中空玻璃微球及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种中空玻璃微球及其制备方法和应用，所述中空玻璃微球包括本体和设于所述本体内部的密闭空腔，以质量百分数计，所述本体的原料包括45％‑80％的二氧化硅、6％‑15％的氧化铝、10％‑35％的氧化硼、0.1％‑15％的氧化钙、0.1％‑7％的氧化镁以及2％‑10％的二氧化钛。本发明专利技术通过对本体的原料的组成及其质量百分数的控制，可以得到结构稳定、介电性能优异的中空玻璃微球，应用于电路基板时，可以获得Dk和Df更低且更稳定的电路基板。

【技术实现步骤摘要】
中空玻璃微球及其制备方法和应用
本专利技术涉及电子工业
，特别是涉及中空玻璃微球及其制备方法和应用。
技术介绍
在电路基板中，通常使用介电填料来控制介电性能和力学性能。尤其是，在期望低介电常数的情况下，通常使用中空玻璃微球作为介电填料。但是，随着5G等技术的发展，传统的中空玻璃微球的介电常数已经无法进一步满足电路基板对更低介电常数性能的需求。
技术实现思路
基于此，有必要针对上述问题，提供一种介电性能优异、结构稳定的中空玻璃微球及其制备方法和应用。一种中空玻璃微球，包括本体和设于所述本体内部的密闭空腔，以质量百分数计，所述本体的原料包括45％-80％的二氧化硅、6％-15％的氧化铝、10％-35％的氧化硼、0.1％-15％的氧化钙、0.1％-7％的氧化镁以及2％-10％的二氧化钛。在其中一个实施例中，所述密闭空腔中的气体为非极性气体。在其中一个实施例中，所述气体包括氮气、氧气、二氧化碳、氩气、氦气中的至少一种。在其中一个实施例中，以体积百分数计，所述本体的体积为所述中空玻璃微球的体积的10％-35％。本专利技术的中空玻璃微球中，第一，本体的原料中没有使用二元金属氧化物，可以避免二元金属氧化物中的金属离子对中空玻璃微球的Dk和Df产生不利影响；第二，使用特定比例的氧化铝和二氧化钛配合，促进中空玻璃微球的形成并且抑制中空玻璃微球分相，并且控制原料中各组份的质量百分数，使其相互协同，保证二氧化钛在本体中形成四面体型；第三，使用氧化钙和氧化镁协同在中空玻璃微球成型时提供游离氧，调节中空玻璃微球中硼和铝的配位数；从而，通过本体的原料的组成及其质量百分数的控制，以及密闭空腔中气体的控制，可以形成结构稳定、介电性能更优异的中空玻璃微球，中空玻璃微球的密度为0.27g/m3-0.89g/m3。一种中空玻璃微球的制备方法，包括：以质量百分数计，称取45％-80％的二氧化硅、5％-15％的氧化铝、10％-35％的氧化硼、0.1％-15％的氧化钙、0.1％-7％的氧化镁以及2％-10％的二氧化钛，组成混合粉料；于非极性气体氛围中，所述混合粉料经过膨胀和保温定型后，冷却成型得到中空玻璃微球。在其中一个实施例中，所述混合粉料中还包括化学发泡剂，所述混合粉料中所述化学发泡剂的质量百分数为0.1％-8％。在其中一个实施例中，所述化学发泡剂包括碳酸盐化合物、硝酸盐化合物、肼、中的至少一种。在其中一个实施例中，所述混合粉料进行膨胀之前，还包括将所述混合粉料进行干燥，所述干燥的温度为300℃-650℃。在其中一个实施例中，所述膨胀的温度为1000℃-1500℃，所述保温定型的温度为700℃-1100℃。在其中一个实施例中，所述膨胀和所述保温定型均于非极性气体氛围中进行。本专利技术通过控制本体的原料的组成及其质量百分数，以及发泡剂的选择，就可以得到结构较稳定、介电性能较低的中空玻璃微球，方法简单，适用于工业化生产。一种预浸料组合物，所述预浸料组合物包括树脂和如上所述的中空玻璃微球。一种半固化片，包括增强材料以及附着于所述增强材料上的如上所述的预浸料组合物。一种电路基板，包括介电层和设于所述介电层至少一表面上的导电层，其中，所述介电层由如上所述的半固化片固化而成。本专利技术的电路基板中，由于使用了结构稳定、介电性能优异的中空玻璃微球，可以使电路基板具有更低且更稳定的Dk和Df。具体实施方式以下将对本专利技术提供的中空玻璃微球及其制备方法和应用作进一步说明。二氧化硅能够促进玻璃形成，且介电性能优异，其Dk约为4.5，但是，中空玻璃微球包括本体和设于所述本体内部的密闭空腔，仅采用二氧化硅并无法制备得到本体内部有密闭空腔的中空玻璃微球。所以，传统中空玻璃微球的本体的原料主要包括二氧化硅(SiO2)，还包括氧化硼(B2O3)、氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)、氧化锂(Li2O)、氧化钙(CaO)、氧化锌(ZnO)等。但是，申请人经过长期而深入的研究发现：第一，二元金属氧化物中的金属离子，如Li+、K+、Na+三种离子有较大的离子极化率，其在中空玻璃微球中会发生偶极矩改变的电子位移极化，使中空玻璃微球的Dk和Df大大提高，不利于进一步降低中空玻璃微球的Dk和Df。第二，B3+的离子极化率比Si4+的离子极化率小，因此，氧化硼的极化率小于二氧化硅的极化率，添加氧化硼有利于降低中空玻璃微球的Dk和Df。同时，B-O的键能也大于Si-O的键能，添加氧化硼还能提高中空玻璃微球的抗压强度。但是，氧化硼会导致玻璃分相。所以，为了得到中空玻璃微球，同时进一步降低中空玻璃微球的Dk和Df，以质量百分数计，本专利技术提供的中空玻璃微球中，所述本体的原料包括45％-80％的二氧化硅、6％-15％的氧化铝、10％-35％的氧化硼、0.1％-15％的氧化钙、0.1％-7％的氧化镁以及2％-10％的二氧化钛。进一步地，以质量百分数计，所述本体的原料包括50％-70％的二氧化硅、6％-10％的氧化铝、20％-35％的氧化硼、0.1％-8％的氧化钙、0.1％-3％的氧化镁以及2％-8％的二氧化钛。本专利技术所述本体的原料中，没有使用二元金属氧化物，可以避免二元金属氧化物中的金属离子对中空玻璃微球的Dk和Df产生不利影响。同时，为了促进中空玻璃微球的形成并且抑制中空玻璃微球分相，本专利技术使用了氧化铝和二氧化钛。但是，二氧化钛在本体中形成六面体时，即板钛型时，会提高中空玻璃微球的Dk和Df，也不利于降低中空玻璃微球的Dk和Df，所以，本专利技术进一步控制了原料中各成分的质量百分数，使其相互协同，保证二氧化钛在本体中形成四面体[TiO4]，即锐钛型或金红石型。另外，氧化钙作为网络外体氧化物，氧化镁作为网络中间体氧化物，均可以在中空玻璃微球成型时提供游离氧，调节中空玻璃微球中硼和铝的配位数。从而，通过本体的原料的组成及其质量百分数的控制，可以形成结构稳定、介电性能更低的中空玻璃微球。在中空玻璃微球中，密闭空腔中的气体也是影响中空玻璃微球的Dk和Df的重要因素。本专利技术中，所述密闭空腔中的气体为非极性气体，优选包括Dk为1.0的氮气、Dk为1.0的氧气、Dk为1.6的二氧化碳、Dk为1.0的氩气、Dk为1.0的氦气中的至少一种。进一步地，以体积百分数计，所述本体的体积为所述中空玻璃微球的体积的10％-35％，所述密闭空腔的体积为所述中空玻璃微球的体积的65％-90％。应予说明的是，所述本体内部的密闭空腔的数量可以为一个，也可以为两个以上，密闭空腔为两个以上时，所述本体的体积不变，仍然为所述中空玻璃微球的体积的10％-35％。因此，本专利技术通过控制中空玻璃微球的极化稳定性，可以获得结构稳定、介电性能更优异的中空玻璃微球，中空玻璃微球的密度为0.27g/m3-0.89g/m3。本专利技术还提供一种中空玻璃微球的制备方法，包括：S1，以质量百分数计，称取45％-80％的二氧化硅、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中空玻璃微球，包括本体和设于所述本体内部的密闭空腔，其特征在于，以质量百分数计，所述本体的原料包括45％-80％的二氧化硅、6％-15％的氧化铝、10％-35％的氧化硼、0.1％-15％的氧化钙、0.1％-7％的氧化镁以及2％-10％的二氧化钛。/n

【技术特征摘要】
1.一种中空玻璃微球，包括本体和设于所述本体内部的密闭空腔，其特征在于，以质量百分数计，所述本体的原料包括45％-80％的二氧化硅、6％-15％的氧化铝、10％-35％的氧化硼、0.1％-15％的氧化钙、0.1％-7％的氧化镁以及2％-10％的二氧化钛。


2.根据权利要求1所述的中空玻璃微球，其特征在于，所述密闭空腔中的气体为非极性气体。


3.根据权利要求2所述的中空玻璃微球，其特征在于，所述气体包括氮气、氧气、二氧化碳、氩气、氦气中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的中空玻璃微球，其特征在于，以体积百分数计，所述本体的体积为所述中空玻璃微球的体积的10％-35％。


5.一种中空玻璃微球的制备方法，其特征在于，包括：
以质量百分数计，称取45％-80％的二氧化硅、6％-15％的氧化铝、10％-35％的氧化硼、0.1％-15％的氧化钙、0.1％-7％的氧化镁以及2％-10％的二氧化钛，组成混合粉料；
于非极性气体氛围中，所述混合粉料经过膨胀和保温定型后，冷却成型得到中空玻璃微球。


6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩梦娜，方江魏，卢悦群，任英杰，董辉，
申请(专利权)人：浙江华正新材料股份有限公司，杭州华正新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33