JP2010513187A - 電子工学的用途のための低誘電ガラス及びガラス繊維 - Google Patents

電子工学的用途のための低誘電ガラス及びガラス繊維 Download PDF

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Abstract

電子工学的用途、例えば、プリント回路ボード基材における補強剤として有用なガラス組成物が提供される。Ｅガラスに比較して低い誘電率が提供され、また、Ｄガラスよりも工業的に実行可能な繊維成形特性が提供される。ガラス組成物は、ＳｉＯ２ ６０〜６８、Ｌｉ２Ｏ ０〜２、Ｂ２Ｏ３ ７〜１３、Ｎａ２Ｏ ０〜１、Ａｌ２Ｏ３ ９〜１５、Ｋ２Ｏ ０〜１、ＭｇＯ ８〜１５、Ｆｅ２Ｏ３ ０〜１、ＧＯ ０〜４、Ｆ２ ０〜１、ＴｉＯ２ ０〜２、他の構成成分０〜５を含む（重量％で）。

Description

本発明は、プリント回路ボード（「ＰＣＢ」）を含む組成物基材を補強するために使用し得る繊維に成形するのに適合したガラス組成物に関する。より具体的には、本発明は、ＰＣＢの性能向上を可能にする電気的性質を有するガラス繊維補強材に関する。
「Ｄｋ」は材料の誘電率（ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）であり、「電媒定数」（ｐｅｒｍｉｔｔｉｖｉｔｙ）としても知れられ、材料の静電エネルギーを蓄える能力の尺度である。キャパシタとして使用されるべき材料は、比較的高いＤｋを有することが望ましいが、特に高速回路を目的とするＰＣＢ基材の部品として使用されるべき材料は、低いＤｋを有することが望ましい。Ｄｋは、２枚の金属板間の所与の材料に蓄えられる電荷の、同一の２枚の金属板間の空隙（空気又は真空）により蓄えられる電荷量に対する比（即ちキャパシタンス）である。「Ｄｆ」即ち損失係数は、誘電材料における電力損失の尺度である。Ｄｆは、電流の抵抗損失分の電流の容量分に対する比であり、損失角度の正接に等しい。高速回路網にとって、ＰＣＢ基材を含む材料のＤｆは比較的低いことが望まれる。
ＰＣＢは、通常、米国材料試験協会の「ガラス繊維束標準規格」Ｄ５７８に基づく組成の「Ｅガラス」ファミリーのガラス繊維で補強されてきた。この定義により、電子工学的用途のためのＥガラスは、５から１０重量パーセントのＢ２Ｏ３を含み、それはガラス組成物の誘電特性に対するＢ２Ｏ３の望ましい効果の認識を反映している。電子工学的用途向けのＥガラス繊維は、通常、周波数１ＭＨｚで６．７〜７．３の範囲内のＤｋを有する。標準的電子工学用Ｅガラスはまた、実用的製造に通ずる溶融及び成形温度を提供するように形成される。市販の電子工学用Ｅガラスの、本明細書ではＴＦとも称する成形温度（粘度が１０００ポイズになる温度）は、通常１１７０℃〜１２５０℃の範囲内にある。
高性能プリント回路ボードは、遠隔通信及び電子計算に応用するために、性能をよくするために、即ちノイズシグナル伝達を低くするために、Ｅガラスに比較して低いＤｋを有する基材補強材を必要とする。Ｅガラスに比較してＤｆを低下させることは、場合により、電子工学産業においても望まれる。ＰＣＢ産業は低誘電ガラス繊維に対する需要を有するが、低誘電繊維が商業化の達成に成功するためには、ガラス繊維補強材の製造が、経済的に実行可能な結果に向かうことを必要とする。この目的のために、先行技術で提案されたいくつかの低Ｄｋガラス組成物は、経済的収益に適切に向けられていない。
先行技術におけるいくつかの低誘電ガラスは、高いＳｉＯ２含有率又は高いＢ２Ｏ３含有率、又は高ＳｉＯ２及び高Ｂ２Ｏ３両者の組合せにより特徴付けられる。後者の例は、「Ｄガラス」として知られている。低Ｄｋガラスに対するこのアプローチについての詳細な情報は、Ｌ．Ｎａｖｉａｓ及びＲ．Ｌ．Ｇｒｅｅｎによる論文、「超高周波数におけるガラスの誘電特性及び組成とそれらの関係（Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｇｌａｓｓｅｓ ａｔ Ｕｌｔｒａ−Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ｔｏ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」、Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓ℃．、２９、２６７−２７６（１９４６）、米国特許出願第２００３／００５４９３６Ａ１号（Ｓ．Ｔａｍｕｒａ）、及び特許出願日本特許第３４０９８０６Ｂ２号（Ｙ．Ｈｉｒｏｋａｚｕ）に見出すことができる。ＳｉＯ２及びＤガラスタイプのガラスの繊維は、ＰＣＢ基材、例えば、繊維織物及びエポキシ樹脂を含むラミネート用の布帛形態で補強剤として使用されてきた。これらのアプローチの両方とも、時には約３．８又は４．３にもなる低Ｄｋを提供することに成功しているが、そのような組成物の高い溶融及び成形温度は、そのような繊維のコストが高くなる結果となり望ましくない。Ｄガラス繊維は、典型的には、１４００℃を上回る成形温度を必要とし、またＳｉＯ２繊維は約２０００℃程度の成形温度を必要とする。さらに、Ｄガラスは、２０重量パーセント以上にもなる高Ｂ２Ｏ３含有率により特徴付けられる。Ｂ２Ｏ３は従来の電子Ｅガラスを製造するために必要とされる最もコストのかかる原料の１つであるから、Ｄガラス中であまり多量のＢ２Ｏ３を使用することは、Ｅガラスに比較してそのコストを大きく増大させる。それ故、ＳｉＯ２もＤガラス繊維も高性能ＰＣＢ基材材料を大規模で製造するための実際的解決をもたらさない。
ＺｎＯ（１０重量パーセントまで）及びＢａＯ（１０重量パーセントまで）などの他の比較的コストのかかる成分を加えた高Ｂ２Ｏ３濃度（即ち１１から２５重量パーセント）に基づく他の低誘電ガラス繊維が、日本特許第３４０９８０６Ｂ２号（Ｈｉｒｏｋａｚｕ）に記載されており、報告されたＤｋ値は１ＭＨｚで４．８〜５．６の範囲内である。これらの組成物中にＢａＯが含まれることは、コスト並びに環境上の理由で問題である。この引用文献では、コストのかかるＢ２Ｏ３の高濃度にもかかわらず、開示された繊維成形温度は比較的高く、例えば１３５５℃〜１４２９℃である。同様に、比較的コストのかかるＴｉＯ２を加えた（５重量パーセントまで）高Ｂ２Ｏ３濃度（即ち１４〜２０重量パーセント）に基づく他の低誘電ガラスが、米国特許出願第２００３／００５４９３６Ａ１号（Ｔａｍｕｒａ）に開示されており、１ＭＨｚでＤｋ＝４．６〜４．８及び損失係数Ｄｆ＝０．０００７〜０．００１である。日本特許出願第０２１５４８４３Ａ号（Ｈｉｒｏｓｈｉら）で、ホウ素が含まれない低誘電ガラスが開示されており、Ｄｋは１ＭＨｚで５．２〜５．３の範囲内にある。これらのホウ素が含まれないガラスは、おそらく比較的低い原料コストで低Ｄｋを提供するが、それらの不利点は、１０００ポイズの溶融粘度における繊維成形温度が１３７６℃と１５４８℃の間と高いことである。それに加えて、これらのホウ素が含まれないガラスは、典型的には２５℃以下（いくつかの場合には負）の非常に狭い成形ウィンドウ（成形温度と液相温度との間の差）を有するが、商業的ガラス繊維産業においては、約５５℃以上のウィンドウが目的にかなうと通常考えられている。
コストの上昇を抑えながらＰＣＢ性能を改良するためには、Ｅガラス組成物に比較して電気的性質（Ｄｋ及び／又はＤｆ）を有意に改良して、同時にＳｉＯ２及びＤガラスタイプ及び上で論じた低誘電ガラスへの他の先行技術のアプローチよりも低い実用的成形温度を呈するガラス繊維用の組成物を提供することが有利であろう。原料コストを有意に低減させるために、Ｂ２Ｏ３含有率をＤガラスのＢ２Ｏ３含有率よりも低く、例えば、いくつかの状況では、１３重量パーセント未満又は１２パーセント未満に維持することが望ましいであろう。ガラス組成物が電子工学用ＥガラスのＡＳＴＭの定義内に収まり、その結果、１０重量パーセントを超えるＢ２Ｏ３を必要としないことも有利であり得る。ガラス繊維産業では異例のＢａＯ又はＺｎＯなどのコストのかかる材料を必要とせずに、低Ｄｋガラス繊維を製造することも有利であろう。それに加えて、工業的に実行可能なガラス組成物は、原料中の不純物への耐性を有することも望ましく、それもコストの低いバッチ材料の使用を可能にする。
ＰＣＢ複合材料中におけるガラス繊維の重要な機能は機械的強度を提供することであるから、ガラス繊維強度を有意に犠牲にしない電気的性質の改良が達成されるのが最良であろう。ガラス繊維強度は、ヤング率又は初期引張り強度によって表すことができる。新規な低誘電繊維ガラス溶液が、使用される樹脂の大幅な変化を必要とせず、又はいくつかの別のアプローチによっては要求されるであろう少なくともいくつかの別の実質的にもっとコストのかかる樹脂を必要とせずに、ＰＣＢを作製するために使用されるならば、それも望ましいであろう。
本発明の繊維化し得るガラス組成物は、先行技術の低Ｄｋガラスの提案よりも工業的に実行可能な繊維成形に通ずる温度−粘度関係を提供する一方で、標準的Ｅガラスに比較して改良された電気的性能（即ち、低Ｄｋ及び／又は低Ｄｆ）を提供する。本発明の他の任意選択の態様は、組成物の少なくともいくつかは比較的低い原料バッチコストで工業的に作製し得ることである。本発明の１つの態様において、ガラス組成物は、次の構成成分を含み、ガラス繊維の形態であり得る：
ＳｉＯ２ ６０〜６８重量パーセント；
Ｂ２Ｏ３ ７〜１３重量パーセント；
Ａｌ２Ｏ３ ９〜１５重量パーセント；
ＭｇＯ ８〜１５重量パーセント；
ＣａＯ ０〜４重量パーセント；
Ｌｉ２Ｏ ０〜２重量パーセント；
Ｎａ２Ｏ ０〜１重量パーセント；
Ｋ２Ｏ ０〜１重量パーセント；
Ｆｅ２Ｏ３ ０〜１重量パーセント；
Ｆ２ ０〜１重量パーセント；
ＴｉＯ２ ０〜２重量パーセント。
いくつかの実施形態において、本発明の組成物は、ＣａＯの比較的低い、例えば約０〜４重量パーセント程度の含有率により特徴付けられる。さらに他の実施形態において、ＣａＯ含有率は約０〜３重量パーセント程度であり得る。一般的に、ＣａＯ含有率を最小化すると電気的性質が改良されて、いくつかの実施形態では、ＣａＯ含有率は任意選択の構成成分と見なし得るほど低いレベルにまで削減された。それに反して、ＭｇＯ含有率はこのタイプのガラスに対して比較的高く、いくつかの実施形態ではＭｇＯ含有率はＣａＯ含有率の２倍である（重量パーセント基準で）。本発明のいくつかの実施形態では、ＭｇＯ含有率は約６．０重量パーセントを超えてもよく、他の実施形態においては、ＭｇＯ含有率が７．０重量パーセントを超えることがあり得る。
上で注意したように、先行技術のいくつかの低Ｄｋ組成物は、相当な量のＢａＯを含む必要があるという不利点があるが、本発明のガラス組成物ではＢａＯは必要とされないことを特記することができる。本発明の有利な電気的及び製造上の特性はＢａＯの存在を排除しないが、ＢａＯの意図的な含有がないことは、本発明のいくつかの実施形態の付加的な利点と見なすことができる。このように、本発明の実施形態は、１．０重量パーセント未満のＢａＯの存在によって特徴付けることができる。痕跡量の不純物のみが存在するこれらの実施形態において、ＢａＯ含有率は０．０５重量パーセント以下であると特徴付けることができる。
本発明の組成物は、低Ｄｋを達成するために高Ｂ２Ｏ３に依存する先行技術のアプローチよりも少ない量でＢ２Ｏ３を含む。これは大きなコスト節減になる。いくつかの実施形態において、Ｂ２Ｏ３含有率は１３重量パーセント以下、又は１２重量パーセント以下である必要がある。本発明のいくつかの実施形態はまた、ＡＳＴＭの電子工学用Ｅガラスの定義内、即ち、１０重量パーセント以下のＢ２Ｏ３に収まる。
上で説明した組成物において、構成成分は、標準的Ｅガラスよりも低い誘電率を有するガラスを生ずるような比率にされる。標準的電子工学用Ｅガラスを比較の対照として、これは周波数１ＭＨｚで約６．７未満であってよい。他の実施形態において、誘電率（Ｄｋ）は周波数１ＭＨｚで６未満であってよい。他の実施形態において、誘電率（Ｄｋ）は、周波数１ＭＨｚで５．８未満であってよい。さらなる実施形態は、周波数１ＭＨｚで５．６未満又はさらにそれより低い誘電率（Ｄｋ）さえ示す。
上で説明した組成物は、ガラス繊維の実行可能な工業的製造に通ずる望ましい温度−粘度関係を有する。一般的に、繊維を作製するために、先行技術の組成物のＤガラスタイプに比較して低い温度が求められる。望ましい特性は、多くの方法で表すことができ、本発明の組成単独又は組合せにより達成できる。一般的に、上で説明した範囲内で、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度（ＴＦ）を示すガラス組成物を作製できる。いくつかの実施形態のＴＦは、１３２０℃以下、又は１３００℃以下、又は１２９０℃以下である。これらの組成物も、成形温度と液相温度（ＴＬ）との間の差が正であるガラスを包含し、いくつかの実施形態において成形温度は液相温度より少なくとも５５℃高く、そのことはこれらのガラス組成物から繊維を工業的に製造するために有利である。
一般に、ガラス組成物のアルカリ酸化物含有率を最小化することは、Ｄｋを低下させることに役立つ。Ｄｋ低下を最適化することが望まれるこれらの実施形態において、アルカリ酸化物含有率の合計はガラス組成物の２重量パーセント以下である。本発明の組成物において、Ｎａ２Ｏ及びＫ２Ｏを最小化することはＬｉ２Ｏよりもこの点に関して効果的であることが見出された。アルカリ酸化物が存在すると、一般的に成型温度は低くなる。それ故、比較的低い成形温度を提供することが優先事項である本発明のこれらの実施形態においては、Ｌｉ２Ｏが相当の量で、例えば少なくとも０．４重量パーセント含まれる。この目的のために、いくつかの実施形態においてＬｉ２Ｏ含有率はＮａ２Ｏ又はＫ２Ｏ含有率のいずれより高く、また他の実施形態においてＬｉ２Ｏ含有率はＮａ２ＯとＫ２Ｏの含有率の合計を超え、いくつかの実施形態においては２倍を超える。
上記の本発明の特徴に加えて又はそれに代わって、本発明の組成物は、標準的電子工学用Ｅガラスより低い損失係数（Ｄｆ）を有するガラスを提供するために利用できる。いくつかの実施形態において、Ｄｆは１ＧＨｚで０．０１５０以下であり、他の実施形態においては、１ＧＨｚで０．０１００以下である。
実施形態のいくつかに存在する本発明の１つの有利な態様は、ガラス繊維産業における従来の構成成分への依存であり、原料供給源がコストのかかる構成成分の相当な量の回避である。本発明のこの態様のために、本発明のガラスの組成の規定で明確に説明したものに加えた構成成分が、必要とされるのではないが、合計５重量パーセント以下の量で含まれてもよい。これらの任意選択の構成成分は、溶融助剤、清澄剤、着色剤、痕跡量の不純物及びガラス製造の当業者に公知の他の添加剤を含む。いくつかの先行技術の低Ｄｋガラスに比較して、本発明の組成物ではＢａＯは必要とされないが、少量のＢａＯ（例えば、約１重量パーセントまで）の含有は排除されないであろう。同様に、主成分量のＺｎＯは本発明においては必要とされないが、いくつかの実施形態において、少量は（例えば、約２．０重量パーセントまで）含まれてもよい。任意選択の構成成分が最小化される本発明のこれらの実施形態において、任意選択の構成成分の合計は、２重量パーセント以下、又は、１重量パーセント以下である。或いは、本発明のいくつかの実施形態は、本質的には名を挙げた構成成分で構成されるといえる。
Ｄｋ及びＤｆを低下させるために、電気的分極率を有するＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３を含有させることは本発明の組成物において有用である。Ｂ２Ｏ３はそれ自体低温で（３５０℃）溶融され得るが、それは周辺空気中の湿気の攻撃に対して安定でなく、したがって純粋Ｂ２Ｏ３の繊維は、ＰＣＢラミネートでの使用には実用的ではない。ＳｉＯ２及びＢ２Ｏ３の両者はネットワーク成形体であり、これら２者の混合は、Ｄガラスの場合のように、Ｅガラスより有意に高い繊維成形温度を生じる結果になるであろう。繊維成形温度を低下させるためには、ＳｉＯ２の一部を置き換えて、ＭｇＯ及びＡｌ２Ｏ３が含有される。酸化カルシウム（ＣａＯ）及びＳｒＯもＭｇＯと組み合わせて使用され得るが、それら両者はＭｇＯより高い分極率を有するので、ＭｇＯより望ましくはない。
バッチコストを低減させるために、Ｂ２Ｏ３はＤガラスにおけるよりも低い濃度で利用される。しかしながら、ガラス溶融物における相分離を防止して、それにより組成物から作製されるガラス繊維に対してよりよい機械的性質を提供するために十分なＢ２Ｏ３が含有される。
バッチ含有成分の選択及びそれらのコストは、それらに要求される純度に大きく依存する。Ｅガラス製造用などの典型的な市販の含有成分は、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｆｅ２Ｏ３又はＦｅＯ、ＳｒＯ、Ｆ２、ＴｉＯ２、ＳＯ３、その他の不純物を種々の化学的形態で含む。これらの不純物由来のカチオンの大部分は、ガラス中のＳｉＯ２及び／又はＢ２Ｏ３で非架橋酸素を生じさせることによりガラスのＤｋを増大させるであろう。
サルフェート（ＳＯ３と表される）は、清澄剤として存在することもできる。ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｃｌ２、Ｐ２Ｏ５、Ｃｒ２Ｏ３、又はＮｉＯ（これら特定の化学的形態に限定されない）などの少量の不純物も、原料から又は溶融工程中の汚染から存在し得る。Ａｓ２Ｏ３、ＭｎＯ、ＭｎＯ２、Ｓｂ２Ｏ３、又はＳｎＯ２などの（これら特定の化学的形態に限定されない）他の清澄剤及び／又は工程助剤も存在してよい。これらの不純物及び清澄剤は、存在するときは、各々ガラス組成物全体の０．５重量％未満の量で典型的に存在する。元素周期表の原子番号２１（Ｓｃ）、３９（Ｙ）、及び５７（Ｌａ）から７１（Ｌｕ）までを含む希土類の元素は、本発明の組成物に任意選択で添加できる。これらは工程助剤として又はガラスの電気的、物理的（熱的及び光学的）、機械的、及び化学的性質を改良するためのいずれかとして役立つことができる。希土類添加物は、元の化学的形態及び酸化状態で含まれ得る。希土類元素の添加は、それらが低濃度でさえバッチコストを上昇させるであろうから、原料コストを最小化する目的を有する本発明の実施形態においては特に、任意選択と見なされる。いずれにしても、希土類成分が含まれるとき、通常、それらがガラス組成物全体の約０．１〜１．０重量％以下の量で（酸化物として測定して）存在することが、それらのコストから必要になるであろう。
本発明は、次の一連の具体的実施形態により例示されるであろう。しかしながら、多くの他の実施形態が本発明の原理により考えられることは当業者により理解されるであろう。
これらの実施例におけるガラスは、粉末形態の試薬グレードの化学薬品の混合物を１０％Ｒｈ／Ｐｔの坩堝中で、１５００℃と１５５０℃の間の温度（２７３２°Ｆ〜２８２２°Ｆ）で４時間溶融することにより作製した。各バッチは約１２００グラムであった。４時間の溶融時間の後、溶融ガラスを急冷するために鋼板上に注いだ。Ｂ２Ｏ３の蒸発損失（実験室バッチの溶融条件で１２００グラムのバッチサイズに対して通常約５％）を補正するために、バッチ計算におけるホウ素保持係数を９５％に設定した。フッ化物及びアルカリ酸化物などの他の揮発種は、ガラス中におけるそれらの低濃度のゆえに、それらの放出損失についてバッチで調整しなかった。実施例における組成は、仕込み組成を表す。試薬化学薬品はＢ２Ｏ３を適切に調整してガラス調製に使用されたので、本発明で例示した仕込み組成は測定された組成に近いと考えられる。
温度の関数としての溶融粘度及び液相温度は、ＡＳＴＭ試験法Ｃ９６５「軟化点を超えたガラスの粘度測定標準実施法」及びＣ８２９「勾配炉法によるガラスの液相温度測定の標準実施法」を使用することによりそれぞれ測定した。
徐冷したガラスから作製した各ガラス試料の直径４０ｍｍ及び厚さ１〜１．５ｍｍの研磨ディスクを、電気的性質及び機械的性質測定のために使用した。各ガラスの誘電率（Ｄｋ）及び損失係数（Ｄｆ）は、１ＭＨｚから１ＧＨｚでＡＳＴＭ試験法Ｄ１５０「固体電気絶縁材のＡ−Ｃ損失特性及び電媒定数（誘電率）の標準試験法」により測定した。手順に従って、すべての試料は、湿度５０％、２５℃で４０時間条件づけした。ＡＳＴＭ試験法Ｃ７２９「浮沈コンパレータによるガラス密度の標準試験法」を使用し、全試料を徐冷して、ガラス密度について選択試験を実施した。
選択された組成物について、ヤング率（圧子負荷除去サイクルにおける圧入荷重−圧入深さ曲線の初期勾配から）及び微小硬さ（最大圧入荷重及び最大圧入深さから）を測定するために、マイクロインデンテーション法を使用した。この試験のために、Ｄｋ及びＤｆを試験した同じディスク試料を使用した。平均ヤング率及び微少硬さのデータを得るために５回の圧入測定を行った。マイクロインデンテーション装置は、製品名ＢＫ７の市販標準参照ガラスブロックを使用して較正した。参照ガラスは、すべて５回の測定に基づき、ヤング率９０．１ＧＰａ（１標準偏差０．２６ＧＰａ）及び微少硬さ４．１ＧＰａ（１標準偏差０．０２ＧＰａ）を有した。
実施例中のすべての組成値は、重量パーセントで表してある。
表１ 組成物
実施例１〜８は、ガラス組成を重量パーセントにより示す（表１）：ＳｉＯ２ ６２．５〜６７．５％、Ｂ２Ｏ３ ８．４〜９．４％、Ａｌ２Ｏ３ １０．３〜１６．０％、ＭｇＯ ６．５〜１１．１％、ＣａＯ １．５〜５．２％、Ｌｉ２Ｏ １．０％、Ｎａ２Ｏ ０．０％、Ｋ２Ｏ ０．８％、Ｆｅ２Ｏ３ ０．２〜０．８％、Ｆ２ ０．０％、ＴｉＯ２ ０．０％、及びサルフェート（ＳＯ３として表す）０．０％。
ガラスは、周波数１ＭＨｚで５．４４〜５．６７のＤｋ及び０．０００６〜０．００３１のＤｆ並びに周波数１ＧＨｚで５．４７〜６．６７のＤｋ及び０．００４８〜０．００７７のＤｆを有することが見出された。シリーズＩＩＩの組成物の電気的性質は、１ＭＨｚで７．２９のＤｋ及び０．００３のＤｆ並びに１ＧＨｚで７．１４のＤｋ及び０．０１６８のＤｆを有する標準的Ｅガラスに対して有意に低いＤｋ及びＤｆを例証する（即ち、改良されている）。
繊維成形特性に関して、表１中の組成物は、１３００〜１３７２℃の成形温度（ＴＦ）及び８９〜２２２℃の成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）を有する。これは通常１１７０〜１２１５℃の範囲内にＴＦを有する標準的Ｅガラスに比較され得る。繊維成形中のガラス失透を防止するために、５５℃を超える成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）が望ましい。表１中のすべての組成物は、満足な成形ウィンドウを示す。表１の組成物は、Ｅガラスより高い成形温度を有するが、それらはＤガラス（典型的には約１４１０℃）より有意に低い成形温度を有する。
Figure 2010513187
表２ 組成物
実施例９〜１５は、ガラス組成を示す：ＳｉＯ２ ６０．８〜６８．０％、Ｂ２Ｏ３ ８．６及び１１．０％、Ａｌ２Ｏ３ ８．７〜１２．２％、ＭｇＯ ９．５〜１２．５％、ＣａＯ １．０〜３．０％、Ｌｉ２Ｏ ０．５〜１．５％、Ｎａ２Ｏ ０．５％、Ｋ２Ｏ ０．８％、Ｆｅ２Ｏ３ ０．４％、Ｆ２ ０．３％、ＴｉＯ２ ０．２％、及びサルフェート（ＳＯ３として表す）０．０％。
ガラスは、１ＭＨｚの周波数で５．５５〜５．９５のＤｋ及び０．０００２〜０．００１３のＤｆ並びに１ＧＨｚの周波数で５．５４〜５．９４のＤｋ及び０．００４０〜０．００５８のＤｆを有することが見出された。表２中の組成物の電気的性質は、１ＭＨｚで７．２９のＤｋ及び０．００３のＤｆ並びに１ＧＨｚで７．１４のＤｋ及び０．０１６８のＤｆを有する標準的Ｅガラスよりも有意に低い（改良された）Ｄｋ及びＤｆを例示する。
機械的性質に関して、表２の組成物は８６．５〜９１．５ＧＰａのヤング率及び４．０〜４．２ＧＰａの微少硬さを有し、それら両者はヤング率８５．９ＧＰａ及び微少硬さ３．８ＧＰａを有する標準的Ｅガラスと同等又はそれを超える。表２中の組成物のヤング率はまた、文献データによれば約５５ＧＰａであるＤガラスより有意に高い。
繊維成形特性に関して、表２の組成物は、１１７０〜１２１５℃の範囲にＴＦを有する標準的Ｅガラスに対して、１２２４〜１３６５℃の成形温度（ＴＦ）、及び６〜１０５℃の成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）を有する。表２の組成物のすべてではないがいくつかは、５５℃を超える成形ウィンドウ（ＴＦ−ＴＬ）を有し、それは工業的繊維成形操業中のガラス失透を回避するために、ある状況において好ましいと考えられる。表２の組成物は、Ｄガラスの成形温度（１４１０℃）より低いが、Ｅガラスより高い成形温度を有する。
Figure 2010513187
Figure 2010513187
Figure 2010513187
Figure 2010513187

Claims (36)

  1. ＳｉＯ２ ６０〜６８重量パーセント；
    Ｂ２Ｏ３ ７〜１３重量パーセント；
    Ａｌ２Ｏ３ ９〜１５重量パーセント；
    ＭｇＯ ８〜１５重量パーセント；
    ＣａＯ ０〜４重量パーセント；
    Ｌｉ２Ｏ ０〜２重量パーセント；
    Ｎａ２Ｏ ０〜１重量パーセント；
    Ｋ２Ｏ ０〜１重量パーセント；
    Ｆｅ２Ｏ３ ０〜１重量パーセント；
    Ｆ２ ０〜１重量パーセント；
    ＴｉＯ２ ０〜２重量パーセント；及び
    他の構成成分 ０〜５重量パーセント（合計）
    を含む繊維成形に適したガラス組成物。
  2. ＣａＯ含有率が０〜３重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  3. ＣａＯ含有率が０〜２重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  4. ＣａＯ含有率が０〜１重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  5. ＭｇＯ含有率が８〜１３重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  6. ＭｇＯ含有率が９〜１２重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  7. ＴｉＯ２含有率が０〜１重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  8. Ｂ２Ｏ３含有率が７〜１２重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  9. Ｂ２Ｏ３含有率が１０重量パーセント以下である、請求項１に記載の組成物。
  10. Ａｌ２Ｏ３含有率が９〜１４重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  11. Ａｌ２Ｏ３含有率が１０〜１３重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  12. 構成成分が、周波数１ＭＨｚで６．７未満の誘電率（Ｄｋ）を有するガラスを提供するように選択される、請求項１に記載の組成物。
  13. 構成成分が、周波数１ＭＨｚで６未満の誘電率（Ｄｋ）を有するガラスを提供するように選択される、請求項１に記載の組成物。
  14. 構成成分が、周波数１ＭＨｚで５．８未満の誘電率（Ｄｋ）を有するガラスを提供するように選択される、請求項１に記載の組成物。
  15. 構成成分が、周波数１ＭＨｚで５．６未満の誘電率（Ｄｋ）を有するガラスを提供するように選択される、請求項１に記載の組成物。
  16. 構成成分が、１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度ＴＦを提供するように選択される、請求項１に記載の組成物。
  17. 構成成分が、１０００ポイズの粘度で１３２０℃以下の成形温度ＴＦを提供するように選択される、請求項１に記載の組成物。
  18. 構成成分が、１０００ポイズの粘度で１３００℃以下の成形温度ＴＦを提供するように選択される、請求項１に記載の組成物。
  19. 構成成分が、１０００ポイズの粘度で１２９０℃以下の成形温度ＴＦを提供するように選択される、請求項１に記載の組成物。
  20. 構成成分が、成形温度より少なくとも５５℃低い液相温度（ＴＬ）を提供するように選択される、請求項１６に記載の組成物。
  21. 構成成分が、成形温度より少なくとも５５℃低い液相温度（ＴＬ）を提供するように選択される、請求項１７に記載の組成物。
  22. 構成成分が、成形温度より少なくとも５５℃低い液相温度（ＴＬ）を提供するように選択される、請求項１８に記載の組成物。
  23. 構成成分が、成形温度より少なくとも５５℃低い液相温度（ＴＬ）を提供するように選択される、請求項１９に記載の組成物。
  24. Ｌｉ２Ｏ含有率が０．４〜２．０重量パーセントである、請求項１に記載の組成物。
  25. Ｌｉ２Ｏ含有率が（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）の含有率を超える、請求項２４に記載の組成物。
  26. （Ｌｉ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）の含有率が２重量パーセント未満である、請求項１に記載の組成物。
  27. ０〜１重量パーセントのＢａＯ及び０〜２重量パーセントのＺｎＯを含む、請求項１に記載の組成物。
  28. 本質的にＢａＯを含まず、本質的にＺｎＯを含まない、請求項１に記載の組成物。
  29. 他の構成成分が、存在する場合には、合計０〜２重量パーセントの量で存在する、請求項１に記載の組成物。
  30. 他の構成成分が、存在する場合には、合計０〜１重量パーセントの量で存在する、請求項１に記載の組成物。
  31. Ｂ２Ｏ３ １４重量パーセント未満；
    Ａｌ２Ｏ３ ９〜１５重量パーセント；
    ＭｇＯ ８〜１５重量パーセント；
    ＣａＯ ０〜４重量パーセント；
    ＳｉＯ２ ６０〜６８重量パーセント
    を含む繊維成形に適したガラス組成物であって、ガラスが６．７未満の誘電率（Ｄｋ）及び１０００ポイズの粘度で１３７０℃以下の成形温度（ＴＦ）を示す組成物。
  32. ＣａＯ含有率が０〜１重量パーセントである、請求項３０に記載の組成物。
  33. ＳｉＯ２ ６０〜６８重量パーセント
    Ｂ２Ｏ３ ７〜１３重量パーセント
    Ａｌ２Ｏ３ ９〜１５重量パーセント
    ＭｇＯ ８〜１５重量パーセント
    ＣａＯ ０〜３重量パーセント
    Ｌｉ２Ｏ ０．４〜２重量パーセント
    Ｎａ２Ｏ ０〜１重量パーセント
    Ｋ２Ｏ ０〜１重量パーセント
    Ｆｅ２Ｏ３ ０〜１重量パーセント
    Ｆ２ ０〜１重量パーセント
    ＴｉＯ２ ０〜２重量パーセント
    を含む繊維成形に適したガラス組成物であって、ガラスが５．９未満の誘電率（Ｄｋ）及び１０００ポイズの粘度で１３００℃以下の成形温度（ＴＦ）を示す組成物。
  34. ＳｉＯ２ ６０〜６８重量パーセント；
    Ｂ２Ｏ３ ７〜１１重量パーセント；
    Ａｌ２Ｏ３ ９〜１３重量パーセント；
    ＭｇＯ ８〜１３重量パーセント；
    ＣａＯ ０〜３重量パーセント；
    Ｌｉ２Ｏ ０．４〜２重量パーセント；
    Ｎａ２Ｏ ０〜１重量パーセント；
    Ｋ２Ｏ ０〜１重量パーセント；
    （Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋Ｌｉ２Ｏ） ０〜２重量パーセント；
    Ｆｅ２Ｏ３ ０〜１重量パーセント；
    Ｆ２ ０〜１重量パーセント；
    ＴｉＯ２ ０〜２重量パーセント
    から本質的になる繊維成形に適したガラス組成物。
  35. ＣａＯ含有率が０〜１重量パーセントである、請求項３３に記載の組成物。
  36. Ｂ２Ｏ３含有率が１０重量パーセント以下である、請求項３４に記載の組成物。
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