JPH10120437A - 低誘電率ガラス繊維 - Google Patents

低誘電率ガラス繊維

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JPH10120437A
JPH10120437A JP27362596A JP27362596A JPH10120437A JP H10120437 A JPH10120437 A JP H10120437A JP 27362596 A JP27362596 A JP 27362596A JP 27362596 A JP27362596 A JP 27362596A JP H10120437 A JPH10120437 A JP H10120437A
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glass
dielectric constant
glass fiber
low dielectric
loss tangent
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JP27362596A
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Shinichi Tamura
進一 田邨
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Nitto Glass Fiber Manufacturing Co Ltd
Nitto Boseki Co Ltd
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Nitto Glass Fiber Manufacturing Co Ltd
Nitto Boseki Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C13/00Fibre or filament compositions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C3/00Glass compositions
    • C03C3/04Glass compositions containing silica
    • C03C3/076Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/11Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen
    • C03C3/112Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine
    • C03C3/115Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine containing boron
    • C03C3/118Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing halogen or nitrogen containing fluorine containing boron containing aluminium
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/02Details
    • H05K1/03Use of materials for the substrate
    • H05K1/0313Organic insulating material
    • H05K1/0353Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement
    • H05K1/0366Organic insulating material consisting of two or more materials, e.g. two or more polymers, polymer + filler, + reinforcement reinforced, e.g. by fibres, fabrics

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 誘電率、誘電正接が低いという特性を有し、
かつ生産性、作業性に優れたガラス繊維を提供する。 【解決手段】 重量%で、SiO2 50〜56%、A
l2 O3 10〜18%、B2 O3 18〜25%、Ca
O 10%を越えて17%以下、MgO 0〜4%、Li
2 O+Na2 O+K2 O 0〜1.0%、F2 0〜2%
のガラス組成を有することを特徴とする低誘電率ガラス
繊維。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低誘電率ガラス繊
維に関し、特に低い誘電正接を要求される高密度プリン
ト配線基板を強化するのに用いるに好適な低い誘電正接
を有する低誘電率ガラス繊維に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、高度情報化社会の時代を迎え、衛
星放送や移動無線などの通信機器は、デジタル化、信号
の高速処理化の傾向にある。これらには補強材、樹脂、
改質剤、充填材等の材料からなる複合材料から構成され
るプリント配線基板が使用されており、その補強材とし
てはガラス繊維が広く用いられている。従来、この種の
商業的に生産されているガラス繊維としてはEガラスが
知られている。
【0003】一般に、ガラスに交流電流を流すと、ガラ
スは交流電流に対してエネルギー吸収を行い熱として吸
収する。吸収される誘電損失エネルギーはガラスの成分
及び構造により定まる誘電率及び誘電正接に比例し、次
式で表される。
【0004】W=kfv2 ×εtanδ ここに、Wは誘電損失エネルギー、kは定数、fは周波
数、v2 は電位傾度、εは誘電率、tanδは誘電正接
を表す。
【0005】この式から誘電率及び誘電正接が大きい
程、また周波数が高い程、誘電損失が大きくなることが
わかる。
【0006】Eガラスの場合、一例として室温における
周波数1MHzでの誘電率が6.7、誘電正接が12×
10-4であって、Eガラスを用いたプリント配線基板
は、高密度化や信号の高速処理化の要求に応えるには不
十分である。そのため、Eガラスより低い誘電率、誘電
正接を持つガラスが望まれているが、、その1つのガラ
スとして、Dガラスと呼ばれているガラスが開発されて
いる。Dガラスは一例として、SiO2 75.3%、
B2 O3 20.5%、CaO 0.6%、MgO0.4
%、Li2 O 0.6%、Na2 O 1.1%、K2 O
1.5%の組成を有するガラスであり、一例として、室
温における周波数1MHzでの誘電率が4.3、誘電正
接が10×10-4である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、Dガラスは、
溶融性が悪く脈理や泡が発生し易いため、紡糸工程にお
いて、ガラス繊維の切断が多く生産性、作業性が悪い、
また紡糸温度が非常に高いため、炉の寿命が短いという
欠点がある。更にDガラスは、耐水性が悪く、また樹脂
との接着性が悪いため、プリント配線基板中の樹脂との
剥離を起こしやすく、プリント配線基板とした場合に高
い信頼性が得られないという問題もある。
【0008】特開平6−219780号公報では、Si
O2 50.0〜65.0%、Al2O3 10.0〜1
8.0%、B2 O3 11.0〜25.0%、MgO
6.0〜14.0%、CaO 1.0〜10.0%、Z
nO 0〜10であって、MgO+CaO+ZnO 1
0.5〜15%の低誘電率ガラスを開示している。この
ガラスは、特にMgOを6%以上とし、かつCaO+M
gO+ZnOを10.5%以上とすることにより、紡糸
温度を下げて、生産性の改善を図るものであるが、分相
性が強く、また誘電正接が高くなりがちな成分であるM
gOを6%以上としているため、十分な耐水性が得られ
ず、またその誘電正接も比較的高いものとなる。
【0009】また、特開平7−10598号公報は S
iO2 50.0〜65.0%、Al2 O3 10.0〜
18%、B2 O3 11.0〜25.0%、CaO 0〜
10.0%、MgO 0〜10.0%、MgO+CaO
1.0〜15.0%、ZnO 0〜10.0%、SrO
0〜10.0%、BaO 1〜10.0%の組成を有す
るガラスを開示している。しかし、このガラスも、誘電
率が高くなる成分であるBaOを必須成分としているた
め、十分に低い誘電率を得ることが困難であって、低い
誘電率を得るためには、BaOの割合を下げざる得ず、
その場合には、ガラスの粘度が高くなって、紡糸作業性
が悪くなるという問題がある。またBaOは、ガラス溶
融炉の炉材に対する浸食が大きいため、溶融炉の寿命が
短いという問題もある。
【0010】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、誘電率、誘電正接が低いという特性を有し、か
つ生産性、作業性に優れ、しかも耐水性にも優れたガラ
ス繊維を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために、種々検討を重ねた結果、ガラス繊維
の組成において、特にSiO2 を56%以下とし、Ca
Oを10%以上とすることによって、ガラスの紡糸温度
を低くするとともに、更にB2 O3 を18%以上とする
ことで、誘電率が5.5以下、誘電正接が10×10-4
の低誘電率ガラス繊維が得ることができた。
【0012】従って、本発明は、重量%で、SiO2
50〜56%、Al2 O3 10〜18%、B2 O3 1
8〜25%、CaO 10%を越えて17%以下、Mg
O 0〜4%、Li2 O+Na2 O+K2 O 0〜1.0
%、F2 0〜2%のガラス組成を有することを特徴と
する低誘電率ガラス繊維を要旨とする。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明において、ガラス繊維の組
成を限定した理由は以下の通りである。
【0014】SiO2 はAl2 O3 、B2 O3 ととも
に、ガラスの骨格を形成する成分であるが、SiO2 が
50%未満では誘電率が大きくなり過ぎるとともに、耐
水性及び耐酸性が低下して、ガラス繊維及びこれを補強
材として用いたプリント配線基板の劣化を引き起こす。
56%を越えると、粘度が高くなり過ぎて、紡糸時、繊
維化が困難となる場合がある。従ってSiO2 は50〜
56%に限定され、好ましくは52〜55%である。
【0015】Al2O3は10%未満では、分相性が強く
なり、そのため耐水性が悪くなる。18%を越えると、
液相温度が上昇し紡糸性が悪くなる。従ってAl2 O3
は10〜18%に限定され、好ましくは12〜15%で
ある。
【0016】B2 O3 は融剤として使用し、粘度を低下
させ、溶融を容易にする成分であるが、18%未満で
は、誘電率、誘電正接が大きくなり過ぎる。25%を越
えると、溶融時の揮発量が増大し、均質なガラスが得ら
れないとともに、耐水性が悪くなり過ぎる。従ってB2
O3 は18〜25%に限定され、好ましくは20〜24
%である。
【0017】CaOは、MgOとともに融剤として作用
する成分であるが、MgOと比較して、分相性が弱いこ
とと、またCaOは水に対しCa(OH)2 として溶出
する際に、B2 O3 のH3 BO3 化を抑制するため、耐
水性の低下を防ぐことができる。10%以下では、粘度
が高くなり溶融性悪くなるとともに、耐水性が悪くな
る。17%を越えると、誘電率が大きくなり過ぎる。従
って、CaOは10%を越えて17%以下に限定され、
好ましくは11〜15%である。
【0018】MgOは、融剤として使用し、粘度を低下
させて、溶融を容易にする成分であるが、MgOが4%
を越えると誘電正接が大きくなるとともに、分相性が強
くなる。従って、MgOは0〜4%に限定され、好まし
くは0〜3%である。
【0019】Li2 O、Na2 O、K2 Oは、融剤とし
て有効な成分であるが、合計が1.0%を越えると誘電
正接が高くなり過ぎ、また耐水性も悪くなる。従ってL
i2O+Na2 O+K2 Oは0〜1.0%に限定され、
好ましくは0〜0.6%である。
【0020】Li2O及びNa2Oは、0.3%を越える
と、またK2Oは0.4%を越えると、誘電正接が高く
なり過ぎる場合がある。従って、好ましくはLi2O、
Na2Oは、0〜0.3%、K2Oは0〜0.4%であ
る。更に好ましくはLi2Oは、0〜0.2%、Na2O
は0.1〜0.2%、K2Oは0〜0.2%である。
【0021】F2 は融剤としてガラスの粘度を低下させ
るとともに、誘電率及び特に誘電正接を低下させる成分
であるが、2%を超えると分相性が強くなるとともに、
耐熱性が悪くなる。従って、F2 は0〜2%に限定さ
れ、好ましくは0〜1%である。
【0022】尚、本発明のガラス組成においては、更に
上記成分以外にもガラス特性を損なわない程度に、Zn
O、SrO、TiO2、Cr2 O3 、As2 O3、Sb2
O3、P2O5 、ZrO2 、Cl2 、SO3 、MoO2 等
の成分を2%まで含有することが可能である。
【0023】本発明の低誘電率ガラス繊維の好ましい物
性を挙げると、5.5以下の誘電率、10×10-4以下
の誘電正接、1300℃以下の紡糸温度および1重量%
以下の重量減少率である。
【0024】本発明のガラス繊維は、好ましくは、重量
%で、SiO2 52〜55%、Al2 O3 12〜15
%、B2 O3 20〜24%、CaO 11〜15%、M
gO 0〜3%、Li2 O 0〜0.3%、Na2 O 0
〜0.3%、K2 O 0〜0.4%、F2 0〜1%のガ
ラス組成を有する。
【0025】本発明のガラス繊維は、Eガラス、Cガラ
ス、Dガラスなどの公知のガラス製造技術に準じて製造
される。
【0026】本発明のガラス繊維は、低誘電率、低誘電
正接を有しており、プリント配線基板用のガラス繊維と
して、特に高密度配線化、信号の高速処理化に対応する
プリント配線基板に強化用として優れている。また紡糸
温度が低く、耐水性も優れているので、品質の優れた低
誘電率ガラス繊維が安定して得られる。
【0027】また本発明の低誘電率ガラス繊維を用いて
ガラス繊維織物、不織布、編物、ガラスパウダー、ガラ
スチョップドストランドなどの各種の繊維強化樹脂用基
材を得ることができる。
【0028】例えば、ガラスパウダーを得るには、ガラ
スバルクを粉砕してもよく、或いはガラス繊維化した後
に粉砕することでもよい。ガラスバルク又は繊維化した
ガラス繊維を粉砕するには、ボールミル、フレッドミ
ル、ハンマーミル、オリエントミル、インペラーミルな
ど公知の装置の単独または組合せを用いることで得られ
る。
【0029】本発明のガラス繊維からなる各種の基材、
例えば、織物、不織布、編物、チョップドストランド、
ロービング、ガラスパウダー、マットなど、及びそれら
の基材と各種の熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂との混合物
からなる複合材料(例えば、シートモールディングコン
パウンド、バルクモールディングコンパウンド、プリプ
レグ)は、低誘電率、低誘電正接という特性を活かし
て、例えば通信機器類の周辺部材などに各種の樹脂強化
用基材として用いることも可能である。
【0030】
【実施例】本発明の低誘電率ガラス繊維を実施例に基づ
き詳しく説明する。
【0031】[実施例1〜8]表1は、本発明の低誘電
率ガラス繊維を示す。まず表1に示す各試料のガラス組
成になるように調合したバッチを、白金ルツボに入れ電
気炉中で1500〜1550℃で8時間の条件で、攪拌
を加えながら溶融した。次にこの溶融ガラスをカーボン
板上に流し出し、ガラスカレットを作成した。このガラ
スカレットをガラス繊維製造炉に投入後1200〜13
00℃で溶融し、紡糸したところ、Dガラスを紡糸した
ときに生ずる硼酸の多量の揮発も見られず、不都合なく
紡糸できた。
【0032】一方、ガラスカレットを板状に溶融、徐冷
し直径45mm、厚さ2mmの両面光学研磨した試料を
作成し、インピーダンス アナライザーを使用して、室
温における周波数1MHzでの誘電率および誘電正接を
測定した。また、紡糸温度としては、ガラスカレットを
白金ルツボで再溶融し、その融液の粘度をビスメストロ
ン粘度計で測定しながら、粘度η(ポイズ)が103 の
ときの温度(℃)を測定した。
【0033】更に、耐水性としては、蒸留水に温度13
3℃、24時間浸漬後のガラス成分の重量減少率を測定
した。
【0034】[比較例]比較例としてEガラス、Dガラ
スの例を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】[結果]表1に示すように実施例のガラス
繊維は誘電率が5.5以下であってEガラスより低い値
を示し、また誘電正接は10×10-4以下であって、E
ガラスより低く、Dガラスと同等又は低い値を示してい
る。
【0037】また、実施例のガラス繊維は、紡糸の目安
となる粘度μ(ポイズ)が103 である紡糸温度は、1
300℃以下であって、Dガラスより低く、特に実施例
4においては約200゜も低く生産性に優れている。
【0038】更にガラス成分の重量減少率は、Eガラス
とほぼ同等であって、Dガラスの3.7%よりかなり低
い値を示す。
【0039】
【発明の効果】本発明のガラス繊維は、低誘電率、低誘
電正接を有しており、プリント配線基板用のガラス繊維
として、特に高密度配線化、信号の高速処理化に対応す
るプリント配線基板の強化用として優れている。また紡
糸温度が低く、耐水性も優れているので、品質の優れた
低誘電率ガラス繊維が安定して得られる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、SiO2 50〜56%、A
    l2 O3 10〜18%、B2 O3 18〜25%、Ca
    O 10%を越えて17%以下、MgO 0〜4%、Li
    2 O+Na2 O+K2 O 0〜1.0%、F2 0〜2%
    のガラス組成を有することを特徴とする低誘電率ガラス
    繊維。
  2. 【請求項2】 重量%で、SiO2 52〜55%、A
    l2 O3 12〜15%、B2 O3 20〜24%、Ca
    O 11〜15%、MgO 0〜3%、Li2O 0〜
    0.3%、Na2 O 0〜0.3%、K2 O 0〜0.4
    %、F2 0〜1%のガラス組成を有する請求項1に記
    載の低誘電率ガラス繊維。
JP27362596A 1996-10-16 1996-10-16 低誘電率ガラス繊維 Withdrawn JPH10120437A (ja)

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