專(zhuān)利名稱(chēng)：：低介電常數(shù)的玻璃纖維的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明是關(guān)于低介電常數(shù)的玻璃纖維，特別是關(guān)于用于強(qiáng)化要求介電正切的高密度印刷配線(xiàn)板的，具有介電正切的低介電常數(shù)的玻璃纖維。
背景技術(shù)：
：近年來(lái)，面臨高度情報(bào)化的社會(huì)時(shí)代，衛(wèi)星發(fā)射和移動(dòng)電話(huà)等通訊設(shè)備，都傾向于數(shù)字化和信息高速處理化。去過(guò)，作為用于這些設(shè)備的印刷配線(xiàn)板增強(qiáng)材料，使用的是玻璃纖維，作為這種商業(yè)上可生產(chǎn)的玻璃纖維，已知有E玻璃。一般在玻璃中通以交流電時(shí)，玻璃對(duì)交流電以熱的形式進(jìn)行能量吸收。所吸收的介電損失能量與取決于玻璃的成分和構(gòu)造的介電常數(shù)和介電正切成比例，并以下式表示。W＝KfV2×εtanδ其中，W表示介電損失能量，K表示常數(shù)、f表示頻率、V2表示電位梯度，ε表示介電常數(shù)，tanδ表示介電正切。從該式中可知，介電常數(shù)和介電正切越大、頻率越高，介電損失也就越大。E玻璃的情況，室溫下，頻率為1MHz的介電常數(shù)為6.7，介電正切為12×10-4，使用了E玻璃的印刷配線(xiàn)板，根據(jù)高密度化和信息高速處理化的要求，很不理想。為此，希望得到一種具有比E玻璃更低的介電常數(shù)，和介電正切的玻璃，作為它的一種玻璃，已開(kāi)發(fā)了一種叫做D玻璃的玻璃。作為D玻璃的一個(gè)實(shí)例，其組成包括SiO273％、Al2O31.0％、B2O322％、CaO0.6％、MgO0.5％、Li2O0.6％、Na2O1.2％、和K2O1.1％，作為該例，室溫下，頻率為1MHz的介電常數(shù)為4.2，介電正切為10×10-4。然而，D玻璃，由于熔融性差，很容易產(chǎn)生脈紋和氣泡，在紡絲工序中，玻璃纖維斷絲很多，具有生產(chǎn)性和作業(yè)性很差的缺點(diǎn)。另外，由于D玻璃耐水性很差，所以很容易引起和印刷配線(xiàn)板中的樹(shù)脂剝離，其問(wèn)題是作為印刷配線(xiàn)板時(shí)，得不到很高的可信性。再有，特開(kāi)平7-10598號(hào)公報(bào)中公開(kāi)了一種玻璃，其組成包括SiO250.0～60.0％、Al2O310.0～18％、B2O311.0～25.0％、CaO0～10.0％、MgO0～10.0％、MgO+CaO1.0～15.0％、ZnO0-10.0％、SrO0～10.0％和BaO1～10.0％。然而，這種玻璃，由于使介電常數(shù)提高的成分BaO被作為必需成分，所以難以獲得相當(dāng)?shù)偷慕殡姵?shù)，為了獲得低的介電常數(shù)，不得不降低BaO的比例，這種情況帶來(lái)的問(wèn)題是，玻璃粘度增高，紡絲作業(yè)性變壞。再有的問(wèn)題是由于BaO對(duì)玻璃熔融爐的爐材料浸蝕性很大，而縮短了熔融爐的壽命。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是鑒于以上情況，提供一種具有低介電常數(shù)、低介電正切特性的，且生產(chǎn)性和作業(yè)性?xún)?yōu)良的，耐水性也優(yōu)良的玻璃。本發(fā)明者們?yōu)榱诉_(dá)到上述目的，進(jìn)行了各種研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，玻璃纖維組成中，將SiO2取為60％以下，TiO2取為0.5～5％，則使玻璃的熔解性很好，同時(shí)，將Li2O、Na2O、K2O的總計(jì)取為0.5％以下，則可得到低介電常數(shù)，低介電正切的玻璃纖維，并導(dǎo)至完成本發(fā)明。即，本發(fā)明的低介電常數(shù)玻璃纖維，特征是，以重量％計(jì)，組成包括SiO250～60％，Al2O310～20％，B2O330～30％，CaO0～5％，MgO0～4％，Li2O+Na2O+K2O0～0.5％，TiO20.5％～5％。該玻璃纖維，作為一例，室溫下，頻率為1MHz的介電常數(shù)為4.5以下，介電正切為10×10-4以下。本發(fā)明的玻璃纖維，以重量％計(jì)，其組成最好是，SiO250～60％，Al2O314～18％，B2O324～28％，CaO0～2.5％，MgO0～2.5％，Li2O0～0.15％Na2O0～0.15％，K2O0～0.15％，TiO21～4％。本發(fā)明中，玻璃組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，當(dāng)SiO2不足50％時(shí)，耐水性降低，同時(shí)，介電常數(shù)過(guò)大。當(dāng)超過(guò)60％時(shí)，粘度過(guò)高，紡絲時(shí)，由于此情況難以纖維化。因此，SiO2限定在50～60％，最好在50～56％之間。Al2O3不足10％時(shí)，易產(chǎn)生分相，因此，耐水性變壞。超過(guò)20％時(shí)，液相溫度上升，紡絲性變壞。因此，Al2O3限定為10～20％，最好14～18％之間。B2O3用作熔劑，以降低粘度，使之易于熔融的成分，不足20％時(shí)，介電正切過(guò)大。超過(guò)30％時(shí)，耐水性過(guò)於不好。因此，B2O3限定為20～30％，最好為24～28％之間。CaO、MgO都是提高耐水性的成分，但是CaO超過(guò)5％，MgO超過(guò)4％時(shí)，介電常數(shù)和介電正切過(guò)於增大，所以CaO限定為0～5％，MgO限定為0～4％，最好是CaO0～2.5％，MgO0～2.5％。Li2O、Na2O、K2O都作熔劑使用，這些成分總計(jì)超過(guò)0.5％時(shí)，介電正切過(guò)高，同時(shí)，耐水性變壞。因此，Li2O+Na2O+K2O限定為0～0.5％，最好是Li2O0～0.15％，Na2O0～0.15％，K2O0～0.15％。TiO2對(duì)降低粘性，降低介電正切是有效的，但是，低于0.5％時(shí)，紡絲時(shí)產(chǎn)生脈紋、未熔融現(xiàn)象，使熔融性變壞，介電正切增高。反之，當(dāng)超過(guò)5％時(shí)，易產(chǎn)生分相，永久耐化學(xué)性變差。因此，TiO2限定為0.5～5％，最好1～4％。本發(fā)明中，除上述成分外，在不損害玻璃特性的情況下，也可以含有至多3％的ZrO2、As2O3、Sb2O3、ZnO、SrO、Fe2O3、Cr2O3、P2O5、F2、Cl2、SO3等成分。以下根據(jù)實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。表1中示出的玻璃組成是基于本發(fā)明權(quán)利要求1的成分，表2中示出的玻璃組成是權(quán)利要求2對(duì)權(quán)利要求1所希望形式的成分。按表1和表2中所示各試料的玻璃組成調(diào)制成批料，裝入白金坩堝內(nèi)，置于電爐中，于1500～1550℃下，邊攪拌邊熔融8小時(shí)。接著，將熔融玻璃流到碳板上，制成玻璃片。再將該玻璃片投入到玻璃纖維制造爐內(nèi)，以1300-1400℃進(jìn)行熔融，進(jìn)行紡絲期間，紡制D玻璃絲時(shí)，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)大量的硼酸揮發(fā)，沒(méi)有不適宜的現(xiàn)象，可進(jìn)行紡絲。另一方面，將玻璃片熔融成板狀，慢慢冷卻，制作成直徑45mm、厚度2mm的兩面光學(xué)研磨的試料，作為測(cè)定儀器可使用精密的LCAL(ュルシ-ア-ル)測(cè)量?jī)x(HEWLETTPACKARD社制)，在室溫下，以1MHz頻率測(cè)定介電常數(shù)和介電正切。作為耐水性，玻璃熔出量，即將紡絲得到的玻璃纖維在沸水中浸漬70分鐘后，測(cè)量玻璃成分的重量減少率。熱膨脹系數(shù)，將玻璃片熔融成板狀，慢慢冷卻，研磨成14mm×8mm×5mm，使用熱機(jī)械試驗(yàn)機(jī)(真空理工社制)，測(cè)量室溫-500℃下的熱膨脹系數(shù)，以100℃的熱膨脹系數(shù)表示。這些測(cè)量結(jié)果示於表1和表2。表1</tables>表2如表1和表2所示，實(shí)施例的玻璃纖維，介電常數(shù)低于4.8，介電正切低于10×10-4，具體是，介電常數(shù)為4.2-4.8，介電正切為5×10-4-9×10-4，具有和D玻璃大致相等的低介電常數(shù)，和低介電正切。如表1和表2所示，D玻璃的玻璃溶出量為1.62％，而實(shí)施例的玻璃纖維，任何一個(gè)都低于1％，耐水性?xún)?yōu)良。實(shí)施例的玻璃纖維，形成紡絲標(biāo)準(zhǔn)的粘度μ(泊)Logμ＝3.0時(shí)的溫度，任何一個(gè)都比D玻璃低，硼酸難以揮發(fā)，生產(chǎn)性?xún)?yōu)良。實(shí)施例的玻璃纖維，例如，表1中所示，熱膨脹系數(shù)為30×10-7/℃-35×10-7/℃，比E玻璃的55×10-7/℃低，和D玻璃的32×10-7/℃大致相等的低熱膨脹性。另外，本發(fā)明中，可知MgO的重量％取為2.6％以下時(shí)，介電正切低于7×10-4。本發(fā)明的玻璃纖維具有低的介電常數(shù)，和低的介電正切，作為印刷配線(xiàn)板用的玻璃纖維，特別是用于高密度電路用印刷配線(xiàn)板的強(qiáng)化特別優(yōu)良。由于具有生產(chǎn)性，耐水性和低熱膨脹性的優(yōu)良特性，所以特別用于高密度電路用印刷配線(xiàn)板的強(qiáng)化，可穩(wěn)定提供質(zhì)量穩(wěn)定的玻璃纖維。由本發(fā)明的玻璃纖維制成的各種基本材料是由，例如紡織物，無(wú)紡織物、編織物、遮光線(xiàn)(choppedstrand)，粗紗(roving)、玻璃粉、底板等，及它們中的一個(gè)和各種塑料的混合物形成的復(fù)合材料(例如片狀造型空心復(fù)合材料，塊狀造型空心復(fù)合材料，層壓材料)有效地利用了所謂低介電常數(shù)，低介電正切的特性，例如，可以用作通訊設(shè)備類(lèi)的周邊材料等中各種樹(shù)脂強(qiáng)化用的基質(zhì)材料。權(quán)利要求書(shū)按照條約第19條的修改1.一種低介電常數(shù)的玻璃纖維，其特征在于，該玻璃組成包含，按重量％計(jì)，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.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的低介電常數(shù)的玻璃纖維，其玻璃組成包含，按重量％計(jì)，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.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的低介電常數(shù)的玻璃纖維，特征在于還可以含有選自ZrO2、As2O3、Sb2O3、ZnO、SrO、Fe2O3、Cr2O3、P2O5、F2、Cl2、SO3中的至少一種。4.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的低介電常數(shù)的玻璃纖維，特征在于，室溫下頻率為1MHz的介電常數(shù)為4.2～4.8，介電正切為5×10-4～9×10-4。5.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的低介電常數(shù)的玻璃纖維，特征是它可用作印刷配線(xiàn)基板用的玻璃纖維。權(quán)利要求1.一種低介電常數(shù)的玻璃纖維，特征是以重量％計(jì)，玻璃組成包括SiO250～60％、Al2O310～20％、B2O320～30％、CaO0～5％、MgO0～4％、Li2O+Na2O+K2O0～0.5％、TiO20.5～5％.2.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的低介電常數(shù)玻璃纖維，特征是以重量％計(jì)，玻璃組成包括SiO250～60％，Al2O314～18％，B2O324～28％，CaO0～2.5％，MgO0～2.5％，Li2O0～0.15％，Na2O0～0.15％，K2O0～0.15％，TiO21～4％。3.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的低介電常數(shù)玻璃纖維，特征是還可含有選自ZrO2、As2O3、Sb2O3、ZnO、SrO、Fe2O3、Cr2O3、P2O5、F2、Cl2、SO3中的至少1種。4.根據(jù)權(quán)利要求1中記載的低介電常數(shù)玻璃纖維，特征是室溫下，頻率為1MHz的介電常數(shù)為4.2～4.8，介電正切為5×10-4～9×10-45.根據(jù)權(quán)利要求1記載的低介電常數(shù)玻璃纖維，特征是用作印刷配線(xiàn)基板用的玻璃纖維。全文摘要本發(fā)明的低介電常數(shù)玻璃纖維,以重量計(jì)的玻璃組成包括:SiO文檔編號(hào)C03C13/02GK1186482SQ96194439公開(kāi)日1998年7月1日申請(qǐng)日期1996年6月4日優(yōu)先權(quán)日1995年6月5日發(fā)明者森政博,田邨進(jìn)一,齋藤省一,渡部健三,稻田龍男,山本政宏申請(qǐng)人:日東紡織株式會(huì)社,日東玻璃纖維工業(yè)株式會(huì)社