相分离玻璃制造技术

一种使用包括富含氧化硅的第一相和富含硼的第二相的相分离硅酸盐玻璃制作玻璃制品的方法。相分离氧化硅玻璃用蚀刻剂进行蚀刻以除去第二相的至少一部分并获得高氧化硅含量的多孔玻璃制品。多孔玻璃制品可进行热处理以固结该多孔玻璃制品从而闭合该多孔玻璃制品的孔并获得具有非常低介电性质的经固结的玻璃制品。公开了通过调幅分解而相分离的各种玻璃组合物。璃组合物。璃组合物。

【技术实现步骤摘要】
相分离玻璃
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请主张于2022年4月1日递交的美国临时申请序列号63/326308的优先权权益，依靠其内容并通过引用将其内容作为整体并入本文。


[0003]本公开内容大体上涉及具有至少两个不同玻璃相的相分离玻璃。本文中公开的相分离玻璃可熔合成形并且可进行进一步加工以提供具有非常低的介电常数和损耗角正切的玻璃制品。

技术介绍

[0004]数字技术不断扩展，特别是在数据连接和处理速率方面。例如，1Gbits/s量级的处理速率正在扩展到几十Gbits/s量级的速率。实现这些数据速率的相应电子装置技术可能会导致在1Ghz的量级上信号传输和接收频率膨胀至10Ghz的量级，在某些情况下甚至高达约100GHz。
[0005]随着这些信号频率增加以适应数据处理速率的增加，涉及与这些装置中使用的绝缘材料相关的吸收损耗的技术规范和要求变得更加重要。尽管存在在大于10GHz的频率下具有低损耗角正切的可用材料，但这些材料的加工特性可能限制它们使用某些成形工艺进行制造的能力。
[0006]存在被用作PCB中的绝缘层的商品可得的材料。例如，在PCB应用中被用作绝缘层的一种常见的玻璃环氧树脂层压体在10GHz的信号频率下具有0.0058的损耗角正切。然而，随着行业向越来越高的信号频率发展，这种绝缘层压体具有受限的损耗角正切。已经发现其他层压体，诸如熔合氧化硅/聚合物层压体，其在10GHz或更高的频率下表现出低损耗特性。然而，熔合氧化硅和聚合物层的力学性质限制了这些层压体在某些工艺中的使用，因为熔合氧化硅层在后加工期间可能开裂。
[0007]诸如Radome热陶瓷、高纯度熔合氧化硅、蓝宝石、氧化铝、和氧化硅之类的材料在大于10GHz的频率下可能具有低损耗角正切。然而，这些材料在成形温度下可能具有如此高的粘度，使得它们使用诸如狭槽拉制和溢流下拉之类的标准片材成形工艺进行加工的能力可能受到限制。也存在在大于10GHz的频率下具有低损耗角正切的无碱玻璃和玻璃陶瓷材料，其示例包括B2O3‑
P2O5‑
SiO2三元(BPS)和MgO
‑
Al2O3‑
SiO2(MAS)系统。然而，这些系统典型地具有对于常见成形方法而言太低的液相粘度。

技术实现思路

[0008]公开了一种制作玻璃制品的方法，包括：形成熔融玻璃，所述熔融玻璃经历调幅分解以产生包括第一相、第二相、以及在从约59mol％至约69mol％的范围内的总SiO2含量和在从约9mol％至约20mol％的范围内的B2O3含量的相分离熔融玻璃；将所述相分离熔融玻璃拉制成玻璃片材；和在约60℃至约95℃之间的温度下将所述玻璃片材暴露于第一酸溶液在
约16小时至约24小时的范围内的时间以从所述玻璃片材除去所述第二相的至少一部分并获得包括大于约95mol％的总氧化硅含量的多孔玻璃片材，所述第一酸溶液包括约5wt％至约40wt％的无机酸或有机酸。例如，所述第一酸溶液可包括HCl、H2SO4、HNO3、HF、或H3PO4中的至少一者。在各方面中，所述第一酸溶液可包括柠檬酸或乙酸中的至少一者。
[0009]经计算的所述多孔玻璃片材的开孔孔隙度可大于约28％。
[0010]在一些方面中，第一酸溶液可包括HCl，例如约5wt％的HCl。
[0011]所述方法可包括在从约500℃至约700℃的范围内的温度下热处理所述多孔玻璃片材在从约45分钟至约75分钟的范围内的时间。
[0012]在各方面中，所述方法可包括将所述多孔玻璃片材加热至在从约900℃至约1100℃的范围内的温度在从约1小时至约24小时的范围内的时间以固结所述多孔玻璃片材并获得经固结的玻璃片材，当使用分离介质谐振器在10GHz下测量时所述经固结的玻璃片材包括小于约4.0的介电常数D
k
。
[0013]在各方面中，所述经固结的玻璃片材的D
k
可小于约3.5。
[0014]在各方面中，当使用分离介质谐振器在10GHz下测量时所述经固结的玻璃片材可包括小于约0.0075的损耗角正切D
f
。
[0015]在一些方面中，所述固结的温度大于或等于约1000℃，并且其中当使用分离介质谐振器在10GHz下测量时所述经固结的玻璃片材可包括小于约0.003的损耗角正切D
f
。在一些方面中，当使用分离介质谐振器在10GHz下测量时D
f
可小于约0.001。
[0016]所述方法可进一步包括在热处理之前将所述多孔玻璃片材暴露于包括HF的第二酸溶液1分钟至15分钟的时间段。
[0017]在各方面中，将所述熔融玻璃拉制成所述玻璃片材可包括使所述熔融玻璃作为分离的熔融玻璃流流过成形体的会聚的成形表面，所述分离的熔融玻璃流沿着所述成形体的底部边缘汇合。在一些方面中，所述拉制可包括使所述熔融玻璃从定位在容器的底部中的狭槽流出。
[0018]在各方面中，描述了一种玻璃制品，包括含第一相和第二相的经调幅分解的玻璃，所述玻璃在氧化物基础上包括：从约57mol％至约70mol％的SiO2，从约4.7mol％至约10.5mol％的Al2O3，从约11.2mol％至约15.2mol％的B2O3，从约1.2mol％至约7.4mol％的ZnO；总计从约3.7mol％至约20mol％的一种或多种碱土金属氧化物(RO)，其中RO选自MgO、CaO、SrO、和BaO。
[0019]所述玻璃可包括从约0.09mol％至约0.15mol％的SnO。
[0020]在各方面中，所述玻璃可包括从约1.5mol％至约9.6mol％的MgO。
[0021]在各方面中，MgO/ZnO可以为从约0至约3.7。
[0022]在各方面中，B2O3/ZnO可以为从约1.6至约12.6。
[0023]所述玻璃的介电常数D
k
可以为从约4.5至约6.3。
[0024]所述玻璃的损耗角正切D
f
可以为从约0.002至约0.005。
[0025]在各方面中，所述玻璃制品可以小于约3.0mol％的量包括La2O3、Y2O3、或Li2O中的至少一者。
[0026]在各方面中，所述玻璃制品可包括从约0.05mol％至约4.8mol％的CaO。
[0027]在其他方面中，公开了一种玻璃制品，包括含第一相和第二相的经调幅分解的玻
璃，所述玻璃在氧化物基础上包括：从约59mol％至约69mol％的SiO2；从约3mol％至约13mol％的Al2O3；从约9.8mol％至约20mol％的B2O3；和总计从约3.9mol％至约11.5mol％的一种或多种碱土金属氧化物(RO)，其中RO选自MgO、CaO、SrO、和BaO。
[0028]在各方面中，所述玻璃的B2O3/(Al2O3+SiO2)可以为从约0.12至约0.3。
[0029]在各方面中，所述玻璃本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制作玻璃制品的方法，包括形成熔融玻璃，所述熔融玻璃经历调幅分解以产生包括第一相、第二相、以及在从59mol％至69mol％的范围内的总SiO2含量和在从9mol％至20mol％的范围内的B2O3含量的相分离熔融玻璃；将所述相分离熔融玻璃拉制成玻璃片材；和在60℃至95℃之间的温度下将所述玻璃片材暴露于第一酸溶液16小时至24小时以从所述玻璃片材除去所述第二相的至少一部分并获得包括大于95mol％的总氧化硅含量的多孔玻璃片材。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔玻璃片材的开孔孔隙度大于28％。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一酸溶液包括5wt％至40wt％的HCl、H2SO4、HNO3、HF、或H3PO4中的至少一者。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述第一酸溶液包括HCl。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述第一酸溶液包括5wt％的HCl。6.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一酸溶液包括5wt％至40wt％的柠檬酸或乙酸中的至少一者。7.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述多孔玻璃片材加热至500℃至700℃之间的温度45分钟至75分钟。8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括将所述多孔玻璃片材加热至900℃至1100℃之间的温度1小时至24小时以固结所述多孔玻璃片材并获得经固结的玻璃片材，当使用分离介质谐振器在10GHz下测量时所述经固结的玻璃片材包括小于4.0的介电常数D
k
。9.根据权利要求8所述的方法，其中当使用所述分离介质谐振器在10GHz下测量时D
k
小于3.5。10.根据权利要求8所述的方法，其中当使用所述分离介质谐振器在10GHz下测量时所述经固结的玻璃片材包括小于0.0075的损耗角正切D
f
。11.根据权利要求8所述的方法，其中所述固结的温度大于或等于1000℃。12.根据权利要求11所述的方法，其中当使用所述分离介质谐振器在10GHz下测量时所述经强化的玻璃片材包括小于0.003的损耗角正切D
f
。13.根据权利要求12所述的方法，其中当使用所述分离介质谐振器在10GHz下测量时D
f
小于0.001。14.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在热处理之前将所述多孔玻璃片材暴露于包括HF的第二酸溶液约1分钟至约15分钟。15.根据权利要求1所述的方法，其中将所述熔融玻璃拉制成所述玻璃片材包括使所述熔融玻璃作为分离的熔融玻璃流流过成形体的会聚的成形表面，所述分离的熔融玻璃流沿着所述成形体的底部边缘汇合。16.根据权利要求1所述的方法，其中将所述熔融玻璃拉制成所述玻璃片材包括使所述熔融玻璃从定位在容器的底部中的狭槽流出。17.一种由权利要求1所述的方法制作的玻璃制品。18.一种由权利要求8所述的方法制作的玻璃制品。19.一种玻璃制品，包括含第一相和第二相的经调幅分解的玻璃，所述玻璃在氧化物基
础上包括：从约57mol％至约70mol％的SiO2从约4.7mol％至约10.5mol％的Al2O3从约11.2mol％至约15.2mol％的B2O3从约1.2mol％至约7.4mol％的ZnO；总计从3.7mol％至20mol％的一种或多种碱土金属氧化物(RO)，其中RO选自MgO、CaO、SrO、和BaO。20.根据权利要求19所述的玻璃制品，其中所述玻璃包括从0.09mol％至0.15mol％的SnO。21.根据权利要求19所述的玻璃制品，其中所述玻璃包括从1.5mol％至9.6mol％的MgO。22.根据权利要求21所述的玻璃制品，其中MgO/ZnO为从0至3.7。23.根据权利要求21所述的玻璃制品，其中B2O3/ZnO为从...

【专利技术属性】
技术研发人员：文卡特什，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：