一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物及其应用。本发明专利技术的高频工况用低介电玻璃纤维组合物，包括如下质量含量的组分：SiO254.0

【技术实现步骤摘要】
一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物及其应用


[0001]本专利技术涉及玻璃
，尤其是涉及一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物及其应用。

技术介绍

[0002]高频率具有不可比拟的商业价值，因为有更宽的可用带宽。随着通信技术不断向着高频波段发展(信号传输和接收频率从1GHz量级扩展到10GHz量级，甚至高达几十G至100GHz)，传统覆铜层压板(CCL)、印刷电路板(PCB)因其介电性能无法满足在高频信号的高速、低损耗传输而面临淘汰。
[0003]电磁波信号在介质中的传输速度与介质介电常数的关系如式(1)所示：
[0004][0005]式(1)中：v为传输速度；K1为常数；C为光速；ε为介电常数。从式(1)可知，介质中信号的传输速度与介电常数成反比。
[0006]介电常数除了直接影响信号的传输速度以外，还在很大程度上决定特性阻抗，在微带线结构中，其可以表示为式(2)：
[0007][0008]式(2)中：Z0为印制导线的特性阻抗；ε为基板的介电常数；h为印制导线与基准面之间的介质厚度；w为印制导线的宽度；t为印制导线的厚度。在高速电路中需要高的特性阻抗值，可以看出，基板介电常数值越小，特性阻抗就越大。
[0009]电磁波信号在基板内的传输过程中会产生损耗，其中包括信号损耗与功率损耗，统称为信号的介质损耗α
D
。α
D
的大小与介质介电常数与介电损耗正切角的变化有关，其关系如式(3)所示：
[0010]α
D
＝90.9fε
1/2
tanδ
ꢀꢀꢀ
(3)
[0011]式(3)中：α
D
为介质损耗；f为电磁波频率，ε为介电常数。式(3)显示了介质损耗正切tanδ(或者简称为介电损耗D
f
)和介电常数的值越大，介质的介质损耗α
D
也越高。介电损耗越低，代表信号在介质中传送的完整性越好。随着高速互联链路信号传输速率的不断提高，作为器件和信号传输的载体，印制电路板(PCB)的信号完整性对通信系统的电气性能影响越来越突出。尤其是随着10G和25G+产品的大规模商用，对PCB插入损耗(Insertion Loss)的监控是高速产品研发和量产过程中管控的重要指标。目前市场上低频中频工况用的的高速材料等级也是依照介电损耗(Df)的大小来划分的。不同的基板材料按照基材的介质损耗大小分为常规损耗(Standard Loss)、中损耗(Mid Loss)、低损耗(Low Loss)、极低损耗(Very Low Loss)、超低损耗(Ultra
‑
Low Loss)五个传输信号损失对应等级。玻璃纤维作为CCL、PCB板中最主要的增强材料之一，其性能将对板材的介电性能造成非常大的影响，因此开发适应于高频工况的CCL、PCB板用的低介电常数、低介电损耗的玻璃纤维对于我国的电
子信息产业的高质量发展具有深远意义。
[0012]随着电子设备对电磁波接收和传输频率的增加，与这些设备中使用材料的介电常数、吸收损耗相关的技术规范和要求随之变得更加严苛。已知某些材料如石英玻璃、D玻璃、B2O3‑
P2O5‑
SiO2无碱玻璃等在频率10GHz以上时具有较小的介电常数，较低的损耗正切角，然而这些材料中SiO2含量普遍较高，导致其在高温熔融状态下的粘度过高，澄清效果不佳，玻璃液中的气泡难以逸出；同时，超过1400℃的玻璃纤维拉丝温度严重影响了拉丝漏板的工作寿命与玻璃纤维的生产效率，而且在拉丝过程中易产生气泡或条纹，并造成断丝。目前，虽然已有的专利技术组成获得了改善的熔融及拉丝工艺性能，但频率在10GHz及以上时，玻璃纤维仍具有相对较高的介电常数(大于4.5)和相对较高的介电损耗(大于2.0
×
10
‑3)，因此，对于高频工况下要求具有较高电子元件密度和较高处理速度的CCL、PCB板而言是难以胜任的。
[0013]鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0014]本专利技术的目的在于提供一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物及其应用，该高频工况用低介电玻璃纤维组合物兼具良好的可加工性和优异的介电性能。
[0015]本专利技术提供一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物，包括如下质量含量的组分：SiO
2 54.0
‑
60.0％，Al2O
3 9.0
‑
12.0％，B2O
3 20.0
‑
23.0％，RO 6.0
‑
9.6％，TiO
2 1.0
‑
2.0％，Li2O 0.08
‑
0.12％和F
2 0.5
‑
1.2％；其中，RO包括CaO 1.1
‑
2.1％，SrO 0.0
‑
3.0％，BaO 0.0
‑
4.0％和ZnO 3.2
‑
4.5％。
[0016]优选地，本专利技术的高频工况用低介电玻璃纤维组合物，包括如下质量含量的组分：SiO
2 55.5
‑
60.0％，Al2O
3 9.0
‑
11.1％，B2O
3 20.2
‑
22.8％，RO 6.2
‑
9.6％，TiO
2 1.2
‑
2.0％，Li2O 0.1％和F
2 0.8
‑
1.0％；其中，RO包括CaO 1.1
‑
2.1％，SrO 0.0
‑
3.0％，BaO 0.0
‑
4.0％和ZnO 3.2
‑
4.5％。
[0017]进一步地，RO包括CaO 1.1
‑
2.1％，SrO 1.5
‑
3.0％和ZnO 3.2
‑
4.5％；或者，RO包括CaO 1.1
‑
2.1％，BaO 3.5
‑
4.0％和ZnO 3.2
‑
4.5％。
[0018]本专利技术的高频工况用低介电玻璃纤维组合物，各组分的质量含量满足如下关系：
[0019][0020]本专利技术的高频工况用低介电玻璃纤维组合物，其结构中含有的非桥氧NBO和桥氧BO的量满足如下关系：
[0021][0022]进一步地，本专利技术的高频工况用低介电玻璃纤维组合物，其在1000泊时对应的玻璃粘度<1375℃。
[0023]在多元玻璃组成体系中，影响玻璃纤维介电性能的主要因素包括组成、结构、温度、频率等，这些因素对介电常数的影响主要通过影响玻璃内部质点的极化来实现。玻璃宏观介电常数与其微观结构的极化特性的关系可用克劳修斯
‑
莫索蒂方程表示，即如下式(4)：
[0024][0025]式(4)中，ε为相对介电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物，其特征在于，包括如下质量含量的组分：SiO
2 54.0
‑
60.0％，Al2O
3 9.0
‑
12.0％，B2O
3 20.0
‑
23.0％，RO 6.0
‑
9.6％，TiO
2 1.0
‑
2.0％，Li2O 0.08
‑
0.12％和F
2 0.5
‑
1.2％；其中，RO包括CaO 1.1
‑
2.1％，SrO 0.0
‑
3.0％，BaO 0.0
‑
4.0％和ZnO 3.2
‑
4.5％。2.根据权利要求1所述的高频工况用低介电玻璃纤维组合物，其特征在于，包括如下质量含量的组分：SiO
2 55.5
‑
60.0％，Al2O
3 9.0
‑
11.1％，B2O320.2
‑
22.8％，RO 6.2
‑
9.6％，TiO
2 1.2
‑
2.0％，Li2O 0.1％和F
2 0.8
‑
1.0％；其中，RO包括CaO 1.1
‑
2.1％，SrO 0.0
‑
3.0％，BaO 0.0
‑
4.0％和ZnO 3.2
‑
4.5％；优选地，RO包括CaO 1.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄建国，宁祥春，
申请(专利权)人：华东理工大学，
类型：发明
国别省市：