JP3409806B2 - 低誘電率ガラス繊維 - Google Patents
低誘電率ガラス繊維Info
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- 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
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- C03C3/04—Glass compositions containing silica
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- C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
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- Inorganic Fibers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、低誘電率ガラス繊維に
関し、特にプリント配線板の強化材として用いられる低
誘電率ガラス繊維に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来よりプリント配線板の強化材として
ガラス繊維が用いられており、この種のガラス繊維とし
て商業的に生産されている代表的なガラスとしては、重
量百分率で、SiO2 52〜57%、Al2 O3 13
〜16%、B2 O3 5〜10%、RO 20〜27
%、R2 O 0〜1%、F2 0〜1%からなるEガラ
スが知られている。ここでROは、MgO、CaO、S
rO、BaOのことを指し、R2 Oは、Li2 O、Na
2 O、K2 Oのことを指す。 【0003】しかしながら補強材としてEガラスを用い
たプリント配線板は、近年この分野において要求される
高密度配線化や信号の高速化に対応するには十分でない
という問題がある。 【0004】すなわちプリント配線板の高密度配線化、
信号の高速処理化を実現するためには、プリント配線板
の回路の信号伝搬遅延を最小限に抑えなければならない
が、この信号伝搬遅延は、プリント配線板の誘電率と
は、下式に示される相関関係が成立し、誘電率が低いほ
ど信号伝搬遅延が小さくなることが知られている。 【0005】 Td=k・√ε Td=導体の単位長当りの信号伝搬遅延時間 k=定数 ε=プリント配線板の誘電率 【0006】プリント配線板は、樹脂、ガラス繊維、改
質剤等からなる複合材料であるため、構成材料の誘電率
によって最終的に誘電率が決まることになり、ガラス繊
維についても、その誘電率をできるだけ低くすることが
望まれるが、Eガラスの誘電率は6.0以上である。 【0007】この様な事情から、Eガラスに比べて誘電
率が低いガラス繊維が要求され、この要求を満足するガ
ラス繊維として本出願人は、特願平5−26122号に
おいて重量百分率で、SiO2 50.0〜65.0
%、Al2 O3 10.0〜18.0%、B2 O3 1
1.0〜25.0%、MgO 6.0〜14.0%、C
aO 1.0〜10.0%、ZnO 0〜10.0%、
MgO+CaO+ZnO10.5〜15.0%からなる
低誘電率ガラス繊維を提案している。 【0008】このガラス繊維の誘電率は、5.5以下で
あり、これを補強材として用いたプリント配線板は、E
ガラスを用いたプリント配線板に比べて回路の信号伝搬
遅延が小さくなり、高密度配線化、信号の高速処理化に
対応することが可能である。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この低
誘電率ガラス繊維は、Eガラスに比べて耐酸性が悪い
為、プリント配線板製造時の薬品使用工程において劣化
しやすいという問題が生じる。 【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、誘電率が6.0以下と低く、しかもEガラ
スと同等以上に耐酸性が良い低誘電率ガラス繊維を提供
することを目的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく、種々の実験を重ねた結果、SiO2 −A
l2 O3 −B2 O3 −RO系ガラスにおいて、BaOを
所定量含有させると、このガラス系に起因する耐酸性の
劣化を抑えることが可能となることを見いだし、本発明
として提案するに至った。 【0012】すなわち本発明の低誘電率ガラス繊維は、
重量百分率で、SiO2 50.0〜65.0%、Al
2 O3 10.0〜18.0%、B2 O3 11.0〜
25.0%、MgO 0〜10.0%、CaO 0〜1
0.0%、MgO+CaO4.3〜15.0%、ZnO
0〜10.0%、SrO 0〜10.0%、BaO
1.0〜10.0%含有してなることを特徴とする。 【0013】 【作用】本発明の低誘電率ガラス繊維の各成分を上記の
ように限定した理由は、次のとおりである。 【0014】SiO2 は、ガラスの骨格成分であり、そ
の含有量は50.0〜65.0%である。50.0%よ
り少ないと、耐酸性や耐水性が低下し、ガラス繊維及び
これを補強材として用いたプリント配線板の劣化を引き
起こしやすくなる。一方、65.0%より多いと、粘度
が高くなり、溶融性が悪くなる。 【0015】Al2 O3 もガラスの骨格成分であり、そ
の含有量は10.0〜18.0%である。10.0%よ
り少ないと、ガラスの分相性が強くなり、均質なガラス
が得られ難くなると共に、耐酸性が低下する。一方、1
8.0%より多いと、液相温度が上昇し、紡糸性が悪く
なる。 【0016】B2 O3 もガラスの骨格成分であり、また
融剤として作用すると共に、ガラスの誘電率を下げる作
用を有し、その含有量は11.0〜25.0%である。
11.0%より少ないと、誘電率が高くなり、一方、2
5.0%より多いと、溶融時の揮発量が増大し、均質な
ガラスが得られ難くなると共に、耐酸性が低下する。 【0017】MgOは、融剤として作用する成分であ
り、その含有量は、0〜10.0%である。10.0%
より多いと、誘電率が高くなると共にガラスが失透し易
くなるため好ましくない。 【0018】CaO、ZnO及びSrOも、融剤として
作用する成分であり、その含有量は、各々0〜10.0
%である。10.0%より多いと、誘電率が高くなるた
め好ましくない。 【0019】ただし、特にMgOとCaOの合量が、
4.3%より少ないと、粘度が高くなって溶融性が悪く
なり、一方、15.0%より多いと、誘電率が高くなり
すぎるため、4.3〜15.0%にすることが必要であ
る。 【0020】BaOは、上記のガラス系に起因する耐酸
性の劣化を抑える成分であり、その含有量は1.0〜1
0.0%である。1.0%より少ないと上記効果がな
く、10.0%より多いと誘電率が高くなるため好まし
くない。 【0021】ZrO2 は、不純物で混入する成分である
が、その含有量が1.0%を超えると、誘電率が高くな
ると共に、失透性が強くなるため好ましくない。 【0022】尚、本発明においては、上記成分以外に
も、ガラスの特性を損なわせない程度に、Li2 O、N
a2 O及びK2 Oといったアルカリ金属酸化物を3.0
%まで、またこれらの成分以外にも、TiO2 、As2
O3 、Sb2 O3 、F2 、Cl2 、SO3 等の成分を
5.0%まで含有させることが可能である。 【0023】 【実施例】以下、本発明の低誘電率ガラス繊維を実施例
に基づいて詳細に説明する。 【0024】表1、2は、本発明の実施例(試料No.
1〜10)及び比較例(試料No.11〜13)を各々
示すものである。尚、比較例のNo.13は、Eガラス
を挙げた。 【0025】 【表1】 【0026】 【表2】【0027】表中の各試料の調製方法は以下の通りであ
る。 【0028】まず各試料のガラス組成になるように調合
した原料バッチを白金ルツボに入れて電気炉中で約15
50℃、16時間の条件で溶融した。次いでこの溶融ガ
ラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した後、冷
却炉で除歪した。 【0029】こうして作製した各試料の耐酸性、誘電
率、紡糸温度、液相温度、紡糸温度と液相温度との差
(ΔT)を表に示した。 【0030】表から明らかなように、実施例であるN
o.1〜10の各試料は、耐酸性が良好であり、また誘
電率が5.6以下と低く、しかも紡糸温度が1429℃
以下、液相温度が1145℃以下、ΔTが259℃以上
であり、紡糸性が良好である。 【0031】それに対し、比較例であるNo.11の試
料は、誘電率が低く、比較的良好な紡糸性を有している
が、耐酸性が非常に悪かった。またNo.12の試料
は、耐酸性と誘電率については良好であったが、ΔTが
77℃以下であり、紡糸性に劣っていた。さらにEガラ
スであるNo.13の試料は、耐酸性については良好で
あったが、誘電率が高かった。 【0032】尚、表中の耐酸性は、上記の板状ガラスの
一部を30〜50メッシュのガラスに粉砕し、次いで比
重相当分のガラスを精秤し、80℃、4時間の条件で1
0重量%に調整した塩酸溶液中に入れた後、その重量減
の割合を算出したものであり、重量減%が大きいほど、
耐酸性が悪いということになる。 【0033】また誘電率は、上記の板状ガラスの一部を
切断し、50×50×3mmに両面光学研磨した後、イ
ンピーダンスアナライザーを使用して室温における周波
数1MHZ での誘電率を測定したものである。 【0034】紡糸温度は、各試料の一部を白金ルツボ内
で再溶融し、その融液の粘度を周知の白金球引き上げ法
により測定したものであり、103 ポイズの粘度に相当
する温度を示すものである。 【0035】液相温度は、上記の板状ガラスの一部を切
断し、30〜50メッシュの粉末状に粉砕し、白金ボー
トに入れ、温度勾配炉に16時間保持した後、失透観察
により測定したものであり、失透した時の温度を示すも
のである。 【0036】 【発明の効果】以上のように本発明の低誘電率ガラス繊
維は、耐酸性が良好で、誘電率が6.0以下と低いた
め、高密度配線化、信号の高速処理化に対応することが
要求されるプリント配線板の強化材として好適であり、
しかも紡糸性に優れているため、量産化に適している。
関し、特にプリント配線板の強化材として用いられる低
誘電率ガラス繊維に関するものである。 【0002】 【従来の技術】従来よりプリント配線板の強化材として
ガラス繊維が用いられており、この種のガラス繊維とし
て商業的に生産されている代表的なガラスとしては、重
量百分率で、SiO2 52〜57%、Al2 O3 13
〜16%、B2 O3 5〜10%、RO 20〜27
%、R2 O 0〜1%、F2 0〜1%からなるEガラ
スが知られている。ここでROは、MgO、CaO、S
rO、BaOのことを指し、R2 Oは、Li2 O、Na
2 O、K2 Oのことを指す。 【0003】しかしながら補強材としてEガラスを用い
たプリント配線板は、近年この分野において要求される
高密度配線化や信号の高速化に対応するには十分でない
という問題がある。 【0004】すなわちプリント配線板の高密度配線化、
信号の高速処理化を実現するためには、プリント配線板
の回路の信号伝搬遅延を最小限に抑えなければならない
が、この信号伝搬遅延は、プリント配線板の誘電率と
は、下式に示される相関関係が成立し、誘電率が低いほ
ど信号伝搬遅延が小さくなることが知られている。 【0005】 Td=k・√ε Td=導体の単位長当りの信号伝搬遅延時間 k=定数 ε=プリント配線板の誘電率 【0006】プリント配線板は、樹脂、ガラス繊維、改
質剤等からなる複合材料であるため、構成材料の誘電率
によって最終的に誘電率が決まることになり、ガラス繊
維についても、その誘電率をできるだけ低くすることが
望まれるが、Eガラスの誘電率は6.0以上である。 【0007】この様な事情から、Eガラスに比べて誘電
率が低いガラス繊維が要求され、この要求を満足するガ
ラス繊維として本出願人は、特願平5−26122号に
おいて重量百分率で、SiO2 50.0〜65.0
%、Al2 O3 10.0〜18.0%、B2 O3 1
1.0〜25.0%、MgO 6.0〜14.0%、C
aO 1.0〜10.0%、ZnO 0〜10.0%、
MgO+CaO+ZnO10.5〜15.0%からなる
低誘電率ガラス繊維を提案している。 【0008】このガラス繊維の誘電率は、5.5以下で
あり、これを補強材として用いたプリント配線板は、E
ガラスを用いたプリント配線板に比べて回路の信号伝搬
遅延が小さくなり、高密度配線化、信号の高速処理化に
対応することが可能である。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この低
誘電率ガラス繊維は、Eガラスに比べて耐酸性が悪い
為、プリント配線板製造時の薬品使用工程において劣化
しやすいという問題が生じる。 【0010】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、誘電率が6.0以下と低く、しかもEガラ
スと同等以上に耐酸性が良い低誘電率ガラス繊維を提供
することを目的とする。 【0011】 【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成すべく、種々の実験を重ねた結果、SiO2 −A
l2 O3 −B2 O3 −RO系ガラスにおいて、BaOを
所定量含有させると、このガラス系に起因する耐酸性の
劣化を抑えることが可能となることを見いだし、本発明
として提案するに至った。 【0012】すなわち本発明の低誘電率ガラス繊維は、
重量百分率で、SiO2 50.0〜65.0%、Al
2 O3 10.0〜18.0%、B2 O3 11.0〜
25.0%、MgO 0〜10.0%、CaO 0〜1
0.0%、MgO+CaO4.3〜15.0%、ZnO
0〜10.0%、SrO 0〜10.0%、BaO
1.0〜10.0%含有してなることを特徴とする。 【0013】 【作用】本発明の低誘電率ガラス繊維の各成分を上記の
ように限定した理由は、次のとおりである。 【0014】SiO2 は、ガラスの骨格成分であり、そ
の含有量は50.0〜65.0%である。50.0%よ
り少ないと、耐酸性や耐水性が低下し、ガラス繊維及び
これを補強材として用いたプリント配線板の劣化を引き
起こしやすくなる。一方、65.0%より多いと、粘度
が高くなり、溶融性が悪くなる。 【0015】Al2 O3 もガラスの骨格成分であり、そ
の含有量は10.0〜18.0%である。10.0%よ
り少ないと、ガラスの分相性が強くなり、均質なガラス
が得られ難くなると共に、耐酸性が低下する。一方、1
8.0%より多いと、液相温度が上昇し、紡糸性が悪く
なる。 【0016】B2 O3 もガラスの骨格成分であり、また
融剤として作用すると共に、ガラスの誘電率を下げる作
用を有し、その含有量は11.0〜25.0%である。
11.0%より少ないと、誘電率が高くなり、一方、2
5.0%より多いと、溶融時の揮発量が増大し、均質な
ガラスが得られ難くなると共に、耐酸性が低下する。 【0017】MgOは、融剤として作用する成分であ
り、その含有量は、0〜10.0%である。10.0%
より多いと、誘電率が高くなると共にガラスが失透し易
くなるため好ましくない。 【0018】CaO、ZnO及びSrOも、融剤として
作用する成分であり、その含有量は、各々0〜10.0
%である。10.0%より多いと、誘電率が高くなるた
め好ましくない。 【0019】ただし、特にMgOとCaOの合量が、
4.3%より少ないと、粘度が高くなって溶融性が悪く
なり、一方、15.0%より多いと、誘電率が高くなり
すぎるため、4.3〜15.0%にすることが必要であ
る。 【0020】BaOは、上記のガラス系に起因する耐酸
性の劣化を抑える成分であり、その含有量は1.0〜1
0.0%である。1.0%より少ないと上記効果がな
く、10.0%より多いと誘電率が高くなるため好まし
くない。 【0021】ZrO2 は、不純物で混入する成分である
が、その含有量が1.0%を超えると、誘電率が高くな
ると共に、失透性が強くなるため好ましくない。 【0022】尚、本発明においては、上記成分以外に
も、ガラスの特性を損なわせない程度に、Li2 O、N
a2 O及びK2 Oといったアルカリ金属酸化物を3.0
%まで、またこれらの成分以外にも、TiO2 、As2
O3 、Sb2 O3 、F2 、Cl2 、SO3 等の成分を
5.0%まで含有させることが可能である。 【0023】 【実施例】以下、本発明の低誘電率ガラス繊維を実施例
に基づいて詳細に説明する。 【0024】表1、2は、本発明の実施例(試料No.
1〜10)及び比較例(試料No.11〜13)を各々
示すものである。尚、比較例のNo.13は、Eガラス
を挙げた。 【0025】 【表1】 【0026】 【表2】【0027】表中の各試料の調製方法は以下の通りであ
る。 【0028】まず各試料のガラス組成になるように調合
した原料バッチを白金ルツボに入れて電気炉中で約15
50℃、16時間の条件で溶融した。次いでこの溶融ガ
ラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した後、冷
却炉で除歪した。 【0029】こうして作製した各試料の耐酸性、誘電
率、紡糸温度、液相温度、紡糸温度と液相温度との差
(ΔT)を表に示した。 【0030】表から明らかなように、実施例であるN
o.1〜10の各試料は、耐酸性が良好であり、また誘
電率が5.6以下と低く、しかも紡糸温度が1429℃
以下、液相温度が1145℃以下、ΔTが259℃以上
であり、紡糸性が良好である。 【0031】それに対し、比較例であるNo.11の試
料は、誘電率が低く、比較的良好な紡糸性を有している
が、耐酸性が非常に悪かった。またNo.12の試料
は、耐酸性と誘電率については良好であったが、ΔTが
77℃以下であり、紡糸性に劣っていた。さらにEガラ
スであるNo.13の試料は、耐酸性については良好で
あったが、誘電率が高かった。 【0032】尚、表中の耐酸性は、上記の板状ガラスの
一部を30〜50メッシュのガラスに粉砕し、次いで比
重相当分のガラスを精秤し、80℃、4時間の条件で1
0重量%に調整した塩酸溶液中に入れた後、その重量減
の割合を算出したものであり、重量減%が大きいほど、
耐酸性が悪いということになる。 【0033】また誘電率は、上記の板状ガラスの一部を
切断し、50×50×3mmに両面光学研磨した後、イ
ンピーダンスアナライザーを使用して室温における周波
数1MHZ での誘電率を測定したものである。 【0034】紡糸温度は、各試料の一部を白金ルツボ内
で再溶融し、その融液の粘度を周知の白金球引き上げ法
により測定したものであり、103 ポイズの粘度に相当
する温度を示すものである。 【0035】液相温度は、上記の板状ガラスの一部を切
断し、30〜50メッシュの粉末状に粉砕し、白金ボー
トに入れ、温度勾配炉に16時間保持した後、失透観察
により測定したものであり、失透した時の温度を示すも
のである。 【0036】 【発明の効果】以上のように本発明の低誘電率ガラス繊
維は、耐酸性が良好で、誘電率が6.0以下と低いた
め、高密度配線化、信号の高速処理化に対応することが
要求されるプリント配線板の強化材として好適であり、
しかも紡糸性に優れているため、量産化に適している。
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フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
C03C 1/00 - 14/00
WPI
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 重量百分率で、SiO2 50.0〜6
5.0%、Al2 O310.0〜18.0%、B2 O3
11.0〜25.0%、MgO 0〜10.0%、Ca
O 0〜10.0%、MgO+CaO 4.3〜15.
0%、ZnO0〜10.0%、SrO 0〜10.0
%、BaO 1.0〜10.0%含有してなることを特
徴とする低誘電率ガラス繊維。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17615493A JP3409806B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 低誘電率ガラス繊維 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17615493A JP3409806B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 低誘電率ガラス繊維 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0710598A JPH0710598A (ja) | 1995-01-13 |
JP3409806B2 true JP3409806B2 (ja) | 2003-05-26 |
Family
ID=16008610
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17615493A Expired - Fee Related JP3409806B2 (ja) | 1993-06-22 | 1993-06-22 | 低誘電率ガラス繊維 |
Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JP3409806B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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WO2013036505A1 (en) | 2011-09-09 | 2013-03-14 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Low dielectric glass and fiber glass |
US9156728B2 (en) | 2006-12-14 | 2015-10-13 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Low density and high strength fiber glass for ballistic applications |
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TW450948B (en) | 1996-10-16 | 2001-08-21 | Nitto Glass Fiber Mfg | Glass fiber of low dielectric constant |
JP4269194B2 (ja) * | 1998-04-14 | 2009-05-27 | 日東紡績株式会社 | 低誘電率ガラス繊維 |
US6846761B2 (en) | 1998-04-14 | 2005-01-25 | Nitto Boseki Co., Ltd. | Low-dielectric-constant glass fiber and glass fiber fabric made thereof |
US9187361B2 (en) | 2005-11-04 | 2015-11-17 | Ocv Intellectual Capital, Llc | Method of manufacturing S-glass fibers in a direct melt operation and products formed there from |
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US7678721B2 (en) | 2006-10-26 | 2010-03-16 | Agy Holding Corp. | Low dielectric glass fiber |
US9056786B2 (en) | 2006-12-14 | 2015-06-16 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Low density and high strength fiber glass for ballistic applications |
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