JPH10167759A

JPH10167759A - 低誘電率ガラス繊維

Info

Publication number: JPH10167759A
Application number: JP8337673A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Tamura; 進一田邨
Original assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Current assignee: Nitto Boseki Co Ltd
Priority date: 1996-12-04
Filing date: 1996-12-04
Publication date: 1998-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】低い誘電率を要求される高密度プリント配線基
板及びその周辺のプラスチック部材などを強化するのに
用いるに好適で、しかも生産性にも優れた低誘電率ガラ
ス繊維を提供する。【解決手段】重量％で、ＳｉＯ₂５０〜６０％、Ａｌ₂
Ｏ₃ １０〜１８％、Ｂ₂Ｏ₃１８〜２５％、ＣａＯ０
〜１０％、ＭｇＯ１〜１０％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋
Ｋ₂Ｏ０〜１．０％、Ｆｅ₂Ｏ₃０．１〜１％のガラ
ス組成を有することを特徴とする低誘電率ガラス繊維。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、低誘電率ガラス繊
維に関し、特に低い誘電率を要求される高密度プリント
配線基板及びその周辺のプラスチック部材などを強化す
るのに用いるに好適な低誘電率ガラス繊維に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、高度情報化社会の時代を迎え、衛
星放送や移動無線などの通信機器は、デジタル化、信号
の高速処理化の傾向にある。これらには補強材、樹脂、
改質剤、充填材等の材料からなる複合材料から構成され
るプリント配線基板が使用されており、またその周辺の
プラスチック部材などにも、補強材としてガラス繊維が
広く用いられている。従来、この種の商業的に生産され
ているガラス繊維としてはＥガラスが知られている。

【０００３】一般に、ガラスに交流電流を流すと、ガラ
スは交流電流に対してエネルギー吸収を行い熱として吸
収する。吸収される誘電損失エネルギーはガラスの成分
及び構造により定まる誘電率及び誘電正接に比例し、次
式で表される。

【０００４】Ｗ＝ｋｆｖ²×εｔａｎδ ここに、Ｗは誘電損失エネルギー、ｋは定数、ｆは周波
数、ｖ²は電位傾度、εは誘電率、ｔａｎδは誘電正接
を表す。

【０００５】この式から誘電率が大きい程、周波数が高
い程、誘電損失が大きくなることがわかる。

【０００６】Ｅガラスの場合、一例として室温における
周波数１ＭＨｚでの誘電率が６．７であって、Ｅガラス
を用いたプリント配線基板は、高密度化や信号の高速処
理化の要求に応えるには不十分である。そのため、Ｅガ
ラスより低い誘電率を持つガラスが望まれているが、例
えば、特開昭６２−２２６８３９号公報では、ＳｉＯ₂
４５〜６５％、Ａｌ₂Ｏ₃ ９〜２０％、Ｂ₂Ｏ₃１３〜
３０％、ＣａＯ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ４〜１０％、ＬｉＯ
２＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ０〜５％のガラス繊維を有する
誘電率が５以下の低誘電率ガラスを開示している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のガラ
スは、Ｂ₂Ｏ₃成分を多く含有しているため、溶融時に
泡が多量に発生しやすいという性質がある。この発生し
た泡は、紡糸切断を引き起こしたり、また、泡が一部ガ
ラス繊維内に気泡となって取り込まれ、高密度プリント
配線基板用のガラス繊維としては欠点となるホローファ
イバーを含んだガラス繊維が生成されやすいという問題
がある。また泡抜きをするために、長時間溶融すると、
Ｂ₂Ｏ₃の揮発量が多くなって溶融ガラス中にスカムと
呼ばれているシリカリッチな部分が生じ、それによって
更に紡糸切断が発生し、生産歩留まりが低下するという
問題もある。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、誘電率が低いという特性を有し、かつ、溶融工
程で発生する泡を減少させ、またＢ₂Ｏ₃の揮発による
スカムの発生を抑えて、生産性の高いガラスを提供する
ことを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、種々検討を重ねた結果、ガラス繊維
の組成において、特にＳｉＯ₂を６０％以下に抑えるこ
とで、ガラスの紡糸温度を低くし、更にＢ₂Ｏ₃を１８
％以上としながらＦｅ₂Ｏ₃を０．１％以上とすること
で、溶融段階での泡が少ない誘電率が５．０以下の低誘
電率ガラス繊維が得られることを見い出した。

【００１０】従って、本発明は、重量％で、ＳｉＯ₂５
０〜６０％、Ａｌ₂Ｏ₃１０〜１８％、Ｂ₂Ｏ₃１８〜
２５％、ＣａＯ０〜１０％、ＭｇＯ１〜１０％、Ｌ
ｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ０〜１．０％、Ｆｅ₂Ｏ₃
０．１〜１％のガラス組成を有することを特徴とする低
誘電率ガラス繊維を要旨とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明において、ガラス繊維の組
成を限定した理由は以下の通りである。

【００１２】ＳｉＯ₂はＡｌ₂Ｏ₃、Ｂ₂Ｏ₃ととも
に、ガラスの骨格を形成する成分であるが、ＳｉＯ₂が
５０％未満では誘電率が大きくなり過ぎるとともに、耐
水性及び耐酸性が低下して、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基板の劣化を引き起こす。
６０％を超えると、粘度が高くなり過ぎて、紡糸時、繊
維化が困難となる場合がある。従ってＳｉＯ₂は５０〜
６０％に限定され、好ましくは５２〜５７％である。

【００１３】Ａｌ₂Ｏ₃は１０％未満では、分相性が強
くなり、そのため耐水性が悪くなる。１８％を超える
と、液相温度が上昇し紡糸性が悪くなる。従ってＡｌ₂
Ｏ₃は１０〜１８％に限定され、好ましくは１２〜１５
％である。

【００１４】Ｂ₂Ｏ₃は融剤として使用し、粘度を低下
させ、溶融を容易にする成分であるが、１８％未満で
は、誘電率が大きくなり過ぎる。２５％を超えると、溶
融時の揮発量が増大し、均質なガラスが得られないとと
もに、耐水性が悪くなり過ぎる。従ってＢ₂Ｏ₃は１８
〜２５％に限定され、好ましくは２０〜２４％である。

【００１５】ＣａＯは、ＭｇＯとともに融剤として作用
する成分であるが、ＣａＯが１０％を超えると、誘電率
が高くなり過ぎる。従って、ＣａＯは０〜１０％に限定
される。好ましくは２〜８％である。

【００１６】ＭｇＯは、融剤として使用し、粘度を低下
させて溶融を容易にする成分であり、また初期溶融時に
おける溶融分離を抑制して、炉表面で発生するスカムを
減少させる成分であるが、ＭｇＯが１％未満では、その
溶融分離を抑制する効果が小さすぎ、１０％を超えると
誘電率が高くなりすぎる。従って、ＭｇＯは１〜１０％
に限定される。好ましくは２〜８％である。

【００１７】Ｌｉ₂Ｏ、Ｎａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏは、いずれも
融剤として有効な成分であるが、合計が１．０％を超え
ると誘電率が高くなり過ぎ、また耐水性も悪くなる。従
って、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏは０〜１．０％に限
定され、好ましくはＬｉ₂Ｏ０〜０．３％、Ｎａ₂Ｏ
０〜０．３％、Ｋ₂Ｏ０〜０．４％である。

【００１８】Ｆｅ₂ Ｏ₃は溶融時に生成する泡の発生を
抑え、また泡を減少させるのに有効な成分であるが、Ｆ
ｅ₂ Ｏ₃が０．１％未満では、その効果が得られず、１
％を超えると誘電率が高くなりすぎる。従って、Ｆｅ₂
Ｏ₃は０．１〜１％に限定され、好ましくは０．２〜
０．６％である。

【００１９】本発明のガラス組成においては、更に上記
成分以外にもガラス特性を損なわない程度に、ＺｎＯ、
ＳｒＯ、ＴｉＯ₂、Ｃｒ₂Ｏ₃、Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ
₃、Ｐ₂Ｏ₅、ＺｒＯ₂、Ｃｌ₂、ＳＯ₃、ＭｏＯ₂等
の成分を２％まで含有することが可能である。

【００２０】本発明の低誘電率ガラス繊維は、重量％
で、ＳｉＯ₂５２〜５７％、Ａｌ₂Ｏ ₃１２〜１５％、
Ｂ₂Ｏ₃２０〜２４％、ＣａＯ２〜８％、ＭｇＯ２
〜８％、Ｌｉ₂Ｏ０〜０．３％、Ｎａ₂Ｏ０〜０．
３％、Ｋ₂Ｏ０〜０．４％、Ｆｅ₂Ｏ₃０．２〜０．
６％のガラス組成を有することが好ましい。

【００２１】本発明のガラス繊維は、Ｅガラス、Ｃガラ
ス、Ｄガラスなど公知のガラスの製造技術に準じて製造
される。

【００２２】本発明のガラス繊維は、低誘電率を有して
おり、プリント配線基板用のガラス繊維として、特に高
密度配線化、信号の高速処理化に対応するプリント配線
基板に強化用として優れている。また紡糸時、泡の発生
が少なく、溶融時間が短縮できるので生産性に優れてお
り、更にホローファイバーの割合も少なという特性も有
しているため、特に高密度回路用プリント配線基板の強
化用として安定したガラス繊維を安定して供給できる。

【００２３】また本発明の低誘電率ガラス繊維を用いて
ガラス繊維織物、不織布、編物、ガラスパウダー、ガラ
スチョップドストランドなどの各種の繊維強化樹脂用基
材を得ることができる。

【００２４】例えば、ガラスパウダーを得るには、ガラ
スバルクを粉砕してもよく、或いはガラス繊維化した後
に粉砕することでもよい。ガラスバルク又は繊維化した
ガラス繊維を粉砕するには、ボールミル、フレッドミ
ル、ハンマーミル、オリエントミル、インペラーミルな
ど公知の装置の単独または組合せを用いることで得られ
る。

【００２５】本発明のガラス繊維からなる各種の基材、
例えば、織物、不織布、編物、チョップドストランド、
ロービング、ガラスパウダー、マットなど、及びそれら
の基材と各種の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂との混合物
からなる複合材料（例えば、シートモールディングコン
パウンド、バルクモールディングコンパウンド、プリプ
レグ）は、低誘電率という特性を活かして、例えば通信
機器類の周辺部材などに各種の樹脂強化用基材として用
いることも可能である。

【００２６】

【実施例】本発明の低誘電率ガラス繊維を実施例に基づ
き詳しく説明する。

【００２７】［実施例１〜５］表１に示す各試料のガラ
ス組成になるように調合したバッチを、白金ルツボに入
れ電気炉中で１５００〜１５５０℃で８時間の条件で、
撹拌を加えながら溶融した。次にこの溶融ガラスをカー
ボン板上に流し出し、ガラスカレットを作成した。この
ガラスカレットをガラス繊維製造炉に投入後１２５０〜
１３５０℃で溶融し、紡糸したところ、Ｄガラスを紡糸
したときに生ずるＢ₂Ｏ₃の多量の揮発も見られず、不
都合なく紡糸できた。

【００２８】一方、ガラスカレットを板状に溶融、徐冷
し直径４５ｍｍ、厚さ２ｍｍの両面光学研磨した試料を
作成し、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。ま
た、紡糸温度としては、ガラスカレットを白金ルツボで
再溶融し、その融液の粘度をビスメストロン粘度計で測
定しながら、粘度η（ポイズ）が１０³のときの温度
（℃）を測定した。また、調合したバッチを１５００
℃、８時間、撹拌せずに溶融した後、徐冷して、１０ｇ
当たりの泡数及びガラス１００ｇについての平均泡径を
測定した。これらの測定結果を表１に示す。

【００２９】［比較例１〜３］Ｆｅ₂Ｏ₃の割合をＣａ
Ｏに置換した他は全て実施例１〜３と同じにした。

【００３０】

【表１】

【００３１】［結果］表１に示すように、実施例のガラ
ス繊維は誘電率が５．０以下である。また、実施例のガ
ラス繊維は、紡糸の目安となる粘度μ（ポイズ）が１０
³のときの紡糸温度は、１３４０℃以下であり、更に泡
の数も、比較例１〜３に対し１／１０程度であり、泡径
も１／２程度である。

【００３２】

【発明の効果】本発明のガラス繊維は、低誘電率を有し
ており、プリント配線基板用のガラス繊維として、特に
高密度配線化、信号の高速処理化に対応するプリント配
線基板に強化用として優れている。また紡糸時、泡の発
生が少ないため、溶融時間が短縮できるので生産性に優
れ、量産することも可能である。更にホローファイバー
の割合が少なく品質の優れた低誘電率ガラス繊維が得ら
れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 105:08 309:08 Ｂ２９Ｌ 31:34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、ＳｉＯ₂５０〜６０％、Ａｌ
₂Ｏ₃ １０〜１８％、Ｂ₂Ｏ₃１８〜２５％、ＣａＯ
０〜１０％、ＭｇＯ１〜１０％、Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ
＋Ｋ₂Ｏ０〜１．０％、Ｆｅ₂Ｏ₃０．１〜１％のガ
ラス組成を有することを特徴とする低誘電率ガラス繊
維。
【請求項２】重量％で、ＳｉＯ₂５２〜５７％、Ａｌ
₂Ｏ₃１２〜１５％、Ｂ₂Ｏ₃２０〜２４％、ＣａＯ
２〜８％、ＭｇＯ２〜８％、Ｌｉ₂Ｏ０〜０．３
％、Ｎａ₂Ｏ０〜０．３％、Ｋ₂Ｏ０〜０．４
％、Ｆｅ₂Ｏ₃０．２〜０．６％のガラス組成を有する
請求項１に記載の低誘電率ガラス繊維。