玻璃结构的空穴，K2O能提供游离氧使玻璃结构O/Si比值增加，发生断键，因此可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于融化，是玻璃的良好的助熔剂；但K2O同时也将减弱玻璃的结构强度，增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性，化学稳定性和机械强度，增加玻璃的透明度和光泽度，因此，K2O的用量控制也是本专利技术的关键点。体系中少量的钛族金属TiO2、ZrO2，其中，ZrO2加入能够降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的耐碱性，但同时也会提高玻璃的高温粘度，因此本配方中优选0.1～1%。目的是能适当降低玻璃的热膨胀系数，显著提高低介电常数玻璃的耐热耐碱性。加入TiO2的目的可以调高玻璃的化学稳定性，热力学性能及紫外吸收性能，本配方中优选0.05～0.5%。本专利技术以NaCl作为澄清剂，可以有效的促进玻璃液在高温状态的澄清，很好的消除了玻璃中的大小气泡，提高了玻璃的质量，并且不影响玻璃的介电常数及介电损耗。本专利技术提供的玻璃具有极低的介电常数及介电损耗，操作工艺简单，易于控制，具备大规模工业化生产的需求。具体实施方式本专利技术提供一种低介电常数低介电损耗玻璃，所述玻璃按质量百分比包括以下组分：65～75%的SiO2、20～30%的B2O3、1～2%的Al2O3、0.5～1%的Li2O、1～2%的K2O、0.05～0.5%的CaO、0.05～0.5%的MgO、0.2～0.5%的BaO、0.05～0.5%的TiO2、0.1～1%的ZrO2与0.2～3%的NaCl。在制备时，按上述比例混合原料，混合均匀后的原料置于高温电阻炉中升温至1450～1650℃保温1.5～4h后形成玻璃液，将玻璃液迅速倒入模具中成型，得块状玻璃；将上述块状玻璃迅速移入450℃温度下的马弗炉中自然降温，进行退火，即得低介电常数及低介电损耗玻璃。对本专利技术的低介电常数低介电损耗玻璃进行测试，在1MHz下介电常数<4.0（最低只有3.69），介质损耗<0.0020（最低只有0.0004），热膨胀系2.90×10–6℃-1～3.20×10–6℃-1，Log3黏度温度<1150℃，是一种性能优良的低介电常数及低介电损耗玻璃。为了更加便于说明，以表格的形式列出四组实施例，分别说明每个实施例的玻璃组分与测试结果，见表1：表1以上所述，仅是本专利技术的较佳实施例而已，并非对本专利技术作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本专利技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和
技术实现思路
对本专利技术技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本专利技术技术方案保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低介电常数低介电损耗玻璃，其特征在于，所述玻璃按质量百分比包括以下组分：65～75%的SiO2、20～30%的 B2O3、1～2 %的Al2O3、0.5～1%的Li2O、1～2 %的K2O、0.05～0.5%的CaO、0.05～0.5%的MgO、0.2～0.5%的BaO、0.05～0.5%的TiO2、0.1～1 %的ZrO2与 0.2～3%的NaCl。

【技术特征摘要】
1.一种低介电常数低介电损耗玻璃，其特征在于，所述玻璃按质量百分比包括以下组分：65～75%的SiO2、20～30%的B2O3、1～2%的Al2O3、0.5～1%的Li2O、1...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭寿，马立云，操芳芳，曹欣，王巍巍，赵凤阳，仲召进，崔介东，单传丽，石丽芬，倪嘉，韩娜，王萍萍，高强，
申请(专利权)人：中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34