【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及玻璃纤维，尤其是涉及一种高频高速基板用玻璃纤维组合物及其应用。
技术介绍
1、物联网(iot)和第五代(5g)、第六代移动通信技术(6g技术)的飞速发展，对高频通信覆铜板(pcb)的性能提出了更高要求。大规模数据处理及数据传输的速度越来越高，信号处理及传输的频率越来越高，电子信息系统向高频高速方向不断发展，市场上新一代高速路由器、高速交换器和通讯基站、高端服务器等对于高频高速线路的覆铜板具有很大需求。要制备一块性能优良的pcb板，除了需要基材厚度薄，可加工性能好，尽可能低的热膨胀系数外，从能耗要求到信号接收等方面都需要更低的介电常数和更低的介电损耗。因此，玻璃纤维作为pcb的增强材料，其介电常数及介电损耗也需尽可能低。
2、中国专利技术专利zl 202210423804.7提供了一种高频工况用低介电玻璃纤维组合物及其应用，包括如下质量含量的组分：sio254.0-60.0％，al2o39.0-12.0％，b2o3 20.0-23.0％，ro 6.0-9.6％，tio2 1.0-2.0％，li2o 0.08-0.12％和f2 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％。该专利技术的高频工况用低介电玻璃纤维组合物本专利技术的玻璃纤维组合物的拉丝温度低，兼具良好的可加工性和优异的介电性能，在高频工况下具有低介电常数和低介电损耗，其在10g测试频率下的介电常数<4.42，介电损耗正切值<0.00165。>
3、需要注意的是，玻璃介电损耗与电磁波频率之间存在复杂的关系。一般而言，在低频范围内，玻璃的介电损耗正切相对较低，而在高频范围内，介电损耗正切会明显增加，因此，随着太赫兹(0.1-10thz)通信技术的出现，材料介电常数和介电损耗需要进一步降低。本专利技术是对中国专利技术专利zl 202210423804.7的进一步延伸，目的是进一步降低玻璃的高频介电常数和介电损耗正切值。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种高频高速基板用玻璃纤维组合物及其应用，能够解决上述技术问题。
2、本专利技术提供一种高频高速基板用玻璃纤维组合物，包括如下质量含量的组分：sio2 51.0％-57.0％，al2o3 3.0％-8.0％，b2o3 25.0％-32.0％，ro 3.0％-7.0％，la2o30.9％-1.5％，y2o3 0-1.5％，tio2 1.0％-2.0％，f2 2.0％-3.0％以及玻璃熔体澄清剂0.5-1.0％；其中，ro包括cao 0.2％-1.0％，mgo0-0.8％，sro 0.5％-3.2％，bao 0-1.5％，zno0-3.2％，bao和zno的含量不同时为0；
3、高频高速基板用玻璃纤维组合物熔化为均质玻璃后，其结构中含有的非桥氧nbo和桥氧bo的量满足如下关系：
4、
5、优选地，包括如下质量含量的组分：sio2 52.0％-54.5％，al2o35.0％-8.0％，b2o326.5％-31.5％，ro 3.5％-5.5％，la2o3 0.9％-1.5％，y2o30-1.5％，tio2 1.0％-2.0％，f22.0％-3.0％以及玻璃熔体澄清剂0.3％-1.0％；其中，ro包括cao 0.5％-1.0％，mgo 0-0.5％，sro 1.0％-3.0％，bao 0-1.0％，zno 0-3.0％，bao和zno的含量不同时为0。
6、优选地，其熔融过程中在1000泊时对应的拉丝温度≤1438℃。
7、在低介电多元玻璃组成体系中，存在着电导损耗、松弛损耗、电离损耗、结构损耗。当玻璃样品处在室温与高频环境下，主要的介质损耗形式为结构损耗，其大小与玻璃内部网络结构的紧密程度有关。玻璃网络中o2-离子主要以桥氧(bo)、非桥氧(nbo)以及自由氧三种形态存在于玻璃网络结构中，玻璃网络中非桥氧含量越低，网络完整性越好，则介电损耗越小；反之，当玻璃网络越疏松，完整性越差，缺陷越多时，玻璃的介电损耗越大。以此调控减少玻璃结构中非桥氧的含量，可以有效降低其介电损耗正切值。
8、本专利技术的玻璃纤维组合物通常由以下多种氧化物组成，包括二氧化硅(sio2)、氧化硼(b2o3)、氧化铝(al2o3)、氧化钙(cao)、氧化锶(sro)、氧化镁(mgo)、氧化钡(bao)、氧化锌(zno)、氧化钛(tio2)、氧化镧(la2o3)、氧化钇(y2o3)及f2。在不脱离本专利技术的实质范围内，可包含下文所述的附加氧化物。本专利技术的玻璃纤维优选在室温下，频率为10ghz时具有小于4.2的介电常数及小于等于0.0013的介电损耗正切。本玻璃组合物由于其拉丝温度和液相线温度之间存在正差(δt3)，因此具有形成连续纤维化的能力。
9、除非另有说明，本说明书和权利要求书中使用的术语及测试方法如下：
10、“介电常数(dk)”代表介质在电场中储存电能的能力。电介质在电场作用下单位时间消耗的电能称为“介电损耗(df)或介电损耗正切”。本专利技术使用网络分析仪来测量谐振频率和谐振腔体夹具的q值，在测试开始时是空白设置，随后加载被测样品，当已知样品的体积和谐振腔的其他参数时，通过这些测量来计算介电常数dk和介电损耗df。
11、“液相线温度tliq”是指液态玻璃熔体与其主晶相之间平衡的温度，在液相线以上的所有温度下，玻璃熔体中不含晶体，在低于液相线的温度下，熔体中可能会形成晶体。因此，液相线温度提供了一个较低的温度极限，在该温度之上，玻璃可以连续纤维化。其测定方法为：将尺寸为10*10*10mm待测玻璃样品放入已经升温至800-1300℃的梯度炉内，热处理8小时，然后取出冷却至室温，得到冷却玻璃。用偏光显微镜观察冷却玻璃内部的析晶情况：若冷却玻璃内部距其表面2毫米以内的范围中存在析晶，则判定该熔融处理的温度低于待测玻璃样品的液相线温度；若冷却玻璃内部不存在析晶，则判定该熔融处理的温度高于待测玻璃样品的液相线温度；若冷却玻璃内部距其表面2毫米以内的范围中不存在析晶，而冷却玻璃内部距其表面2毫米以外的范围中存在析晶，则将梯度炉内该位置的温度作为待测玻璃样品的液相线温度tliq。
12、术语“拉丝温度”或“t3温度”指玻璃粘度等于1000泊时对应的温度。玻璃的拉丝温度和液相线温度之间的差异大，代表着提供了更宽的纤维成型工艺窗口，在玻璃纤维形成过程中的工艺灵活性越大，熔融和纤维化过程中玻璃熔体发生析晶(结晶)的可能性越小。
13、高温粘度测试：采用美国brookfield旋转高温粘度仪。将待测玻璃破碎成适当粒度后，称取100克，置于铂坩埚内，然后将铂坩埚置于高温加热炉内，调整铂转子的位置于铂坩埚中心，开始按程序加热，温度升至高温后保温一段时间，按程序降温，每到设定温度时记录转子的扭矩，并转化成此温度下对应的玻璃粘度值。
14、术语“桥氧与非桥氧”：玻璃结构中的o2-离子主要以桥氧(bo)、非桥氧(本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高频高速基板用玻璃纤维组合物，其特征在于，包括如下质量含量的组分：SiO251.0％-57.0％，Al2O3 3.0％-8.0％，B2O3 25.0％-32.0％，RO 3.0％-7.0％，La2O3 0.9％-1.5％，Y2O3 0-1.5％，TiO2 1.0％-2.0％，F2 2.0％-3.0％以及玻璃熔体澄清剂0.3％-1.0％；其中，RO包括CaO 0.2％-1.0％，MgO0-0.8％，SrO 0.5％-3.2％，BaO 0-1.5％，ZnO0-3.2％，BaO和ZnO的含量不同时为0；
2.根据权利要求1所述的高频高速基板用玻璃纤维组合物，其特征在于，包括如下质量含量的组分：SiO2 52.0％-54.5％，Al2O3 5.0％-8.0％，B2O326.5％-31.5％，RO 3.5％-5.5％，La2O3 0.9％-1.5％，Y2O3 0-1.5％，TiO21.0％-2.0％，F2 2.0％-3.0％以及玻璃熔体澄清剂0.5-1.0％；其中，RO包括CaO 0.5％-1.0％，MgO 0-0.5％，SrO 1.0％-3.0％，BaO 0-1.0％
3.根据权利要求1所述的高频高速基板用玻璃纤维组合物，其特征在于，其熔融过程中在1000泊时对应的拉丝温度≤1438℃。
4.一种高频高速基板用玻璃纤维，其特征在于，通过权利要求1所述的高频高速基板用玻璃纤维组合物制成。
5.根据权利要求4所述的高频高速基板用玻璃纤维，其特征在于，其在10G测试频率下的介电损耗<0.0013。
6.根据权利要求4所述的高频高速基板用玻璃纤维，其特征在于，其在10G测试频率下的介电常数<4.2。
7.根据权利要求4-6任一所述的高频高速基板用玻璃纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：向玻璃熔窑内提供高频高速基板用玻璃纤维组合物，将高频高速基板用玻璃纤维组合物加热至超过液相线温度，连续地将熔融玻璃纤维化，制得高频高速基板用玻璃纤维。
8.根据权利要求7所述的高频高速基板用玻璃纤维的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将高频高速基板用玻璃纤维组合物经过窑炉熔融澄清均化，然后在1378-1438℃的温度下从Pt漏板流出，利用拉丝机将漏板流出的玻璃液高速拉伸成丝，并卷绕成型，制得高频高速基板用玻璃纤维。
9.权利要求1-3所述的高频高速基板用玻璃纤维组合物在制备通讯用印刷电路板或层压板中的应用。
10.权利要求4-6所述的高频高速基板用玻璃纤维在制备通讯用印刷电路板或层压板中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高频高速基板用玻璃纤维组合物，其特征在于，包括如下质量含量的组分：sio251.0％-57.0％，al2o3 3.0％-8.0％，b2o3 25.0％-32.0％，ro 3.0％-7.0％，la2o3 0.9％-1.5％，y2o3 0-1.5％，tio2 1.0％-2.0％，f2 2.0％-3.0％以及玻璃熔体澄清剂0.3％-1.0％；其中，ro包括cao 0.2％-1.0％，mgo0-0.8％，sro 0.5％-3.2％，bao 0-1.5％，zno0-3.2％，bao和zno的含量不同时为0；
2.根据权利要求1所述的高频高速基板用玻璃纤维组合物，其特征在于，包括如下质量含量的组分：sio2 52.0％-54.5％，al2o3 5.0％-8.0％，b2o326.5％-31.5％，ro 3.5％-5.5％，la2o3 0.9％-1.5％，y2o3 0-1.5％，tio21.0％-2.0％，f2 2.0％-3.0％以及玻璃熔体澄清剂0.5-1.0％；其中，ro包括cao 0.5％-1.0％，mgo 0-0.5％，sro 1.0％-3.0％，bao 0-1.0％，zno 0-3.0％，bao和zno的含量不同时为0。
3.根据权利要求1所述的高频高速基板用玻璃纤维组合物，其特征在于，其熔融过程中在...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄建国，宁祥春，季嘉晨，
申请(专利权)人：河南光远新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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