CN107531550A - 具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸玻璃的玻璃组成物 - Google Patents

具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸玻璃的玻璃组成物 Download PDF

Info

Publication number
CN107531550A
CN107531550A CN201580077196.7A CN201580077196A CN107531550A CN 107531550 A CN107531550 A CN 107531550A CN 201580077196 A CN201580077196 A CN 201580077196A CN 107531550 A CN107531550 A CN 107531550A
Authority
CN
China
Prior art keywords
glass
chemical enhanced
aluminium borosilicate
alkali aluminium
ion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201580077196.7A
Other languages
English (en)
Inventor
J·Y·丁
C·陳
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kornerstone Materials Technology Co Ltd
Original Assignee
Kornerstone Materials Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kornerstone Materials Technology Co Ltd filed Critical Kornerstone Materials Technology Co Ltd
Publication of CN107531550A publication Critical patent/CN107531550A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C21/00—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface
    • C03C21/001—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions
    • C03C21/002—Treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by diffusing ions or metals in the surface in liquid phase, e.g. molten salts, solutions to perform ion-exchange between alkali ions

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

一种用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的玻璃组成物，以及一种用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法。所述化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃适合用于触控显示器的高强度覆盖玻璃、太阳能电池覆盖玻璃及层叠式安全玻璃。玻璃的低介电常数提升了敏感性、响应时间、功率消耗率和精确性。

Description

具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸玻璃的玻璃组成物
技术领域
本发明是关于一种用于具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的玻璃组成物，以及一种用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硅酸盐玻璃的方法，以及具有低介电常数的化学强化碱铝硅酸盐玻璃的应用与使用。
背景技术
化学强化玻璃一般由于玻璃组成物和用以制造所述玻璃的化学强化工艺而都比退火玻璃显著更强。这种化学强化工艺可用以强化所有尺寸和形状的玻璃，而不产生光学失真，其使得能够生产无法被热回火的薄、小及形状复杂的玻璃样品。这些特性已经使得化学强化玻璃(更具体的是化学强化碱铝硅酸盐玻璃)成为用于消费性移动电子设备(例如智能电话、平板电脑与记事本)的一种受欢迎且为广泛使用的选择。
化学强化工艺一般包括离子交换工艺。在这种离子交换工艺中，玻璃是被置于熔融盐中，熔融盐含有离子半径比存在于玻璃中的离子更大的离子，使得存在于玻璃中的较小离子会被来自加热溶液中的较大离子取代。一般而言，在熔融盐中的钾离子会取代存在于玻璃中的较小的钠离子。这种由加热溶液中较大钾离子对玻璃中较小钠离子的取代会导致在玻璃两侧表面上形成一压缩应力层、以及形成夹在压缩应力层之间的一中央张力区。中央张力区的张应力(CT，一般是以兆帕(MPa)表示)与压缩应力层的压缩应力(CS，一般也以兆帕表示)及以下列方程式所表示的压缩应力层深度(DOL)有关：
CT＝CS×DOL/(t-2DOL)
其中t为玻璃的厚度。
为作为触控显示器覆盖玻璃之用，需要增加玻璃对刮伤与冲击破坏的抵抗性。这可借由增加压缩应力与压缩应力层的深度而达成。然而，为了使中央应力区的张应力保持在一个可接受的范围内，压缩应力和压缩应力层厚度两者的增加都会不利地导致玻璃厚度增加。
同时，希望的是覆盖玻璃要尽可能为薄。然而，由于中央张力区的张应力会随玻璃厚度减少而增加，因此难以维持中央张力区的可接受张应力、同时又维持高压缩应力与高压缩应力层深度。在这些例子中，一般都需要使压缩应力对层深度比例(CS/DOL)尽可能为高。
此外，玻璃的介电常数会影响触控设备的敏感性、回应时间、功率消耗率以及类比讯号误判率，而导致慢反应。一般而言，介电常数越低，敏感性、回应时间、功率消耗率与精确度越好。
目前的市售化学强化碱铝硅酸盐玻璃的介电常数是介于7.1至7.8之间(在频率为1MHz下测量)。与非碱铝硅酸盐玻璃(例如薄膜晶体管液晶显示器玻璃(TFT-LCD玻璃))相比，玻璃形成材料的比例相对为低，而具有导电性的离子化合物的比例则相对为高。一般而言，TFT-LCD玻璃为非碱铝硼硅酸盐玻璃，其介电常数为约5.2至约6.0。
触控显示器中使用的玻璃基板材料的介电常数越低，敏感性就越高。在开发具有低介电常数的玻璃成分时，应同时维持提供化学强度的机械与物理性质。因此，需要一种具有高强度与低介电常数的玻璃。
发明内容
在数个例示具体实施例中，本发明提供了一种用于制造具有低介电常数与高强度的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物。根据数个例示具体实施例，所述组成物具有较高的硼氧化物含量与良好的熔融性能，其使得玻璃片能于溢流下拉工艺中形成。根据数个例示具体实施例，所述组成物具有高含量的氧化钠，其使所述组成物能适用于离子交换工艺。根据数个例示具体实施例，提供了一种易于熔融的硅铝钠氧化物玻璃。
藉由提高玻璃形成材料的量，玻璃介电常数被有效改善。就氧化物玻璃而言，玻璃形成材料主要是二氧化硅、硼氧化物、磷氧化物与氧化铍。氧化铍是有毒的，且已经从消费性电子产品中舍弃。磷氧化物不适合用于溢流下拉工艺，因为它会对贵金属设备产生腐蚀破坏。一般而言，TFT-LCD玻璃基板中的硼氧化物可以达到6至11个重量百分率。然而目前硼氧化物鲜少被使用，或是被控制为在化学强化覆盖玻璃中低于2个重量百分率。
本发明提供一种具有低介电常数及增加的硼氧化物含量的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃组成物。在数个例示具体实施例中，介电常数低于约6.0，其低于目前市售触控显示器的铝硅酸盐玻璃的介电常数。玻璃的介电常数可藉由增加玻璃中二氧化硅和硼氧化物的含量以及减少导电性离子化合物(例如氧化钠、氧化钾、氧化镁和氧化钙)的比例而降低。
不同玻璃组成物的比例会影响玻璃的性质。为确保玻璃组成物适合藉由溢流下拉工艺形成玻璃，可藉由溢流下拉工艺通过离子交换而进行化学强化，且在离子交换之后具有高强度，要添加适当比例的氧化铝和氧化钠。为确保玻璃具有低熔融温度与可操作性，可添加适当量的氧化镁。相较于增加金属氧化物(例如氧化钙、氧化钾与氧化锌)的比例，增加氧化镁是一个好选择，因为它可降低玻璃的比重并且增加玻璃的强度。
在数个例示具体实施例中，用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物包括：
约60.0至约70.0摩尔百分比(mol％)的二氧化硅(SiO2)；
约6.0至约10.0mol％的三氧化二铝(Al2O3)；
约5.0至约10.0mol％的氧化钠(Na2O)；
约15.0至约25.0mol％的三氧化二硼(B2O3)；
约0至约5.0mol％的氧化钾(K2O)；及
约0至约3.0mol％的氧化镁(MgO)。
根据数个例示具体实施例，所述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物包括约60.0至约70.0mol％的二氧化硅(SiO2)。二氧化硅是碱铝硅酸盐玻璃中的最大单一成分，并且与三氧化二硼一起形成玻璃的基质。二氧化硅也作为玻璃的结构协调剂，并有助于玻璃的成形性、刚性与化学耐受性。当浓度高于70.0mol％时，二氧化硅会提高玻璃组成物的熔点温度，因而熔融玻璃会变得非常难以处理，导致形成玻璃的困难度。当浓度低于60.0mol％时，二氧化硅会不佳地倾向于使玻璃的液相温度实质上增加，特别是在具有高浓度的氧化钠或氧化镁的玻璃组成物中，且会倾向于导致玻璃失玻化。
根据数个例示具体实施例，所述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物包括约6.0至约10.0mol％的氧化铝(Al2O3)。当浓度介于约6.0至约10.0mol％时，氧化铝提升了碱铝硅酸盐玻璃的强度，并促进玻璃中的钠离子与熔融盐中的钾离子之间的离子交换。随着氧化铝含量增加，介电常数会因玻璃网络环状结构的加大而增加。玻璃中氧化铝的量代表玻璃性质(例如介电常数、离子交换深度与玻璃强度)之间的折衷结果。
根据数个例示具体实施例，所述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物包括约5.0至约10.0mol％的氧化钠(Na2O)。碱金属氧化物作为要达到低液相温度与低熔点的辅助剂。在氧化钠的情形中，Na2O是用以进行成功的离子交换。为能进行充分的离子交换以产生实质提升的玻璃强度，氧化钠以上述浓度被包含于组成物中。同时，为了增加钠离子和钾离子之间离子交换的机率，根据数个例示具体实施例，所述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物包括具有介于约0至约5.0mol％的氧化钾(K2O)。
根据数个例示具体实施例，所述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物包括约15.0至约25.0mol％的三氧化二硼(B2O3)。三氧化二硼是作为助熔剂以及玻璃协调剂。同时，玻璃熔化温度和介电常数都倾向于随三氧化二硼的浓度增加而降低。而在钠离子与钾离子之间离子交换的方向会因三氧化二硼浓度增加而受不利影响。因此，随三氧化二硼浓度增加，在玻璃的介电常数和玻璃的离子交换能力之间存在有取舍。
根据数个例示具体实施例，所述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物包括约0至约3.0mol％的氧化镁(MgO)。在数个例示具体实施例中，所述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物包括约1.0至约2.0mol％的氧化镁。相较于例如氧化钙(CaO)、氧化锶(SrO)与氧化钡(BaO)等其他碱性氧化物，氧化镁也被相信能增加玻璃的强度及降低玻璃的比重。
根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物的数个例示具体实施例，所述玻璃具有至少约750℃的液相温度(在此温度下首先观察到晶体)。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物的数个例示具体实施例，所述玻璃具有至少约800℃的液相温度。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物的数个例示具体实施例，所述玻璃具有至少约850℃的液相温度。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物的数个例示具体实施例，所述玻璃具有至少约900℃的液相温度。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物的数个例示具体实施例，所述玻璃具有约750℃至约900℃的液相温度。
根据数个例示具体实施例，本发明提供了一种制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法。根据数个例示具体实施例，所述方法包括：
混合及熔化成分，以形成均质玻璃熔化物，其包括：
使用选自溢流下拉法、浮动法与其组合的方法而成形所述玻璃；
退火所述玻璃；及
藉由离子交换而化学强化所述玻璃。
根据数个例示具体实施例，具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的制造可利用传统溢流下拉法来实施，其属所述领域中具有通常技艺者所习知，并且通常包括直接或间接加热的贵金属系统，其由均质化设备、藉由澄清而降低泡沫含量的设备(澄清器)、冷却及热均质的设备、分散设备与其他设备组成。在传统方式中，浮动法包括使熔融玻璃浮在熔融金属床(一般是锡)上，这产生非常平坦且具有均匀厚度的玻璃。
根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，所述离子可交换玻璃组成物是在约450℃下熔化至多约8小时。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，所述离子可交换玻璃组成物是在约450℃下熔化至多约16小时。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，所述离子可交换玻璃组成物是在约450℃下熔化至多约24小时。
根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，所述离子可交换玻璃组成物是以约0.5℃/小时的速率进行退火，直到其达到室温(或大约21℃)为止。
根据数个例示具体实施例，上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物根据传统离子交换条件进行化学强化。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换工艺是发生于熔融盐浴中。在数个例示具体实施例中，所述熔融盐是硝酸钾(KNO3)。
根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换处理是在介于约390℃至约450℃的温度范围下发生。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换处理是在约450℃的温度下发生。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换处理是在至少约450℃的温度下发生。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换处理是在至多约450℃的温度下发生。
根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换处理进行至多约4小时。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换处理系进行至多约8小时。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换处理系进行至多约16小时。根据上述用于制造具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法的数个例示具体实施例，离子交换处理进行达约24小时。
根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有至少约100MPa的压缩应力。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有至少约150MPa的压缩应力。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有至少约200MPa的压缩应力。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有至少约250MPa的压缩应力。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有介于约100MPa至约250MPa的压缩应力。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有介于约140MPa至约260MPa的压缩应力。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有介于约150MPa至约250MPa的压缩应力。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有介于约160MPa至约240MPa的压缩应力。
根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有至少约16.0μm的深度。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有至少约17.0μm的深度。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有至少约20.0μm的深度。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有至少约27.0μm的深度。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有介于约15.0μm至约35.0μm的深度。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有介于约17.0μm至约28.0μm的深度。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有表面压缩应力层，其具有介于约20.0μm至约30.0μm的深度。
根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有介于约5.0至约6.5的介电常数(在25℃下，1MHz，5V)。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有介于约5.3至约6.0的介电常数(在25℃下，1MHz，5V)。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有的介电常数系少于6.0(在25℃下，1MHz，5V)。
根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有至多约2.29g/cm3的密度及介于约53.0至约70.0的线性膨胀系数α25-300 10-7/℃。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃具有低于约2.3g/cm3的密度。
根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃藉由介于约390℃至约450℃的温度下进行离子交换处理达约2小时至约8小时而化学强化，且所述玻璃具有：(1)压缩应力为至少约150MPa的表面压缩应力层，且表面压缩应力层的深度为至少约17.0μm，及(2)低于6.0的介电常数。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃藉由约450℃的温度下进行离子交换处理达约8小时而化学强化，且所述玻璃具有：(1)压缩应力为介于约150MPa至约250MPa的表面压缩应力层，且表面压缩应力层的深度介于约17.0μm至约28.0μm，及(2)介于约5.3至约6.0的介电常数。
根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃可被使用作为例如太阳能板、冰箱门及其他家电产品等应用设备中的保护玻璃。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃可被使用作为电视的保护玻璃，作为自动提款机的安全玻璃，及其他电子产品。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃可被使用作为消费性电子设备(例如智能电话、平板计算机与记事本)的覆盖玻璃。所述玻璃也可被使用于例如车辆挡风板的应用中，以及作为基板形式建筑智能窗户。根据上述具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的数个例示具体实施例，所述玻璃系因其高强度而可被使用作为触控屏幕或触控面板。
下述实例作为上述组成物与方法的例示说明。
详细说明
制备一种离子可交换玻璃组成物如下，其包括如下表1中所示成分：
表1
氧化物 Mol％
SiO2 62.3
Al2O3 7.09
Na2O 6.07
B2O3 19.26
K2O 3.33
MgO 1.95
如表2所示的批次材料在被加至2公升的塑料容器之前经秤重及混合。所使用的批次材料都具有化学试剂等级的质量。
表2
批次原料 批次重量(gm)
砂石 300.9
矾土 86.0
苏打粉 64.0
硼砂 229.7
碳酸钾钾 66.7
镁土 6.58
砂石的粒子大小介于0.045与0.25mm之间。使用滚筒来混合原料，以产生均质批次以及破碎软质黏聚物。混合的批次从塑料容器转移至800毫升铂铑合金坩埚进行玻璃熔融。铂铑坩埚被放置于氧化铝支撑体上，并且被载入配备有MoSi加热组件的高温炉中，其在900℃的温度下运行。炉温被逐渐增加至1620℃，并且铂铑坩埚与其支撑体在此温度下持温4小时。接着藉由将熔融浴材料从铂铑坩埚浇注到不锈钢板上以形成玻璃饼材。在玻璃饼材仍然是热的时候，其被转移至一退火器，并且在500℃的温度下持温2小时，然后以0.5℃/分的速率冷却至430℃。之后，样品被自然冷却至室温(21℃)。
接着藉由将所述玻璃样品放置于熔融盐浴槽中进行化学强化，其中，玻璃中成分钠离子于450℃(其低于玻璃的应变点)下与外部供应的钾离子进行交换达8小时。藉由此方法，玻璃样品藉由离子交换而强化，以于所述处理表面处产生压缩应力层。
玻璃表面处压缩应力的测量及压缩应力层的深度(根据双重折射)利用偏光显微镜(贝氏补色器)观察玻璃截面来决定。玻璃表面的压缩应力是从假设应力-光学常数为0.30的所测得的双折射(nm*cm/N)(Scholze,H.,Nature,Structure and Properties,Springer-Verlag,1988,p.260)计算而得。
上表1所示组成物的结果于下表3中字段「Ex.1」中说明。表3字段「Ex.2」至「Ex.10」所示的其他组成物以与上述Ex.1所表示组成物的类似方式加以制备。
表3
表3中所提出的符号定义如下：
·d：密度(g/ml)，其以阿基米得法(ASTM C693)测得；
·nD：折射率，其由折射仪测得；
·α：热膨胀系数(CTE)，其为从50至300℃的直线方向变化量，以膨胀测定法测得；
·T熔化：在黏度为102泊(poise)时的熔化温度，由高温圆柱形黏度计所测得；
·T操作：在黏度为104泊(poise)时的玻璃操作温度，由高温圆柱形黏度计所测得；
·T液相：液相温度，在所述温度下于渐变温度加热炉(ASTM C829-81)内舟体中观察到第一个结晶，结晶化的一般测试进行24小时；
·T软化：在黏度为107.6泊(poise)时的玻璃软化温度，由纤维加长法测得；
·T退火：在黏度为1013泊(poise)时的玻璃退火温度，由纤维加长法测得；
·T应变：在黏度为1014.5泊(poise)时的玻璃应变温度，由纤维加长法测得；
·k：介电常数，在25℃、1MHz及5V下测得，以SJ/T 11043-1996测得，其中频率为1MHz；
●损耗正切：损耗角正切，在1MHz及5V下测得，以SJ/T 11043-1996测得，其中频率为1MHz；
·杨氏模量：单轴线性应力对线性应变的比例，以ASTM E1876响应法测得；
·泊松比：拉伸力方向中的横向收缩应变对纵向延伸应变的比例，以ASTM E1876响应法测得；
·剪力模量：剪应力对剪应变的比例，以ASTM E1876响应法测得；
·CS：在450℃下进行化学强化8小时之后的压缩应力(倾向于压缩表面中原子的同平面应力)；
·DOL：层深度，其代表在450℃下进行化学强化8小时之后，在表面下到最接近零应力平面的压缩深度；及
·CT：在450℃下进行化学强化8小时之后的中央张力。
本发明虽以某些具体实施例来加以说明，然熟习所述领域技术者将理解，可在如附权利要求书的精神与范畴内改变来实施本发明。
所有空间上的参考用语，例如「上」、「下」、「上方」、「下方」、「之间」、「底部」、「竖直」、「水平」、「倾斜」、「向上」、「向下」、「并邻」、「左至右」、「左」、「右」、「右至左」、「顶部至底部」、「底部至顶部」、「顶部」、「底部」、「底部向上」、「顶部向下」等，皆仅为说明的目的，而不限制上述结构的特定取向或位置。
本发明已经以特定具体实施例来加以说明。熟习所述领域技术者在阅读所公开的内容后将清楚理解其改良或修饰皆落于本发明的精神与范畴内。应理解数种修饰例、变化例与替代例皆为前述公开内容所包含，且在部分情况下，本发明的某些特征将可于不对应使用其他特征下应用。因此，将如附权利要求书广泛地解释、且以与本发明范畴一致的方式加以解释是适当的。

Claims (39)

1.一种用于制造化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的离子可交换玻璃组成物，包括：
约60.0至约70.0mol％的SiO2；
约6.0至约10.0mol％的Al2O3；
约5.0至约10.0mol％的Na2O；
约15.0至约25.0mol％的B2O3；
约0至约5.0mol％的K2O；及
约0至约3.0mol％的MgO。
2.根据权利要求1所述的离子可交换玻璃组成物，其中所述玻璃组成物具有至少约750℃的液相温度。
3.根据权利要求2所述的离子可交换玻璃组成物，其中所述玻璃组成物具有至少约800℃的液相温度。
4.根据权利要求3所述的离子可交换玻璃组成物，其中所述玻璃组成物具有至少约850℃的液相温度。
5.根据权利要求4所述的离子可交换玻璃组成物，其中所述玻璃组成物具有至少约900℃的液相温度。
6.根据权利要求1所述的离子可交换玻璃组成物，其中所述玻璃组成物具有约750℃至约850℃的液相温度。
7.一种由玻璃组成物制成的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，包括：
约60.0至约70.0mol％的SiO2；
约6.0至约10.0mol％的Al2O3；
约5.0至约10.0mol％的Na2O；
约15.0至约25.0mol％的B2O3；
约0至约5.0mol％的K2O；及
约0至约3.0mol％的MgO；
其中所述玻璃具有约5.0至约6.5的介电常数；及
其中所述玻璃组成物经离子交换，并且具有表面压缩应力层与中央张力区。
8.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述玻璃的所述介电常数为约5.3至约6.0。
9.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述玻璃的所述介电常数低于约6.0。
10.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有至少约100MPa的压缩应力。
11.根据权利要求10所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有至少约150MPa的压缩应力。
12.根据权利要求11所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有至少约200MPa的压缩应力。
13.根据权利要求12所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有至少约250MPa的压缩应力。
14.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有约100MPa至约250MPa的压缩应力。
15.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有约140MPa至约260MPa的压缩应力。
16.根据权利要求15所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有约150MPa至约250MPa的压缩应力。
17.根据权利要求15所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层具有约160MPa至约240MPa的压缩应力。
18.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的深度为至少约16.0μm。
19.根据权利要求18所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的深度为至少约17.0μm。
20.根据权利要求19所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的深度为至少约20.0μm。
21.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的深度为约15.0μm至约35.0μm。
22.根据权利要求21所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的深度为约17.0μm至约28.0μm。
23.根据权利要求21所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述表面压缩应力层的深度为约20.0μm至约30.0μm。
24.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述玻璃具有低于约2.3g/cm3的密度。
25.根据权利要求7所述的化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃，其中所述玻璃具有约53.0至约70.0的线性膨胀系数(α25-300 10-7/℃)。
26.一种用于制造化学强化碱铝硼硅酸盐玻璃的方法，包括：
混合及熔化玻璃原料成分，以形成均质玻璃熔化物，其包括：
约60.0至约70.0mol％的SiO2；
约6.0至约10.0mol％的Al2O3；
约5.0至约10.0mol％的Na2O；
约15.0至约25.0mol％的B2O3；
约0至约5.0mol％的K2O；及
约0至约3.0mol％的MgO；
使用选自溢流下拉法、浮动法与其组合的方法成形所述玻璃；
退火所述玻璃；及
藉由在约390℃至约450℃的温度下离子交换2至24小时而化学强化所述玻璃。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃原料成分是在约450℃的温度下熔化至多约8小时。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述玻璃原料成分是在约450℃的温度下熔化至多约16小时。
29.根据权利要求28所述的方法，其中所述玻璃原料成分是在约450℃的温度下熔化至多约24小时。
30.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃是以约0.5℃/小时的速率进行退火。
31.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃是藉由在熔融盐浴中离子交换而化学强化。
32.根据权利要求31所述的方法，其中所述熔融盐为KNO3。
33.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃是藉由在约450℃的温度下进行离子交换而化学强化。
34.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃是藉由在至少约450℃的温度下进行离子交换而化学强化。
35.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃藉由在至多约450℃的温度下进行离子交换而化学强化。
36.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃藉由离子交换达约4小时而化学强化。
37.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃藉由离子交换达约8小时而化学强化。
38.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃藉由离子交换达约16小时而化学强化。
39.根据权利要求26所述的方法，其中所述玻璃藉由离子交换达约24小时而化学强化。
CN201580077196.7A 2015-03-31 2015-03-31 具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸玻璃的玻璃组成物 Pending CN107531550A (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2015/075528 WO2016154901A1 (en) 2015-03-31 2015-03-31 Glass composition for chemically strengthened alkali-aluminoborosilicate glass with low dielectric constant

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107531550A true CN107531550A (zh) 2018-01-02

Family

ID=57006500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201580077196.7A Pending CN107531550A (zh) 2015-03-31 2015-03-31 具有低介电常数的化学强化碱铝硼硅酸玻璃的玻璃组成物

Country Status (3)

Country Link
CN (1) CN107531550A (zh)
TW (1) TWI677481B (zh)
WO (1) WO2016154901A1 (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108383378A (zh) * 2018-06-04 2018-08-10 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种低介电常数玻璃
CN110240419A (zh) * 2019-06-06 2019-09-17 深圳市东丽华科技有限公司 锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用
CN111847872A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 重庆鑫景特种玻璃有限公司 一种可用于化学强化的低介电常数的玻璃、强化玻璃

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7329448B2 (ja) * 2017-04-04 2023-08-18 コーニング インコーポレイテッド 多層構造およびその製造方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1752040A (zh) * 2004-09-22 2006-03-29 台湾玻璃工业股份有限公司 具有低介电常数的玻璃
US8075999B2 (en) * 2008-08-08 2011-12-13 Corning Incorporated Strengthened glass articles and methods of making
JP2013177298A (ja) * 2007-08-03 2013-09-09 Nippon Electric Glass Co Ltd 強化ガラス基板及びその製造方法
CN103443041A (zh) * 2011-01-28 2013-12-11 科立视材料科技有限公司 高强度碱金属-铝硅酸盐玻璃
CN104024173A (zh) * 2011-12-27 2014-09-03 旭硝子株式会社 静电电容式触摸传感器用表面玻璃
CN104230165A (zh) * 2013-06-21 2014-12-24 肖特玻璃科技(苏州)有限公司 可钢化无色变的硼铝硅酸盐玻璃

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3899825B2 (ja) * 2001-01-31 2007-03-28 Ｆｄｋ株式会社 光導波路素子及びその製造方法
KR20110039726A (ko) * 2009-10-12 2011-04-20 주식회사 케이디엘 박막형 태양전지 모듈의 커버 유리 기판용 조성물 및 이를 이용한 유리 기판의 화학강화 처리 방법
US20110183118A1 (en) * 2010-01-28 2011-07-28 Lisa Ann Lamberson Glass frit coatings for impact resistance

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1752040A (zh) * 2004-09-22 2006-03-29 台湾玻璃工业股份有限公司 具有低介电常数的玻璃
JP2013177298A (ja) * 2007-08-03 2013-09-09 Nippon Electric Glass Co Ltd 強化ガラス基板及びその製造方法
US8075999B2 (en) * 2008-08-08 2011-12-13 Corning Incorporated Strengthened glass articles and methods of making
CN103443041A (zh) * 2011-01-28 2013-12-11 科立视材料科技有限公司 高强度碱金属-铝硅酸盐玻璃
CN104024173A (zh) * 2011-12-27 2014-09-03 旭硝子株式会社 静电电容式触摸传感器用表面玻璃
CN104230165A (zh) * 2013-06-21 2014-12-24 肖特玻璃科技(苏州)有限公司 可钢化无色变的硼铝硅酸盐玻璃

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王伟等: "《玻璃生产工艺技术》", 31 December 2013, 武汉理工大学出版社 *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108383378A (zh) * 2018-06-04 2018-08-10 中建材蚌埠玻璃工业设计研究院有限公司 一种低介电常数玻璃
CN111847872A (zh) * 2019-04-30 2020-10-30 重庆鑫景特种玻璃有限公司 一种可用于化学强化的低介电常数的玻璃、强化玻璃
CN110240419A (zh) * 2019-06-06 2019-09-17 深圳市东丽华科技有限公司 锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用
CN110240419B (zh) * 2019-06-06 2021-11-05 重庆鑫景特种玻璃有限公司 锂铝硅玻璃、锂铝硅化学强化玻璃及其制备方法与应用

Also Published As

Publication number Publication date
TWI677481B (zh) 2019-11-21
WO2016154901A1 (en) 2016-10-06
TW201702200A (zh) 2017-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6568623B2 (ja) 化学強化のアルカリアルミノシリケートガラス用ガラス組成物及びその製造方法
CN111315697B (zh) 具有高液相线粘度的过铝质锂铝硅酸盐
KR102325873B1 (ko) 고강도 초박형 유리 및 이의 제조 방법
CN106470951B (zh) 化学强化用玻璃和化学强化玻璃
EP3164365B1 (en) Glass composition for chemically strengthened alkali-aluminosilicate glass and method for the manufacture thereof
CN110316974A (zh) 一种含碱铝硅酸盐玻璃及其制品、强化方法和应用
KR20120135193A (ko) 터치 스크린을 위한 규산 알루미늄 유리
TW201742841A (zh) 在後離子交換熱處理之後保留高壓縮應力的玻璃組成物
CN103214172A (zh) 化学强化玻璃板的制造方法
JP6776128B2 (ja) アルカリ添加および無アルカリアルミノホウケイ酸塩ガラス
TW201307240A (zh) 用於製造化學強化玻璃之方法
TWI677481B (zh) 具低介電常數化學強化鹼鋁硼矽酸玻璃的玻璃組成物
JP2016074595A (ja) 化学強化用ガラス
JP6803377B2 (ja) 化学的に強化されたアルカリアルミノシリケートガラス用のガラス組成物及びそのイオン交換時間の短縮を伴う製造方法
JP2022536635A (ja) リン及び低イオン電界強度調整剤を含むディスプレイ組成物
CN112469678A (zh) 强化玻璃及强化用玻璃

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1245233

Country of ref document: HK

RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180102

RJ01 Rejection of invention patent application after publication