用于制備玻璃纖維的組合物及其低介電常數玻璃纖維制造技術

本發(fā)明專利技術公開了用于制備玻璃纖維的組合物及其低介電常數玻璃纖維。本發(fā)明專利技術所提供的用于制備玻璃纖維的組合物，主要由下述重量百分含量的物質組成：SiO260.2~65%、Al2O310~14%、B2O323~27%和Li2O?0.5~2%。由該組合物制備得到的低介電常數玻璃纖維，具有以下優(yōu)點：具有良好的介電性能，1MHz頻率下，介電常數不超過4.5，介電損耗不超過0.001；同時具有優(yōu)異的力學性能，其彈性模量超過75GPa，遠優(yōu)于D玻璃（彈性模量約為55GPa），比普通E玻璃（彈性模量約為72GPa）也有改善；具有良好的成型工藝性，其成型溫度不超過1350℃，成型區(qū)間大于80℃；具有很好的熱穩(wěn)定性，其熱膨脹系數約為3.0-3.2×10-6/℃，與E玻璃水平相當，明顯優(yōu)于D玻璃。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及用于制備玻璃纖維的組合物及其玻璃纖維，尤其涉及用于制備低介電常數玻璃纖維的組合物及其低介電常數玻璃纖維。
技術介紹
現代電子設備通常包括用玻璃纖維加強的印刷電路板。許多現代的電子設備，如移動或固定的無線電話機、計算機、個人數據助理(PDA)等，都具有在高或超高頻率下運行的電子系統(tǒng)。當玻璃暴露于這種高頻或超高頻電磁場中時，該玻璃吸收至少一部分能力并將吸收的能量轉化為熱。被玻璃吸收的熱形式的能量稱為介電損耗能量。該介電損耗能量與玻璃組合物的“介電常數”和“介電損耗角正切”成正比，如下列表達式所示ff=kfv2 ε (tan δ )其中“W”是玻璃中的介電損耗能量，“k”是常數，“f ”是頻率，V”是電位梯度， “ ε ”是介電常數，“tan δ”是介電損耗角正切。如以上表達式所示，介電損耗能量“W”隨著玻璃的介電常數和介電損耗角正切的增大和/或頻率的增大而增大。電子玻纖、覆銅箔板(CCL)、印制電路板(PCB)是同一產業(yè)鏈上三個緊密相連、唇齒相依的上下游產品。近年來，電子信息技術的繁榮，拉動了電子玻纖市場需求的逐年增長。同時，伴隨著全球電子信息產業(yè)的迅猛發(fā)展，微電子行業(yè)不斷追求高頻化、高保密、高保真和輕量化，這就要求CCL強度更高，介電常數和介電損耗更低。而CCL主要由成型用的樹脂和起增強作用的玻纖兩部分組成。因而，作為CCL關鍵基礎材料的電子玻璃纖維性能好壞，也就直接影響著CCL乃至PCB的性能。目前國內外普遍應用的電子級玻璃纖維主要是E玻璃纖維，其組成為52 56%的 SiO2,12 16% 的 Al2O3, 5 10% 的 B2O3,16 25% 的 CaO, 0 5· 0% 的 MgO, 3 5% 的 Na20+K20，E 玻璃纖維具有可加工性好、耐水性好、價格低等優(yōu)點，但其介電常數偏高，為6. 7左右，并且介電損耗也較大，大于10_3，難以滿足PCB高密度化和信息高速處理化的要求。為了降低玻璃纖維介電常數，人們后來又開發(fā)出了 D玻璃纖維，其基本組成為 72 76%的SiO2,0^5%的Al2O3, 20 25%Β203，3 5%的Na20+K20。D玻璃纖維的介電常數為4. I 左右，介電損耗為8 X 10_4左右，介電性能優(yōu)異。但是D玻璃纖維也存在一些缺點(1)相對于E玻璃纖維來說，D玻璃纖維具有較高含量的SiO2,導致D玻璃纖維增強層壓板硬度高、 鉆孔性能差，不利于后續(xù)加工；(2) D玻璃纖維的玻璃熔化溫度高，熔融性差，很容易產生脈紋和氣泡，導致產生拉絲作業(yè)困難，在紡絲工藝中玻璃纖維斷絲多等問題，因此生產性和作業(yè)性都很差，生產成本很高，不易大規(guī)模生產；(3) D玻璃纖維耐水性較差，容易引起纖維與樹脂的剝離。為了改進D玻璃的缺點，研究人員又做了許多努力。美國專利US6309990公開了另一種新的低介電玻璃纖維，其成分主要包括 Si0250-60%, B20320-30%, Al20310_20%, CaOO-5%, MgOO-5%，K20+Na20+Li200_0· 5%, TiO2O. 5-5% 該玻璃的介電常數為4. 2-4.8，介電正切為5-9X10—4 (IMHz頻率下)，成型溫度為1300-1360°C。該低介電玻纖具有與D玻璃較為接近的介電常數和介電正切，熱膨脹系數也幾乎相同，而耐水性更好，成型溫度更低，生產成本和生產難度比D玻璃有了明顯改善。申請?zhí)枮?2810477. 3的中國專利文獻公開了一種低介電常數玻璃纖維，其典型組成為53% 的 SiO2'15. 8% 的 Al2O3'19. 6% 的 Β203、0· 5% 的 Na20+K20、5. 3% 的 CaO,3. 9% 的 MgO和I. 2%P205,該玻璃纖維為了改善作業(yè)性能，添加了容易腐蝕窯爐的P2O5,對窯爐質量要求較高。申請?zhí)枮?00480006750. 4的中國專利文獻公開了一種低介電玻璃纖維，其成分主要包括Si0250-60%, B20316-25%，Al20310_19%, Ca00-10%，Mg00-10%，K20+Na20+Li20<2%, Ti020-3%, ZrO2O. 5-1. 5%。該玻璃的介電常數約為4. 6，介電正切約為10Χ1(Γ4 (IMHz頻率下)，成型溫度不超過1350°C。該專利技術的特點在于玻璃中加入了一定量的ZrO2，從而獲得了較寬的成型區(qū)間和生產效率。申請?zhí)枮?00780046066.2的中國專利文獻公開了一種應用于電子的低介電玻璃纖維，該玻璃組合物包含Si0260-68%, B2037-13%, Al2039_15%，CaOO-4%, Mg08_15%， K20+Na20+Li200-2%, Ti020_2%。該玻璃的介電常數為5. 4_6，介電正切約為12X 10_4 (IMHz 頻率下)，成型溫度小于1370°C。該專利技術的目的是希望降低生產成本，因而大幅減小了 B2O3 含量，但很顯然，這種調整也明顯影響到了玻璃纖維的介電性能。申請?zhí)枮?00780048402. 7的中國專利文獻公開了一種低介電常數玻璃纖維，其組成如下52飛0%的Si02、lf 16%的Α1203、2(Γ30%的Β203、4 8%的CaO，這種玻璃纖維的介電常數為4. 5 5，介電損耗< 5X 10_4。但由于其CaO含量較高,而且不含其它組分，這會導致該玻璃纖維成型時析晶傾向大大增加，難以得到小直徑纖維。申請?zhí)枮镃N200610166224. 5的中國專利文獻公開了一種低介電常數玻璃纖維， 其組成為50 60% 的 SiO2,6^9. 5% 的 Α1203、30· 5 35% 的 Β203、0 5% 的 CaO,0^5% 的 Zn。、 O. 5 5%的TiO20這種玻璃纖維的介電常數為3. 9-4. 4，介電損耗為4X10^8. 5Χ 10_4，但該玻璃纖維的B2O3含量非常高，而B2O3容易揮發(fā)，這不僅污染環(huán)境，同時容易導致成分波動大， 對窯爐腐蝕也會增加，另外，該玻璃纖維強度不夠，且容易析晶，耐水性也較差。對于低介電常數玻璃纖維，多數的研究人員注意力集中在減小其介電常數、降低其成型難度方面，但隨著現代電子產品不斷追求超輕超薄，印刷電路板(PCB)對本身強度的要求也越來越高。如果增強用的玻璃纖維力學性能不夠，當CCL越來越小、越來越薄時，PCB 的強度肯定就無法保證，最終也會影響電子產品的使用壽命。因此，對于低介電常數玻璃纖維而言，不僅要求其介電常數和介電損耗要盡量低，同時其力學性能也必須能滿足實際需要。
技術實現思路
本專利技術解決現有技術中低介電玻璃纖維力學性能不夠的問題，目的在于提供一種低介電常數玻璃纖維，它具有接近于D玻璃的介電性能，其介電常數不超過4. 5，介電損耗小于O. 001 ;同時其彈性模量大于75GPa。本專利技術的目的是這樣實現的本專利技術提供了一種用于制備玻璃纖維的組合物，主要由下述重量百分含量的物質組成Si0260 . 4 65%、Al20310 14%、B20322 26% 和 Li2O O. 5 2%。優(yōu)選地，所述組合物主要由下述重量百分含量的物質組成Si0260 . 6飛3. 2%、 Al2O3I I 13. 2%、Β20324· 2 26% 和 Li2本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于制備玻璃纖維的組合物，主要由下述重量百分含量的物質組成：SiO260.4~65%、Al2O310~14%、B2O322~26%和Li2O?0.5~2%。

【技術特征摘要】
1.一種用于制備玻璃纖維的組合物，主要由下述重量百分含量的物質組成Si0260. 4 65%、A120310 14%、B20322 26% 和 Li2O 0. 5 2%。2.根據權利要求I所述的組合物，其特征在于所述組合物主要由下述重量百分含量的物質組成Si0260. 6 63. 2%、Al2O3II 13. 2%、B20324. 2 26% 和 Li2O 0. 5 I. 5%。3.根據權利要求I所述的組合物，其特征在于所述組合物還包括重量百分比含量在2% 以下的 CaO、MgO、ZnO、Ti02、Fe2O3、ZrO2、Na2O 或 K2O。4.根據權利要求1-3中任一所述的組合物，其特征在于所述組合物為如下(I)-(7)中任一所示 (1)所述組合物由下述重量百分含量的物質組成Si0262%、Al20312.3%、B20324. 2%和Li2O 1%，余量為雜質； (2)所述組合物由下述重量百分含量的物質組成Si0260.4...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：韓利雄，杜迅，姚遠，何建明，陳德全，魏澤聰，彭文杰，
申請(專利權)人：重慶國際復合材料有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：