JPH0825771B2 - ガラス組成物および回路用基板 - Google Patents
ガラス組成物および回路用基板Info
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- JPH0825771B2 JPH0825771B2 JP3143465A JP14346591A JPH0825771B2 JP H0825771 B2 JPH0825771 B2 JP H0825771B2 JP 3143465 A JP3143465 A JP 3143465A JP 14346591 A JP14346591 A JP 14346591A JP H0825771 B2 JPH0825771 B2 JP H0825771B2
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Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ガラス組成物および
回路用基板に関する。
回路用基板に関する。
【0002】
【従来の技術】高度情報化時代を迎え、情報伝送はより
高速化・高周波化の傾向にある。自動車電話やパーソナ
ル無線等の移動無線、衛星放送、衛星通信やCATV等
のニューメディアでは、機器のコンパクト化が推し進め
られており、これに伴い誘電体共振器等のマイクロ波用
回路素子に対しても小型化が強く望まれている。
高速化・高周波化の傾向にある。自動車電話やパーソナ
ル無線等の移動無線、衛星放送、衛星通信やCATV等
のニューメディアでは、機器のコンパクト化が推し進め
られており、これに伴い誘電体共振器等のマイクロ波用
回路素子に対しても小型化が強く望まれている。
【0003】マイクロ波用回路素子の大きさは、使用電
磁波の波長が基準となる。比誘電率εr の誘電体中を伝
播する電磁波の波長λは、真空中の伝播波長をλ0 とす
るとλ=λ0 /(εr )0.5 となる。したがって、素子
は、使用されるプリント回路用基板の誘電率が大きい
程、小型になる。また、基板の誘電率が大きいと、電磁
エネルギーが基板内に集中するため、電磁波の漏れが少
なく好都合でもある。
磁波の波長が基準となる。比誘電率εr の誘電体中を伝
播する電磁波の波長λは、真空中の伝播波長をλ0 とす
るとλ=λ0 /(εr )0.5 となる。したがって、素子
は、使用されるプリント回路用基板の誘電率が大きい
程、小型になる。また、基板の誘電率が大きいと、電磁
エネルギーが基板内に集中するため、電磁波の漏れが少
なく好都合でもある。
【0004】上記のプリント回路用基板として、樹脂を
ガラス組成物の繊維からなる補強材(以下、適宜「ガラ
ス製補強材」と言う)で補強してなる基板がある。この
プリント回路用基板は、アルミナ等のセラミック系基板
に比べ、価格や後加工(切断、孔開等)の点で優れる。
このプリント回路用基板の誘電率を高める方法として、
ポリフッ化ビニリデン(εr =13)やシアノ樹脂(ε
r =16〜20)など比誘電率の高い樹脂を用いる方法
があるが、この場合、誘電損失が大きく、高周波域では
誘電特性の安定性にも問題があり、特に高周波(特に1
00MHz以上)用としての適性に欠けるため、余り適切
な対策とは言えない。
ガラス組成物の繊維からなる補強材(以下、適宜「ガラ
ス製補強材」と言う)で補強してなる基板がある。この
プリント回路用基板は、アルミナ等のセラミック系基板
に比べ、価格や後加工(切断、孔開等)の点で優れる。
このプリント回路用基板の誘電率を高める方法として、
ポリフッ化ビニリデン(εr =13)やシアノ樹脂(ε
r =16〜20)など比誘電率の高い樹脂を用いる方法
があるが、この場合、誘電損失が大きく、高周波域では
誘電特性の安定性にも問題があり、特に高周波(特に1
00MHz以上)用としての適性に欠けるため、余り適切
な対策とは言えない。
【0005】また、高比誘電率無機粒子(例えば、Ti
O2 粒子、BaTiO3 粒子)を分散させた樹脂を用い
るという誘電率向上策もあるが、高比誘電率無機粒子の
不均一分散により基板面に比誘電率の不均一が生じると
いう問題があったり、粒子・樹脂界面の現出は長期信頼
性の面で好ましくないため、やはり適切な対策とはいえ
ない。
O2 粒子、BaTiO3 粒子)を分散させた樹脂を用い
るという誘電率向上策もあるが、高比誘電率無機粒子の
不均一分散により基板面に比誘電率の不均一が生じると
いう問題があったり、粒子・樹脂界面の現出は長期信頼
性の面で好ましくないため、やはり適切な対策とはいえ
ない。
【0006】上記以外に、ガラス製補強材(例えば、ガ
ラスクロス)に高比誘電率のものを用いる誘電率向上策
がある。通常の補強材用のガラスクロスは、Eガラスと
呼ばれるSiO2 −Al2 O3 −CaO系ガラス組成物
の繊維からなる。このEガラスは、より具体的には、S
iO2 :50〜60重量%、Al2 O3 :13〜16重
量%、B2 O3 :5〜9重量%、MgO:0〜6重量
%、CaO:15〜25重量%、Na2 O+K2 O:0
〜1重量%、F:0〜1重量%という組成を有してお
り、比誘電率は6〜7程度であって、比誘電率はそれほ
ど高くない。
ラスクロス)に高比誘電率のものを用いる誘電率向上策
がある。通常の補強材用のガラスクロスは、Eガラスと
呼ばれるSiO2 −Al2 O3 −CaO系ガラス組成物
の繊維からなる。このEガラスは、より具体的には、S
iO2 :50〜60重量%、Al2 O3 :13〜16重
量%、B2 O3 :5〜9重量%、MgO:0〜6重量
%、CaO:15〜25重量%、Na2 O+K2 O:0
〜1重量%、F:0〜1重量%という組成を有してお
り、比誘電率は6〜7程度であって、比誘電率はそれほ
ど高くない。
【0007】高比誘電率のガラス組成物としては、Pb
Oを多量に含有する鉛系ガラス組成物がある。例えば、
PbO:72重量%、SiO2:26重量%、B2O
3:1.5重量%、K2O:0.5重量%の組成の鉛系
ガラス組成物は、13.0の比誘電率を有する。しか
し、鉛系ガラス組成物の場合、繊維化(直径7〜9μ
m)が難しいという問題がある。ガラス溶融時にPbO
の蒸発が激しくて不均質になって紡糸工程で糸切れが多
発するのである。また、鉛系ガラス組成物の場合、補強
として非常に適切なガラスクロス化が困難であるという
問題がある。ガラスクロスの製造の場合には、一次バイ
ンダーを除去するための熱処理工程があるが、鉛系ガラ
ス組成物は歪み点が低く劣化し易いため十分な処理を施
すことが難しい。一次バインダーの除去処理が十分でな
いガラスクロスは基板の長期信頼低下の原因となる。そ
れに、鉛系ガラス組成物の場合、鉛が有毒であるため取
扱が容易でないという問題もあるし、100MHz以上
の高周波域での誘電損失(tanδ)が大きいという問
題もある。
Oを多量に含有する鉛系ガラス組成物がある。例えば、
PbO:72重量%、SiO2:26重量%、B2O
3:1.5重量%、K2O:0.5重量%の組成の鉛系
ガラス組成物は、13.0の比誘電率を有する。しか
し、鉛系ガラス組成物の場合、繊維化(直径7〜9μ
m)が難しいという問題がある。ガラス溶融時にPbO
の蒸発が激しくて不均質になって紡糸工程で糸切れが多
発するのである。また、鉛系ガラス組成物の場合、補強
として非常に適切なガラスクロス化が困難であるという
問題がある。ガラスクロスの製造の場合には、一次バイ
ンダーを除去するための熱処理工程があるが、鉛系ガラ
ス組成物は歪み点が低く劣化し易いため十分な処理を施
すことが難しい。一次バインダーの除去処理が十分でな
いガラスクロスは基板の長期信頼低下の原因となる。そ
れに、鉛系ガラス組成物の場合、鉛が有毒であるため取
扱が容易でないという問題もあるし、100MHz以上
の高周波域での誘電損失(tanδ)が大きいという問
題もある。
【0008】また、プリント回路用基板の補強材として
用いるガラスは、化学的耐久性も必要である。というの
は、プリント回路用基板に回路を形成する際に様々な化
学処理を経るが、この処理で補強材が損傷を受けないこ
とが必要だからである。
用いるガラスは、化学的耐久性も必要である。というの
は、プリント回路用基板に回路を形成する際に様々な化
学処理を経るが、この処理で補強材が損傷を受けないこ
とが必要だからである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑み、良好な繊維化適性があって高周波域にも優れた
誘電特性を有し、化学的耐久性に富むガラス組成物を提
供することを第1の課題とし、高周波域でも優れた誘電
特性を有し長期信頼性の高い回路用基板を提供すること
を第2の課題とする。
に鑑み、良好な繊維化適性があって高周波域にも優れた
誘電特性を有し、化学的耐久性に富むガラス組成物を提
供することを第1の課題とし、高周波域でも優れた誘電
特性を有し長期信頼性の高い回路用基板を提供すること
を第2の課題とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、発明者らは、SiO2 −BaO−TiO2 −ZrO
2 系ガラス組成物に着目した。このガラス組成物は非鉛
系であって誘電特性が良好であるし、化学的耐久性(耐
酸性、耐アルカリ性、耐水性)に富むからである。しか
しながら、失透温度が高くて繊維化が難しいという問題
がある。ガラス繊維を得る場合、200〜800個の小
穴を底にあけたブッシングと呼ばれる白金製ポットの前
記小穴から融液を引き出し繊維を得るのであるが、失透
温度が高いとブッシングの底に失透による結晶が生じて
融液流出が妨げられ糸切れが起こる。普通、ブッシング
底部の温度と繊維の巻き取り速度の制御により、失透を
抑えながらガラス繊維を得るのであるが、失透温度が融
液粘度が102.5 ポアズ(316ポアズ)となる温度を
越えると制御し切れないのである。
め、発明者らは、SiO2 −BaO−TiO2 −ZrO
2 系ガラス組成物に着目した。このガラス組成物は非鉛
系であって誘電特性が良好であるし、化学的耐久性(耐
酸性、耐アルカリ性、耐水性)に富むからである。しか
しながら、失透温度が高くて繊維化が難しいという問題
がある。ガラス繊維を得る場合、200〜800個の小
穴を底にあけたブッシングと呼ばれる白金製ポットの前
記小穴から融液を引き出し繊維を得るのであるが、失透
温度が高いとブッシングの底に失透による結晶が生じて
融液流出が妨げられ糸切れが起こる。普通、ブッシング
底部の温度と繊維の巻き取り速度の制御により、失透を
抑えながらガラス繊維を得るのであるが、失透温度が融
液粘度が102.5 ポアズ(316ポアズ)となる温度を
越えると制御し切れないのである。
【0011】そこで、発明者らは、必要な誘電特性や化
学的耐久性を確保しつつ繊維化適性をもたせる方途を求
めて鋭意検討を続け、前記のSiO2 −BaO−TiO
2 −ZrO2 系ガラス組成物に適当量のNbO5/2 を添
加することが、失透温度が融液粘度が102.5 ポアズ
(316ポアズ)となる温度を越えないようにすること
に有効であるという知見を得ることができた。
学的耐久性を確保しつつ繊維化適性をもたせる方途を求
めて鋭意検討を続け、前記のSiO2 −BaO−TiO
2 −ZrO2 系ガラス組成物に適当量のNbO5/2 を添
加することが、失透温度が融液粘度が102.5 ポアズ
(316ポアズ)となる温度を越えないようにすること
に有効であるという知見を得ることができた。
【0012】しかしながら、NbO5/2 の添加だけで十
分な繊維化適性をもたせることは困難であった。失透温
度と融液粘度が102.5 ポアズとなる温度との差がなか
なか十分に大きくならないからである。失透温度と融液
粘度が102.5 ポアズ温度との差が小さいと、ブッシン
グ内の温度変化により部分的なガラス融液温度の低下が
生じ、失透に伴う結晶化が起こり糸切れし易くなるた
め、繊維化のためのコントロールが非常に難しく、繊維
化適性が十分とは言えないのである。
分な繊維化適性をもたせることは困難であった。失透温
度と融液粘度が102.5 ポアズとなる温度との差がなか
なか十分に大きくならないからである。失透温度と融液
粘度が102.5 ポアズ温度との差が小さいと、ブッシン
グ内の温度変化により部分的なガラス融液温度の低下が
生じ、失透に伴う結晶化が起こり糸切れし易くなるた
め、繊維化のためのコントロールが非常に難しく、繊維
化適性が十分とは言えないのである。
【0013】そのため、発明者らは、さらに検討を続
け、NbO5/2 の添加に加え適当量のAlO3/2 を添加
することが非常に有効であるという知見を得ることがで
きたのである。すなわち、SiO2 −BaO−TiO2
−ZrO2 系ガラス組成物は、必要な誘電特性を確保で
きる組成範囲においては失透によって主にSiO2 系の
クリストバライト結晶とBaO−TiO2 −ZrO2 系
の結晶が析出するのであるが、適当量のNbO5/2 の添
加は、後者のBaO−TiO2 −ZrO2 系結晶の析出
を抑制するために失透温度の低下が起こるけれども、前
者のSiO2 系クリストバライト結晶の析出は抑制し切
れず、失透温度の低下の程度に限度があったのである。
そこで、同時に適当量のAlO3/2 を添加することで、
SiO2 系クリストバライト結晶の析出も十分に抑制
し、更に失透温度を低下させられ、また、融液粘度が上
昇するため、失透温度と102.5 ポアズ温度との差がよ
り大きくさせられるということを見いだせたのである。
NbO5/2 抜きでAlO3/2 の添加だけでは失透温度を
102.5 ポアズ温度以下にするには至らない。
け、NbO5/2 の添加に加え適当量のAlO3/2 を添加
することが非常に有効であるという知見を得ることがで
きたのである。すなわち、SiO2 −BaO−TiO2
−ZrO2 系ガラス組成物は、必要な誘電特性を確保で
きる組成範囲においては失透によって主にSiO2 系の
クリストバライト結晶とBaO−TiO2 −ZrO2 系
の結晶が析出するのであるが、適当量のNbO5/2 の添
加は、後者のBaO−TiO2 −ZrO2 系結晶の析出
を抑制するために失透温度の低下が起こるけれども、前
者のSiO2 系クリストバライト結晶の析出は抑制し切
れず、失透温度の低下の程度に限度があったのである。
そこで、同時に適当量のAlO3/2 を添加することで、
SiO2 系クリストバライト結晶の析出も十分に抑制
し、更に失透温度を低下させられ、また、融液粘度が上
昇するため、失透温度と102.5 ポアズ温度との差がよ
り大きくさせられるということを見いだせたのである。
NbO5/2 抜きでAlO3/2 の添加だけでは失透温度を
102.5 ポアズ温度以下にするには至らない。
【0014】したがって、第1の課題を解決するため、
請求項1記載の発明のガラス組成物は、SiO2 を40
〜65モル%、CaO,SrOおよびBaOの少なくと
もひとつを20〜45モル%、TiO2 およびZrO2
の少なくともひとつを5〜25モル%、NbO5/2 を
0.5〜15モル%、AlO3/2 を0.5〜15モル%
それぞれ含み、これらの酸化物の合計量が85モル%以
上であり、比誘電率(1MHz,25℃)9以上で、失透
温度が溶融粘度10 2.5 ポアズとなる温度よりも低く、
その温度差が85℃以上の繊維化適性を有する構成をと
り、請求項2記載の発明のガラス組成物は、加えて、S
iO2 の含有量が46〜60モル%、CaO,SrOお
よびBaOの少なくともひとつの含有量が25〜40モ
ル%、TiO2 およびZrO2 の少なくともひとつの含
有量が7〜24モル%、NbO5/2の含有量が1〜10
モル%、AlO3/2 の含有量が1〜10モル%とする構
成をとっている。
請求項1記載の発明のガラス組成物は、SiO2 を40
〜65モル%、CaO,SrOおよびBaOの少なくと
もひとつを20〜45モル%、TiO2 およびZrO2
の少なくともひとつを5〜25モル%、NbO5/2 を
0.5〜15モル%、AlO3/2 を0.5〜15モル%
それぞれ含み、これらの酸化物の合計量が85モル%以
上であり、比誘電率(1MHz,25℃)9以上で、失透
温度が溶融粘度10 2.5 ポアズとなる温度よりも低く、
その温度差が85℃以上の繊維化適性を有する構成をと
り、請求項2記載の発明のガラス組成物は、加えて、S
iO2 の含有量が46〜60モル%、CaO,SrOお
よびBaOの少なくともひとつの含有量が25〜40モ
ル%、TiO2 およびZrO2 の少なくともひとつの含
有量が7〜24モル%、NbO5/2の含有量が1〜10
モル%、AlO3/2 の含有量が1〜10モル%とする構
成をとっている。
【0015】そして、前記第2の課題を解決するため、
請求項3記載の発明にかかる回路用基板は、請求項1ま
たは2記載のガラス組成物の繊維からなる補強材で樹脂
を強化してなる構成をとっている。以下、この発明を詳
しく説明する。この発明のガラス組成物は、上記の組成
構成をとるため、以下のように、9以上の比誘電率(1
MHz,25℃)で、失透温度が溶融粘度10 2.5 ポアズ
となる温度よりも低く、その温度差が85℃以上等の良
好な繊維化適性を始めとして優れた特性が確保できるよ
うになる。
請求項3記載の発明にかかる回路用基板は、請求項1ま
たは2記載のガラス組成物の繊維からなる補強材で樹脂
を強化してなる構成をとっている。以下、この発明を詳
しく説明する。この発明のガラス組成物は、上記の組成
構成をとるため、以下のように、9以上の比誘電率(1
MHz,25℃)で、失透温度が溶融粘度10 2.5 ポアズ
となる温度よりも低く、その温度差が85℃以上等の良
好な繊維化適性を始めとして優れた特性が確保できるよ
うになる。
【0016】 比誘電率(1MHz、25℃)9以上
の高誘電率である。 誘電損失(1MHz、25℃)即ちtanδ0.6
%以下の低損失である。 100MHz以上の高周波域でも、上記比誘電率お
よび誘電損失の変化が僅かで、優れた高周波誘電特性で
ある。 科学的耐久性(耐酸性、耐アルカリ性、耐水性)に
富む。
の高誘電率である。 誘電損失(1MHz、25℃)即ちtanδ0.6
%以下の低損失である。 100MHz以上の高周波域でも、上記比誘電率お
よび誘電損失の変化が僅かで、優れた高周波誘電特性で
ある。 科学的耐久性(耐酸性、耐アルカリ性、耐水性)に
富む。
【0017】 失透温度が融液粘度が102.5 ポアズ
となる温度より遙に低く、極めて良好な繊維化適性を有
する。失透温度と102.5 ポアズ温度の間の温度差は8
5℃以上にもなるのである。 歪み点が約600℃と
高い。この発明のガラス組成物の組成範囲を上記のよう
に限定した理由は、以下の通りである。
となる温度より遙に低く、極めて良好な繊維化適性を有
する。失透温度と102.5 ポアズ温度の間の温度差は8
5℃以上にもなるのである。 歪み点が約600℃と
高い。この発明のガラス組成物の組成範囲を上記のよう
に限定した理由は、以下の通りである。
【0018】SiO2 :40〜65モル%(より好まし
くは46〜60モル%) SiO2 は、ガラスの骨格を形成する成分であり、40
モル%未満だと失透温度の上昇と融液粘度の低下を招来
し必要な繊維化適性の確保が難しくなるとともに、化学
的耐久性も十分でなくなる。65モル%を上回ると9以
上の比誘電率の確保が難しいとともに、ガラス粘度が高
く融液化困難で繊維化し難くなる。
くは46〜60モル%) SiO2 は、ガラスの骨格を形成する成分であり、40
モル%未満だと失透温度の上昇と融液粘度の低下を招来
し必要な繊維化適性の確保が難しくなるとともに、化学
的耐久性も十分でなくなる。65モル%を上回ると9以
上の比誘電率の確保が難しいとともに、ガラス粘度が高
く融液化困難で繊維化し難くなる。
【0019】CaO,SrOおよびBaOの少なくとも
ひとつ:20〜45モル%(より好ましくは25〜40
モル%) CaO,SrOおよびBaOは、ガラス構造の修飾イオ
ンとして作用し、融液化を容易とする。また、併用使用
は失透温度の低下をもたらす。CaO,SrOおよびB
aOは比誘電率を上昇させる働きをする。20モル%未
満だと、融液が得にくく繊維化適性が低下するとともに
9以上の比誘電率の確保が難しい。45モル%を越える
と失透温度の上昇と融液粘度の低下を招来し必要な繊維
化適性の確保が難しくなる。
ひとつ:20〜45モル%(より好ましくは25〜40
モル%) CaO,SrOおよびBaOは、ガラス構造の修飾イオ
ンとして作用し、融液化を容易とする。また、併用使用
は失透温度の低下をもたらす。CaO,SrOおよびB
aOは比誘電率を上昇させる働きをする。20モル%未
満だと、融液が得にくく繊維化適性が低下するとともに
9以上の比誘電率の確保が難しい。45モル%を越える
と失透温度の上昇と融液粘度の低下を招来し必要な繊維
化適性の確保が難しくなる。
【0020】TiO2 およびZrO2 の少なくともひと
つ:5〜25モル%(より好ましくは7〜24モル%) TiO2 、ZrO2 は比誘電率を上昇させる働きと化学
的耐久性を高める働きがある。TiO2 とZrO2 の併
用が望ましく、TiO2 をZrO2 よりも多くすること
が多い。5モル%未満だと9以上の比誘電率や必要な化
学的耐久性の確保が難しい。25モル%を越えると失透
温度が上昇し繊維化適性が失われる。
つ:5〜25モル%(より好ましくは7〜24モル%) TiO2 、ZrO2 は比誘電率を上昇させる働きと化学
的耐久性を高める働きがある。TiO2 とZrO2 の併
用が望ましく、TiO2 をZrO2 よりも多くすること
が多い。5モル%未満だと9以上の比誘電率や必要な化
学的耐久性の確保が難しい。25モル%を越えると失透
温度が上昇し繊維化適性が失われる。
【0021】NbO5/2 :0.5〜15モル%(より好
ましくは1〜10モル%) NbO5/2 は比誘電率の低下を伴わずに失透温度を大き
く低下させる働きがある。0.5モル%未満では必要な
添加効果があらわれず、15モル%を越えると逆に失透
温度の上昇をもたらす。 AlO3/2 :0.5〜15モル%(より好ましくは1〜
10モル%) AlO3/2 はガラスの骨格を形成する成分であり、失透
温度の低下と、融液粘度の上昇をもたらす。0.5モル
%未満では必要な添加効果があらわれず、15モル%を
越えると比誘電率が低下するとともに、過度のガラス粘
度上昇を招来し融液化が困難で繊維化し難くなる。
ましくは1〜10モル%) NbO5/2 は比誘電率の低下を伴わずに失透温度を大き
く低下させる働きがある。0.5モル%未満では必要な
添加効果があらわれず、15モル%を越えると逆に失透
温度の上昇をもたらす。 AlO3/2 :0.5〜15モル%(より好ましくは1〜
10モル%) AlO3/2 はガラスの骨格を形成する成分であり、失透
温度の低下と、融液粘度の上昇をもたらす。0.5モル
%未満では必要な添加効果があらわれず、15モル%を
越えると比誘電率が低下するとともに、過度のガラス粘
度上昇を招来し融液化が困難で繊維化し難くなる。
【0022】また、上記酸化物の合計量が85モル%未
満だと、9以上の比誘電率の確保が難しかったり、必要
な繊維化適性の確保が難しくなる。なお、この発明のガ
ラス組成物は、15モル%以下の範囲で、Li2 O,N
a 2 O,K2 O,ZnO,MnO2 ,TaO5/2 , BO
3/2 , LaO3/2 ,CeO 2 等の酸化物を少なくともひ
とつ含んでいてもよい。
満だと、9以上の比誘電率の確保が難しかったり、必要
な繊維化適性の確保が難しくなる。なお、この発明のガ
ラス組成物は、15モル%以下の範囲で、Li2 O,N
a 2 O,K2 O,ZnO,MnO2 ,TaO5/2 , BO
3/2 , LaO3/2 ,CeO 2 等の酸化物を少なくともひ
とつ含んでいてもよい。
【0023】上記ガラス組成物を作るための原料として
は、酸化物(複合酸化物を含む)、炭酸塩、硫酸塩、塩
化物、フッ化物など様々な化合物が使用でき、要は上記
組成が得られさえすればよい。この発明の回路用基板の
場合、上記のガラス組成物の繊維からなる補強材で樹脂
が補強されており、プリント回路が作り込まれるもので
ある。ガラス繊維製補強材はプリント回路用基板の機械
的強度や寸法安定性を向上させる。
は、酸化物(複合酸化物を含む)、炭酸塩、硫酸塩、塩
化物、フッ化物など様々な化合物が使用でき、要は上記
組成が得られさえすればよい。この発明の回路用基板の
場合、上記のガラス組成物の繊維からなる補強材で樹脂
が補強されており、プリント回路が作り込まれるもので
ある。ガラス繊維製補強材はプリント回路用基板の機械
的強度や寸法安定性を向上させる。
【0024】ガラス繊維製補強材の形態としては、クロ
ス状の他に、マット状や単なるフィラメント状のものも
挙げられる。クロスやマットの場合、通常、繊維径0.
5〜20μm、厚み15μm〜1.5mm程度のものが
用いられる。フィラメントの場合、通常、繊維径2〜5
0μm、長さ20〜300μm程度のものが用いられ
る。
ス状の他に、マット状や単なるフィラメント状のものも
挙げられる。クロスやマットの場合、通常、繊維径0.
5〜20μm、厚み15μm〜1.5mm程度のものが
用いられる。フィラメントの場合、通常、繊維径2〜5
0μm、長さ20〜300μm程度のものが用いられ
る。
【0025】補強材と複合化される樹脂は、特に限定さ
れないが、高周波域の用途では、高周波損失の少ない
(低tanδ)樹脂が好ましく、例えば、PPO(ポリ
フェニレンオキサイド)樹脂、フッ素樹脂(例えば、テ
フロン:デュポン社の商品名のようなポリフッ化エチレ
ン系樹脂)、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン
等が挙げられる。これらの樹脂の比誘電率εr は、普
通、2.0〜3.2程度である。より比誘電率の大きな
樹脂(例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
フッ化ビニリデン、フェノール樹脂等)の場合、比誘電
率の点では好ましいが、誘電損失が大きく、特に高周波
用には適さない。
れないが、高周波域の用途では、高周波損失の少ない
(低tanδ)樹脂が好ましく、例えば、PPO(ポリ
フェニレンオキサイド)樹脂、フッ素樹脂(例えば、テ
フロン:デュポン社の商品名のようなポリフッ化エチレ
ン系樹脂)、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリエ
チレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリスチレン
等が挙げられる。これらの樹脂の比誘電率εr は、普
通、2.0〜3.2程度である。より比誘電率の大きな
樹脂(例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリ
フッ化ビニリデン、フェノール樹脂等)の場合、比誘電
率の点では好ましいが、誘電損失が大きく、特に高周波
用には適さない。
【0026】プリント回路用基板は、通常、厚みが0.
1〜2mm程度であり、樹脂と補強材の割合(体積割
合)は、通常、樹脂:30〜95体積%、補強材:5〜
70体積%である。プリント回路用基板を製造する場
合、例えば、予め作製しておいた樹脂ワニスをガラスク
ロスに含浸させて乾燥し、ついで、得られた樹脂含浸ク
ロス複数枚を積層して(必要に応じて)金属箔を表面に
配しておいて、金型で加熱加圧成形するようにする。そ
うすると、図1にみるように、ガラスクロス1に樹脂2
が複合化され表面に金属箔3を有するプリント回路用基
板4が完成する。
1〜2mm程度であり、樹脂と補強材の割合(体積割
合)は、通常、樹脂:30〜95体積%、補強材:5〜
70体積%である。プリント回路用基板を製造する場
合、例えば、予め作製しておいた樹脂ワニスをガラスク
ロスに含浸させて乾燥し、ついで、得られた樹脂含浸ク
ロス複数枚を積層して(必要に応じて)金属箔を表面に
配しておいて、金型で加熱加圧成形するようにする。そ
うすると、図1にみるように、ガラスクロス1に樹脂2
が複合化され表面に金属箔3を有するプリント回路用基
板4が完成する。
【0027】
【作用】この発明のガラス組成物は、SiO2 を40〜
65モル%、CaO,SrOおよびBaOの少なくとも
ひとつを20〜45モル%、TiO2 およびZrO2 の
少なくともひとつを5〜25モル%、NbO5/2 を0.
5〜15モル%、AlO 3/2 を0.5〜15モル%それ
ぞれ含み、これらの酸化物の合計量を85モル%以上と
する組成である。
65モル%、CaO,SrOおよびBaOの少なくとも
ひとつを20〜45モル%、TiO2 およびZrO2 の
少なくともひとつを5〜25モル%、NbO5/2 を0.
5〜15モル%、AlO 3/2 を0.5〜15モル%それ
ぞれ含み、これらの酸化物の合計量を85モル%以上と
する組成である。
【0028】そのため、このガラス組成物、および、ガ
ラス組成物の繊維からなる補強材を用いた回路用基板
は、以下のような特徴を有する。まず、ガラス組成物と
補強材は、比誘電率(1MHz、25℃)9以上と高比誘
電率であり、誘電損失(1MHz、25℃)即ちtanδ
0.6%以下の低損失であって、しかも、100MHzの
高周波域でも、上記比誘電率および誘電損失の変化が僅
かで、優れた高周波誘電特性を有する。さらに、化学的
耐久性(耐酸性、耐アルカリ性、耐水性)に富む(Eガ
ラスより遙に優れる)ため、加工時の化学処理での損傷
の問題がない。また、PbOを多量に含む鉛系ガラスの
場合の毒性等の問題もない。
ラス組成物の繊維からなる補強材を用いた回路用基板
は、以下のような特徴を有する。まず、ガラス組成物と
補強材は、比誘電率(1MHz、25℃)9以上と高比誘
電率であり、誘電損失(1MHz、25℃)即ちtanδ
0.6%以下の低損失であって、しかも、100MHzの
高周波域でも、上記比誘電率および誘電損失の変化が僅
かで、優れた高周波誘電特性を有する。さらに、化学的
耐久性(耐酸性、耐アルカリ性、耐水性)に富む(Eガ
ラスより遙に優れる)ため、加工時の化学処理での損傷
の問題がない。また、PbOを多量に含む鉛系ガラスの
場合の毒性等の問題もない。
【0029】ガラス組成物については、失透温度が融液
粘度が102.5ポアズとなる温度よりも遙に低いため、
繊維化適性に優れ、容易に補強材用ガラス繊維とするこ
とができるし、また、歪み点が約600℃と高く、クロ
ス化の際の一次バインダー除去処理も適切に行えるた
め、補強材として有用な適切なガラスクロスとすること
ができる。
粘度が102.5ポアズとなる温度よりも遙に低いため、
繊維化適性に優れ、容易に補強材用ガラス繊維とするこ
とができるし、また、歪み点が約600℃と高く、クロ
ス化の際の一次バインダー除去処理も適切に行えるた
め、補強材として有用な適切なガラスクロスとすること
ができる。
【0030】この発明にかかる回路用基板については、
補強材で誘電特性を高める構成であって、高比誘電率無
機粒子で誘電特性を高める構成でないため長期信頼性も
よい。
補強材で誘電特性を高める構成であって、高比誘電率無
機粒子で誘電特性を高める構成でないため長期信頼性も
よい。
【0031】
【実施例】以下、実施例および比較例の説明を行う。 「ガラス組成物の実施例および比較例」 −実施例1〜25および比較例1〜4− 表1〜3に示す組成となるように、ガラス組成物原料を
調合し、白金ルツボに入れて加熱(4時間、1500
℃)し溶融した。なお、原料としては、SiO2 にはS
iO2 を、CaO,SrOおよびBaOには炭酸塩を、
TiO2 にはアナターゼ型TiO2 を、ZrO2 にはZ
rO2 を、NbO5/2 にはNbO5/2の1級試薬を、A
lO3/2 にはAlO3/2 の1級試薬をそれぞれ用いた。
調合し、白金ルツボに入れて加熱(4時間、1500
℃)し溶融した。なお、原料としては、SiO2 にはS
iO2 を、CaO,SrOおよびBaOには炭酸塩を、
TiO2 にはアナターゼ型TiO2 を、ZrO2 にはZ
rO2 を、NbO5/2 にはNbO5/2の1級試薬を、A
lO3/2 にはAlO3/2 の1級試薬をそれぞれ用いた。
【0032】ついで、融液をカーボン板上に流し出し板
状に成形しアニール処理し板状ガラスを得た。各実施例
および比較例の板状ガラスについて下記のデータを得
た。 −比誘電率および誘電損失− まず、得られた板状ガラスを一部切断し研磨して誘電特
性評価用試料を作製した。ついで、この試料の両面に金
電極を蒸着形成し、インピーダンスアナライザーで比誘
電率および誘電損失(誘電正接)を測定した。測定周波
数は1MHz、1GHz、温度は25℃である。
状に成形しアニール処理し板状ガラスを得た。各実施例
および比較例の板状ガラスについて下記のデータを得
た。 −比誘電率および誘電損失− まず、得られた板状ガラスを一部切断し研磨して誘電特
性評価用試料を作製した。ついで、この試料の両面に金
電極を蒸着形成し、インピーダンスアナライザーで比誘
電率および誘電損失(誘電正接)を測定した。測定周波
数は1MHz、1GHz、温度は25℃である。
【0033】−102.5 ポアズ温度− 板状ガラスの一部を溶かし融液の粘度を白金球引き上げ
法により測定し102. 5 ポアズ温度を測定した。 −失透温度− 板状ガラスの一部を297〜500μmの粉末としてか
ら白金ボートに入れ温度勾配を有する電気炉に16時間
保持したのち空気中で放冷し顕微鏡下で失透出現位置を
求めることで測定した。
法により測定し102. 5 ポアズ温度を測定した。 −失透温度− 板状ガラスの一部を297〜500μmの粉末としてか
ら白金ボートに入れ温度勾配を有する電気炉に16時間
保持したのち空気中で放冷し顕微鏡下で失透出現位置を
求めることで測定した。
【0034】−繊維化適性− 板状ガラスの残部を粉砕し白金ブッシングに入れ、白金
ブッシングに直接通電してガラスを溶かし、ブッシング
温度を102.5 ポアズ温度に設定しておいて、ブッシン
グ底部の小穴(ノズル)から引き出し巻き取ってガラス
繊維を得るようにした。
ブッシングに直接通電してガラスを溶かし、ブッシング
温度を102.5 ポアズ温度に設定しておいて、ブッシン
グ底部の小穴(ノズル)から引き出し巻き取ってガラス
繊維を得るようにした。
【0035】上記データを表1〜3に記す。なお、上記
実施例では、板状ガラスにしてから再溶融してガラス繊
維を得たが、最初の融液から直接ガラス繊維を得るよう
にしてもよい。同様にガラス繊維を得ることができる。
大量生産の場合は、最初の融液から直接ガラス繊維を得
るようにするのが適当である。
実施例では、板状ガラスにしてから再溶融してガラス繊
維を得たが、最初の融液から直接ガラス繊維を得るよう
にしてもよい。同様にガラス繊維を得ることができる。
大量生産の場合は、最初の融液から直接ガラス繊維を得
るようにするのが適当である。
【0036】
【表1】
【0037】
【表2】
【0038】
【表3】
【0039】実施例の場合は、比較例1、2に比べて失
透温度と102.5 ポアズ温度の間の差が大きく、十分な
繊維化適性を有するため、容易に繊維化できた。比較例
1、2の場合も、なんとか繊維化することは出来るが、
失透温度と102.5 ポアズ温度の間の差が小さく、作業
時に失透が発生しないように厳密な温度管理が必要であ
り作業は容易でなかった。比較例3、4は、NbO5/2
を含んでおらず、失透温度が102.5ポアズ温度よりも
高いため繊維化できなかった。
透温度と102.5 ポアズ温度の間の差が大きく、十分な
繊維化適性を有するため、容易に繊維化できた。比較例
1、2の場合も、なんとか繊維化することは出来るが、
失透温度と102.5 ポアズ温度の間の差が小さく、作業
時に失透が発生しないように厳密な温度管理が必要であ
り作業は容易でなかった。比較例3、4は、NbO5/2
を含んでおらず、失透温度が102.5ポアズ温度よりも
高いため繊維化できなかった。
【0040】なお、実施例の誘電特性は高周波域も含め
て良好である。 「プリント回路用基板の実施例および比較例」 −実施例A〜Eおよび、比較例A、B− 実施例2のガラス組成物から得た繊維を用いてガラスク
ロスを常法により得た。このガラスクロスは、平織ガラ
スクロスであって、厚み:100μm、繊維径:7μ
m、織密度:25mm当たり、縦60本,横58本であ
る。
て良好である。 「プリント回路用基板の実施例および比較例」 −実施例A〜Eおよび、比較例A、B− 実施例2のガラス組成物から得た繊維を用いてガラスク
ロスを常法により得た。このガラスクロスは、平織ガラ
スクロスであって、厚み:100μm、繊維径:7μ
m、織密度:25mm当たり、縦60本,横58本であ
る。
【0041】比較のため、下記組成の鉛系ガラス、およ
び、Eガラスを用いたガラスクロスも作製した。 「鉛ガラス」 組成 PbO:41.2モル%、SiO2 :55.3モ
ル%、B2 O3 :2.8モル%、K2 O:0.7モル% 比誘電率 1MHz:13.0、1GHz:12.9 誘電損失 1MHz:0.09%、1GHz:0.54% 「Eガラス」 組成 SiO2 :57.9モル%、Al2 O3 :8.7
モル%、B2 O3 :7.3モル%、CaO:24.2モ
ル%、MgO:1.6モル%、K2 O:0.3モル% 比誘電率 1MHz:6.5、1GHz:6.5 誘電損失 1MHz:0.15%、1GHz:0.28% 一方、PPO樹脂100容量部に150容量部のトリク
レンを添加して攪拌しPPO樹脂を完全に溶解させた樹
脂ワニスを作製した。
び、Eガラスを用いたガラスクロスも作製した。 「鉛ガラス」 組成 PbO:41.2モル%、SiO2 :55.3モ
ル%、B2 O3 :2.8モル%、K2 O:0.7モル% 比誘電率 1MHz:13.0、1GHz:12.9 誘電損失 1MHz:0.09%、1GHz:0.54% 「Eガラス」 組成 SiO2 :57.9モル%、Al2 O3 :8.7
モル%、B2 O3 :7.3モル%、CaO:24.2モ
ル%、MgO:1.6モル%、K2 O:0.3モル% 比誘電率 1MHz:6.5、1GHz:6.5 誘電損失 1MHz:0.15%、1GHz:0.28% 一方、PPO樹脂100容量部に150容量部のトリク
レンを添加して攪拌しPPO樹脂を完全に溶解させた樹
脂ワニスを作製した。
【0042】ついで、樹脂ワニスをガラスクロス含浸さ
せたあと乾燥した。含浸量はPPO樹脂とガラスクロス
の体積割合が表4、5に示すようになるように調整し
た。このようにして得られたワニス含浸ガラスクロスを
5枚重ね上下に銅箔(厚み17μm)を配して、温度2
50℃、圧力33kg/cm2 、10分間の条件で成形
し、両面銅箔張りプリント回路用基板を得た。
せたあと乾燥した。含浸量はPPO樹脂とガラスクロス
の体積割合が表4、5に示すようになるように調整し
た。このようにして得られたワニス含浸ガラスクロスを
5枚重ね上下に銅箔(厚み17μm)を配して、温度2
50℃、圧力33kg/cm2 、10分間の条件で成形
し、両面銅箔張りプリント回路用基板を得た。
【0043】実施例および比較例の基板の比誘電率およ
び誘電損失を測定した。測定結果を表4、5に示す。
び誘電損失を測定した。測定結果を表4、5に示す。
【0044】
【表4】
【0045】
【表5】
【0046】表4、5にみるように、実施例Aのプリン
ト回路用基板は、鉛ガラスを用いた比較例Aのものに比
べて1GHzでの誘電損失が少なく、Eガラスを用いた比
較例Bの基板に比べて比誘電率が高く、高周波域用の回
路基板として適性を有することがよく分かる。
ト回路用基板は、鉛ガラスを用いた比較例Aのものに比
べて1GHzでの誘電損失が少なく、Eガラスを用いた比
較例Bの基板に比べて比誘電率が高く、高周波域用の回
路基板として適性を有することがよく分かる。
【0047】
【発明の効果】以上に述べたように、この発明のガラス
組成物は、SiO2 を40〜65モル%、CaO,Sr
OおよびBaOの少なくともひとつを20〜45モル
%、TiO2 およびZrO2 の少なくともひとつを5〜
25モル%、NbO5/2 を0.5〜15モル%、AlO
3/2 を0.5〜15モル%それぞれ含み、これらの酸化
物の合計量が85モル%以上の組成であり、高い比誘電
率(9以上)で、失透温度が溶融粘度10 2.5 ポアズと
なる温度よりも低く、その温度差が85℃以上の良好な
繊維化適性が確保され、さらには、優れた高周波誘電特
性を有し、化学的耐久性にも富み、回路用基板の補強材
に適したものとなっている。
組成物は、SiO2 を40〜65モル%、CaO,Sr
OおよびBaOの少なくともひとつを20〜45モル
%、TiO2 およびZrO2 の少なくともひとつを5〜
25モル%、NbO5/2 を0.5〜15モル%、AlO
3/2 を0.5〜15モル%それぞれ含み、これらの酸化
物の合計量が85モル%以上の組成であり、高い比誘電
率(9以上)で、失透温度が溶融粘度10 2.5 ポアズと
なる温度よりも低く、その温度差が85℃以上の良好な
繊維化適性が確保され、さらには、優れた高周波誘電特
性を有し、化学的耐久性にも富み、回路用基板の補強材
に適したものとなっている。
【0048】この発明の回路用基板は、上記組成のガラ
ス組成物の繊維からなる補強材で誘電特性を高めている
ため、優れた高周波誘電特性を有し長期信頼性の高い有
用な基板となっている。
ス組成物の繊維からなる補強材で誘電特性を高めている
ため、優れた高周波誘電特性を有し長期信頼性の高い有
用な基板となっている。
【図1】 請求項3記載の発明にかかるプリント回路用
基板の構成例をあらわす概略断面図である。
基板の構成例をあらわす概略断面図である。
1 ガラスクロス(補強材) 2 樹脂 3 金属箔 4 プリント回路用基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中 淳 滋賀県大津市晴嵐2丁目7番1号日本電気 硝子株式会社内 (72)発明者 山本 茂 滋賀県大津市晴嵐2丁目7番1号日本電気 硝子株式会社内 (72)発明者 小久保 正 京都府長岡京市梅ヶ丘2丁目50番地 (56)参考文献 特開 平3−297009(JP,A) 特開 平4−106806(JP,A)
Claims (3)
- 【請求項1】 SiO2 を40〜65モル%、CaO,
SrOおよびBaOの少なくともひとつを20〜45モ
ル%、TiO2 およびZrO2 の少なくともひとつを5
〜25モル%、NbO5/2 を0.5〜15モル%、Al
O3/2 を0.5〜15モル%それぞれ含み、これらの酸
化物の合計量が85モル%以上であり、比誘電率(1M
Hz,25℃)9以上で、失透温度が溶融粘度10 2.5 ポ
アズとなる温度よりも低く、その温度差が85℃以上の
繊維化適性を有するガラス組成物。 - 【請求項2】 SiO2 の含有量が46〜60モル%、
CaO,SrOおよびBaOの少なくともひとつの含有
量が25〜40モル%、TiO2 およびZrO2 の少な
くともひとつの含有量が7〜24モル%、NbO5/2 の
含有量が1〜10モル%、AlO3/2 の含有量が1〜1
0モル%である請求項1記載のガラス組成物。 - 【請求項3】 請求項1または2記載のガラス組成物の
繊維からなる補強材で樹脂を強化してなる回路用基板。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143465A JPH0825771B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | ガラス組成物および回路用基板 |
| CA002060709A CA2060709C (en) | 1991-02-08 | 1992-02-05 | Glass fiber forming composition, glass fibers obtained from the composition and substrate for circuit board including the glass fibers as reinforcing material |
| DE69210270T DE69210270T2 (de) | 1991-02-08 | 1992-02-06 | Zusammensetzung zur Erzeugung von Glasfasern, damit hergestellte Glasfasern und Substrat für Leiterplatte mit den Glasfasern als Verstärkungsmaterial |
| EP92101994A EP0498425B1 (en) | 1991-02-08 | 1992-02-06 | Glass fiber forming composition, glass fibers obtained from the composition and substrate for circuit board including the glass fibers as reinforcing material |
| US07/832,267 US5284807A (en) | 1991-02-08 | 1992-02-07 | Glass fiber forming composition, glass fibers obtained from the composition and substrate for circuit board including the glass fibers as reinforcing material |
| US08/148,330 US5334645A (en) | 1991-02-08 | 1993-11-08 | Substrate for circuit board including the glass fibers as reinforcing material |
| US08/148,539 US5407872A (en) | 1991-02-08 | 1993-11-08 | Glass fiber forming composition, glass fibers obtained from the composition and substrate for circuit board including the glass fibers as reinforcing material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143465A JPH0825771B2 (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | ガラス組成物および回路用基板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367537A JPH04367537A (ja) | 1992-12-18 |
| JPH0825771B2 true JPH0825771B2 (ja) | 1996-03-13 |
Family
ID=15339341
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3143465A Expired - Fee Related JPH0825771B2 (ja) | 1991-02-08 | 1991-06-14 | ガラス組成物および回路用基板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0825771B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2733160B2 (ja) * | 1991-06-18 | 1998-03-30 | 松下電工株式会社 | 回路用基板 |
| JP3067917B2 (ja) * | 1992-12-28 | 2000-07-24 | 太陽誘電株式会社 | 高周波用低温焼結性磁器組成物 |
| JP3067919B2 (ja) * | 1992-12-28 | 2000-07-24 | 太陽誘電株式会社 | 高周波用低温焼結性磁器組成物 |
| JP3067918B2 (ja) * | 1992-12-28 | 2000-07-24 | 太陽誘電株式会社 | 高周波用低温焼結性磁器組成物 |
| US7629279B2 (en) | 2002-10-15 | 2009-12-08 | Nippon Electric Glass Co., Ltd. | Glass fiber |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2520970B2 (ja) * | 1990-04-16 | 1996-07-31 | 松下電工株式会社 | 複合誘電体 |
| JPH04106806A (ja) * | 1990-08-27 | 1992-04-08 | Matsushita Electric Works Ltd | 複合誘電体 |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP3143465A patent/JPH0825771B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04367537A (ja) | 1992-12-18 |
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