TWI722474B - 提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料 - Google Patents

提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料 Download PDF

Info

Publication number
TWI722474B
TWI722474B TW108123406A TW108123406A TWI722474B TW I722474 B TWI722474 B TW I722474B TW 108123406 A TW108123406 A TW 108123406A TW 108123406 A TW108123406 A TW 108123406A TW I722474 B TWI722474 B TW I722474B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
glass material
oxide
glass
weight percentage
dielectric constant
Prior art date
Application number
TW108123406A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202102452A (zh
Inventor
林嘉佑
Original Assignee
台灣玻璃工業股份有限公司
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 台灣玻璃工業股份有限公司 filed Critical 台灣玻璃工業股份有限公司
Priority to TW108123406A priority Critical patent/TWI722474B/zh
Priority to US16/572,734 priority patent/US11345629B2/en
Priority to JP2020084960A priority patent/JP7016380B2/ja
Priority to KR1020200079988A priority patent/KR20210005522A/ko
Publication of TW202102452A publication Critical patent/TW202102452A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI722474B publication Critical patent/TWI722474B/zh

Links

Images

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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/083—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound
    • C03C3/085—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal
    • C03C3/087—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing aluminium oxide or an iron compound containing an oxide of a divalent metal containing calcium oxide, e.g. common sheet or container glass
    • 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
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • 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
    • C03C4/00—Compositions for glass with special properties
    • C03C4/16—Compositions for glass with special properties for dielectric glass

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)
  • Glass Compositions (AREA)

Abstract

本發明係一種提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料，包括一主體材料、一助熔材料、一強化材料及一調整材料，其中，該主體材料包括氧化矽，該助熔材料包括氧化硼(B2O3)，該強化材料包括氧化鋁(Al2O3)，該調整材料包括氧化鈣(CaO)，本發明之特徵在於，提高氧化硼(B2O3)的含量為玻璃材料之30~40%，同時，降低氧化鈣(CaO)的含量為玻璃材料之1~6%，以使本發明之玻璃材料具有低介電常數和低耗損因子的特性。

Description

提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料
本發明係關於玻璃材料，尤指一種提高氧化硼(B2O3)的含量及降低氧化鈣(CaO)的含量，以具備低介電常數之玻璃材料。
按，由於玻璃纖維具有優良的物理特性，因此，其已經成為現代產業中不可或缺的重要原料，其中，由電子級玻璃纖維製成的「玻纖紗」，更是印刷電路板中的必要基材之一，又，以玻璃纖維來說，其屬於一種無機纖維且截面呈圓形，直徑會在數微米至20微米之間，密度則介於2.4~2.7公克/立方厘米，且根據不同的材料的組成、比例而言，玻璃纖維能分為多種類型，目前製作電子級玻璃纖維的原料大多為「E型玻璃」(E-Glass)，其主要的成份大抵為氧化矽(SiO2，含量為52~62%)、氧化鋁(Al2O3，含量為12~16%)、氧化鈣(CaO，含量為16~25%)、氧化鎂(MgO，含量為0~5%)與氧化硼(B2O3，含量為0~10%)，且該E型玻璃的介電常數(Dielectric constant)及耗損因子(Dissipation factor)分別約為6.8~7.1與0.006。
然而，隨著有線與無線網路技術的精進，及人們對於電子裝置(如：智慧型手機、平板電腦...等)的需求大增，各種具有不同功能的電子裝置，紛紛被研發出來，其中，為了提高電子裝置的運作速度和頻率，往往需要採用低介電常數和低耗損因子的材料來製造電路板，始能符合電氣 特性之規範，因此，前述E型玻璃的介電常數明顯不合乎要求，故，諸多玻璃業者又紛紛對玻璃之成份或比例進行改良，期能研發出一款更適合應用於電路板的玻璃材料。惟，雖然目前有業者所改良的玻璃能夠具有更低的介電常數，但經申請人實際測試後，如第1圖所示，測試玻璃A1~A8的介電常數普遍仍在4.7以上，甚至超過5，對於部分特別要求電氣特性的電路板來說，前述介電常數仍不盡理想。
承上，由於玻璃是由多種成份組合而成，各個成份的更動都可能造成後續形成的玻璃產品之特性產生變化，因此，如何研發出具有更低介電常數的玻璃材料，即成為本發明在此亟欲解決的重要問題。
有鑑於習知用於製作電路板之玻璃材料，其介電常數的數值仍不盡理想，發明人憑藉著多年的實務經驗，並在多次的研究、嘗試與實作後，終於設計出本發明之一種提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料，期能有效解決前述問題。
本發明之一目的，係提供一種提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料，包括一主體材料、一助熔材料、一強化材料及一調整材料，其中，該主體材料包括氧化矽，該氧化矽之重量百分比為該玻璃材料之45~55%；該助熔材料能降低該玻璃材料熔化時的黏性，其包括氧化硼(B2O3)，該氧化硼(B2O3)之重量百分比為該玻璃材料之30~40%；該強化材料能增加該玻璃材料的結構強度，其包括氧化鋁(Al2O3)，該氧化鋁(Al2O3)之重量百分比為該玻璃材料之10~14%；該調整材料係用於提高該玻璃材料的耐水性，其包括氧化鈣(CaO)，該氧化鈣(CaO)之重量百分比為該 玻璃材料之1~6%，如此，藉由提高氧化硼(B2O3)的含量及降低氧化鈣(CaO)的含量，能夠使玻璃材料本身具有低介電常數和低耗損因子的特性，以符合後續生產電路板或其它產品所需的電氣特性。
為便 貴審查委員能對本發明目的、技術特徵及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：
第1圖係習知玻璃材料A1~A8的測試結果；及第2圖係本發明之玻璃材料B1~B3的測試結果。
本發明係一種提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料，且能用於製作玻璃纖維或其它玻璃製品，在一實施例中，該玻璃材料至少由一主體材料、一強化材料、一助熔材料與一調整材料所構成，其中，該主體材料包括氧化矽(SiO2)，該氧化矽(SiO2)為形成玻璃的骨架氧化物之一，且其重量百分比為玻璃材料的45~55%，又，該強化材料能增加玻璃材料的結構強度，其至少包括氧化鋁(Al2O3)，該氧化鋁(Al2O3)亦是形成玻璃的骨架氧化物之一，又，當氧化鋁(Al2O3)不足時，會使得玻璃材料的耐水性降低且介電常數上升；當氧化鋁(Al2O3)超過18%時，則會導致後續製作玻璃纖維時，其拉絲的溫度高，因此，該氧化鋁(Al2O3)的重量百分比為該玻璃材料之10~14%(較佳比例為11~13%)。
承上，在該實施例中，該助熔材料能降低該玻璃材料熔化時的黏性，其至少包括氧化硼(B2O3)，且該氧化硼(B2O3)之重量百分比為玻璃 材料之30~40%；該調整材料能提高玻璃材料的耐水性，其至少包括氧化鈣(CaO)，該氧化鈣(CaO)之重量百分比為玻璃材料之1~6%。在此特別一提者，在固態的矽酸鹽和硼酸鹽等玻璃中，鹼金族和鹼土族的金屬離子會大幅影響玻璃的介電常數，當其含量愈大時，則玻璃的介電常數之數值會愈高，因此，雖然氧化鈣(CaO)為玻璃網路調整體，且能降低後續製作玻璃纖維的熔融溫度，但是，當氧化鈣(CaO)含量提高時，卻會提高玻璃材料的介電常數，故，本發明特別利用氧化硼(B2O3)具有降低介電常數(Dielectric constant，簡稱DK)與耗損因子(或稱散逸因子，Dissipation factor，簡稱DF)的能力，並能降低玻璃材料之熔融溫度的能力，將氧化硼(B2O3)的含量提高到玻璃材料之30~40%，以降低氧化鈣(CaO)的含量為1~6%(較佳比例為3.5~6%)，如此，相較於習知玻璃的氧化鈣(CaO)含量約為7~10來說，本發明的氧化鈣(CaO)含量明顯更低，故能使本發明之玻璃材料具有更低的介電常數(約小於4.5)，以具有良好的電氣特性。
另外，該玻璃材料尚能包括氧化鎂(MgO)，主要在於氧化鎂(MgO)能降低玻璃材料的熔融溫度，有利於玻璃纖維的熔融與成型，但是，因氧化鎂(MgO)同樣屬於鹼土族，當其含量過高時，不利於降低玻璃材料的介電常數和耗損因子，且會增加玻璃材料的相分離，因此，在該實施例中，該氧化鎂(MgO)與氧化鈣(CaO)的總含量能為玻璃材料之1~8%。另外，業者尚可在該玻璃材料中加入鹼金屬氧化物，以作為熔劑，其中，鹼金屬氧化物包括氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)及/或氧化鋰(Li2O)，且該鹼金屬氧化物的總含量能為玻璃材料之0.01~1%，但是，由於鹼金屬氧化物的含量過高時，會使玻璃材料的介電耗損角正切變高，且耐水性亦會變差，因此，較 理想的情況下，該等鹼金屬氧化物之總重量百分比為該玻璃材料之0.1~0.5%。
綜上所述可知，在業者對該玻璃材料進行加熱，以熔融成一玻璃膏，並透過拉絲作業將該玻璃膏製成玻璃纖維的過程中，由於提高氧化硼(B2O3)的含量及降低氧化鈣(CaO)的含量，能夠使玻璃材料本身具有低介電常數和低耗損因子的特性，故能令該玻璃材料所製作之產品(如：電路板)，其在高頻傳輸下能具有更低的介電能量損耗(dielectric loss energy)，以符合後續製作電路板的電氣特性需求。為能凸顯本發明之整體技術確實優於習知技術，請參閱第2圖所示，申請人特別將B1~B3之不同比例的150克配合料(Batch)，分別倒入至200毫升的陶瓷坩堝中，並將其置於溫度1450℃下，約6小時左右時間，使其完全融熔後，再慢慢降至室溫，之後，將成形之玻璃塊以鑽石切割機裁切為長度於寬度為20mm，且厚度為2~3mm的玻璃薄板樣品，並採用射頻阻抗分析儀(RF impedance analyzer)量測前述玻璃薄板樣品的介電常數和耗損因子，以得出如第2圖的測試結果，由第2圖能確實瞭解本發明之玻璃材料的介電常數能為4.5以下，相較習知玻璃產品來說，具有更良好的電氣特性。
在此聲明者，雖然第2圖之B1~B3的成份中未包括氧化鋰(Li2O)，但是，若增加氧化鋰(Li2O)後，只要在本發明之並不影響之鹼金屬氧化物的總含量內，均能得出相同的測試結果。按，以上所述，僅係本發明之較佳實施例，惟，本發明所主張之權利範圍，並不侷限於此，按凡熟悉該項技藝人士，依據本發明所揭露之技術內容，可輕易思及之等效變化，均應屬不脫離本發明之保護範疇。

Claims (6)

  1. 一種提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料，包括：一主體材料，至少包括氧化矽(SiO2)，該氧化矽(SiO2)之重量百分比為該玻璃材料之45~55%；一助熔材料，包括氧化硼(B2O3)，該氧化硼(B2O3)之重量百分比為該玻璃材料之30~40%，但不包括30%~35%，該助熔材料能降低該玻璃材料熔化時的黏性；一強化材料，包括氧化鋁(Al2O3)，該氧化鋁(Al2O3)之重量百分比為該玻璃材料之10~14%，該強化材料能增加該玻璃材料的結構強度；及一調整材料，包括氧化鈣(CaO)，該氧化鈣(CaO)之重量百分比為該玻璃材料之1~6%，該調整材料係用於提高該玻璃材料的耐水性。
  2. 如請求項1所述之玻璃材料，其中，該玻璃材料尚包括氧化鎂(MgO)，該氧化鎂(MgO)能降低玻璃材料的熔融溫度，該氧化鎂(MgO)與該氧化鈣(CaO)的總含量能為該玻璃材料之1~8%。
  3. 如請求項1或2所述之玻璃材料，其中，該玻璃材料尚包括氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)及/或氧化鋰(Li2O)之鹼金屬氧化物，且該鹼金屬氧化物的總含量能為該玻璃材料之0.01~1%。
  4. 如請求項3所述之玻璃材料，其中，該氧化鋁(Al2O3)之重量百分比能進一步為該玻璃材料之11~13%。
  5. 如請求項4所述之玻璃材料，其中，該氧化鈣(CaO)之重量百分比能進一步為該玻璃材料之3.5~6%。
  6. 如請求項5所述之玻璃材料，其中，該鹼金屬氧化物的總含量能進一步為該玻璃材料之0.1~0.5%。
TW108123406A 2019-07-03 2019-07-03 提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料 TWI722474B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108123406A TWI722474B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料
US16/572,734 US11345629B2 (en) 2019-07-03 2019-09-17 Glass material with low dielectric constant attributable to high weight percentage of boron trioxide
JP2020084960A JP7016380B2 (ja) 2019-07-03 2020-05-14 酸化ホウ素の重量パーセントを高めることで誘電率を低下させたガラス原料
KR1020200079988A KR20210005522A (ko) 2019-07-03 2020-06-30 삼산화붕소의 높은 중량 백분율로 인해 낮은 유전 상수를 갖는 유리 재료

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW108123406A TWI722474B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202102452A TW202102452A (zh) 2021-01-16
TWI722474B true TWI722474B (zh) 2021-03-21

Family

ID=74066360

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW108123406A TWI722474B (zh) 2019-07-03 2019-07-03 提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11345629B2 (zh)
JP (1) JP7016380B2 (zh)
KR (1) KR20210005522A (zh)
TW (1) TWI722474B (zh)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101012105A (zh) * 2006-12-21 2007-08-08 泰山玻璃纤维股份有限公司 一种低介电常数玻璃纤维
TW201542490A (zh) * 2015-07-31 2015-11-16 Taiwan Glass Industry Corp 減少氧化矽之重量百分比以改善製程能耗之玻璃材料

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62100454A (ja) 1985-10-29 1987-05-09 Asahi Glass Co Ltd 多層回路基板用組成物
JPS62226839A (ja) * 1986-03-27 1987-10-05 Nippon Sheet Glass Co Ltd 低誘電率ガラス繊維
JPS6451345A (en) * 1987-08-18 1989-02-27 Nippon Sheet Glass Co Ltd Glass fiber composition having low dielectric constant
JPH0768065B2 (ja) 1987-09-18 1995-07-26 日本電気硝子株式会社 ガラス被覆窒化アルミニウム焼結体およびその製法
JP3269937B2 (ja) * 1995-06-05 2002-04-02 日東紡績株式会社 低誘電率ガラス繊維
JP3240271B2 (ja) * 1996-02-29 2001-12-17 ティーディーケイ株式会社 セラミック基板
TW450948B (en) * 1996-10-16 2001-08-21 Nitto Glass Fiber Mfg Glass fiber of low dielectric constant
JP2002137938A (ja) * 2000-10-24 2002-05-14 Nippon Electric Glass Co Ltd 低誘電率低誘電正接ガラス繊維
JP2005225908A (ja) * 2004-02-10 2005-08-25 Hitachi Chem Co Ltd プリプレグおよびプリント配線板用積層板
US7678721B2 (en) * 2006-10-26 2010-03-16 Agy Holding Corp. Low dielectric glass fiber
WO2017112616A1 (en) * 2015-12-21 2017-06-29 Corning Incorporated Borosilicate glasses with low alkali content
JP6775159B2 (ja) * 2017-05-26 2020-10-28 日本板硝子株式会社 ガラス組成物、ガラス繊維、ガラスクロス、及びガラス繊維の製造方法
JP7410450B2 (ja) 2018-12-14 2024-01-10 日本電気硝子株式会社 ガラス繊維及びその製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101012105A (zh) * 2006-12-21 2007-08-08 泰山玻璃纤维股份有限公司 一种低介电常数玻璃纤维
TW201542490A (zh) * 2015-07-31 2015-11-16 Taiwan Glass Industry Corp 減少氧化矽之重量百分比以改善製程能耗之玻璃材料

Also Published As

Publication number Publication date
US20210002163A1 (en) 2021-01-07
KR20210005522A (ko) 2021-01-14
JP2021011425A (ja) 2021-02-04
US11345629B2 (en) 2022-05-31
JP7016380B2 (ja) 2022-02-21
TW202102452A (zh) 2021-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6983971B2 (ja) ガラス組成物、及びガラス繊維
KR102321888B1 (ko) 저 유전성 유리 조성물, 섬유 및 물품
WO2010011701A2 (en) Glass fiber composition and printed circuit board made from the glass fiber composition
CN111484245B (zh) 一种高强度、低介电常数低介电损耗玻璃及其制备和应用
JPH06219780A (ja) 低誘電率ガラス繊維
CN111003935A (zh) 一种玻璃材料及其制备方法
TWI725930B (zh) 低介電玻璃組成物、低介電玻璃及低介電玻璃纖維
TWI722474B (zh) 提高氧化硼之重量百分比以降低介電常數之玻璃材料
JP2002137937A (ja) 低誘電率低誘電正接ガラス繊維
CN114230175B (zh) 具有低热膨胀系数的玻璃组成物及玻璃纤维
JP2002137938A (ja) 低誘電率低誘電正接ガラス繊維
TWI792109B (zh) 低熱膨脹係數的玻璃組合物及其玻璃纖維
CN113105118A (zh) 低热膨胀系数的玻璃组合物及其制造的玻璃纤维
TWI784286B (zh) 玻璃粉末、介電體材料、燒結體及高頻用電路構件
US11168016B2 (en) Glass material with low viscosity and low bubble content attributable to low weight percentage of silicon dioxide
TWI765414B (zh) 具低介電常數與低拉絲溫度之玻璃材料
TWI591041B (zh) Glass materials that reduce the weight percentage of silicon oxide to improve process energy consumption
TWI594968B (zh) Glass material with a viscosity temperature at least 150 degrees above the liquefaction temperature
CN108249770A (zh) 一种含y2o3无氟低介电玻璃纤维及其制备方法
CN115611512A (zh) 具有低介电常数和低拉丝温度的玻璃材料及其制备方法
TWI614225B (zh) 具低重量百分比之氧化鋯成份之玻璃材料
CN114956584A (zh) 一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物及其应用
CN114394745A (zh) 铝硅酸盐玻璃及其制备方法和盖板玻璃
CN118459089A (zh) 一种5g用低介电常数ltcc材料及制备方法