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JP3269937B2 - 低誘電率ガラス繊維 - Google Patents

低誘電率ガラス繊維

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JP3269937B2
JP3269937B2 JP13768895A JP13768895A JP3269937B2 JP 3269937 B2 JP3269937 B2 JP 3269937B2 JP 13768895 A JP13768895 A JP 13768895A JP 13768895 A JP13768895 A JP 13768895A JP 3269937 B2 JP3269937 B2 JP 3269937B2
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glass
dielectric constant
glass fiber
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loss tangent
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進一 田邨
省一 斎藤
健三 渡部
龍男 稲田
政宏 山本
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Nitto Boseki Co Ltd
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    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C3/00—Glass compositions
    • C03C3/04—Glass compositions containing silica
    • C03C3/076—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight
    • C03C3/089—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron
    • C03C3/091—Glass compositions containing silica with 40% to 90% silica, by weight containing boron containing aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03C—CHEMICAL 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
    • C03C13/00—Fibre or filament compositions
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00—Printed circuits
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    • H05K1/03—Use of materials for the substrate
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  • Manufacture, Treatment Of Glass Fibers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】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
星倣送や移動無線などの通信機器は、デジタル化、高速
処理化の傾向にある。従来、これらに用いられるプリン
ト配線基板の補強材としては、ガラス繊維が用いられて
おり、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損失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、室温における周波数１Ｍ
Ｈｚ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 ７３％、Ａｌ2Ｏ3 １．０％、
Ｂ2Ｏ3 ２２％、ＣａＯ ０．６％、ＭｇＯ ０．５％、
Ｌｉ2Ｏ ０．６％、Ｎａ2Ｏ １．２％、Ｋ2Ｏ １．１％
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４．２、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
という欠点がある。また、Ｄガラスは耐水性が悪いた
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
ない問題がある。
【０００８】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、しかも耐水性に優れたガラス
繊維を提供することを目的とする。
【０００９】
【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６０％以下、ＴｉＯ2を
０．５〜５％として、ガラスの溶解性を良くしながら、
Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏの合計を０．５％以下とする
ことにより、周波数１ＭＨｚでの誘電正接が１０×１０
-4 であるガラス繊維が得られることを見出し、本発明を
完成するに至った。
【００１０】即ち、本発明の低誘電率ガラス繊維は、重
量％で、ＳｉＯ2 ５０〜６０％、Ａｌ2Ｏ3 １０〜２
０％、Ｂ2Ｏ3 ２０〜３０％、ＣａＯ ０〜５％、Ｍｇ
Ｏ０〜４％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏ ０〜０．５
％、ＴｉＯ2 ０．５〜５％の組成を有し、室温におけ
る周波数１ＭＨｚでの誘電正接が１０×１０-4以下であ
ることを特徴とする。
【００１１】本発明のガラス繊維は、好ましくは、重量
％で、ＳｉＯ2 ５０〜５６％、Ａｌ2Ｏ3 １４〜１８
％、Ｂ2Ｏ3 ２４〜２８％、ＣａＯ ０〜２．５％、Ｍ
ｇＯ０〜２．５％、Ｌｉ2Ｏ ０〜０．１５％、Ｎａ2Ｏ
０〜０．１５％、Ｋ2Ｏ０〜０．１５％、ＴｉＯ2 １
〜４％の組成を有する。
【００１２】本発明において、ガラス組成を上記のとお
り限定した理由は以下の通りである。
【００１３】ＳｉＯ2は、Ａｌ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3とともに、
ガラスの骨格を形成する成分であるがＳｉＯ2が５０％
未満では耐水性が低下するとともに、誘電率が大きくな
り過ぎる。６０％を超えると粘度が高くなり過ぎて、紡
糸時、場合によっては、繊維化が困難となる。従ってＳ
ｉＯ2は５０〜６０％に限定され、好ましくは５０〜５
６％である。
【００１４】Ａｌ2Ｏ3は１０％未満では、分相を生じ易
く、そのため耐水性が悪くなる。２０％を超えると液相
温度が上昇し紡糸性が悪くなる。従ってＡｌ2Ｏ3は１０
〜２０％に限定され、好ましくは１４〜１８％である。
【００１５】Ｂ2Ｏ3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、２０％未満では、
誘電正接が大きくなり過ぎる。３０％を超えると耐水性
が悪くなり過ぎる。従ってＢ2Ｏ3は２０〜３０％に限定
され、好ましくは２４〜２８％である。
【００１６】ＣａＯ、ＭｇＯは、ともに耐水性を向上さ
せる成分であるが、ＣａＯが５％、ＭｇＯが４％を超え
ると誘電率、誘電正接が大きくなり過ぎるので、ＣａＯ
は０〜５％、ＭｇＯは０〜４％に限定され、好ましくは
ＣａＯは０〜２．５％、ＭｇＯは０〜２．５％である。
【００１７】Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏは、ともに融剤
として使用するが、これらの合計が０．５％を超えると
誘電正接が高くなり過ぎ、また耐水性も悪くなる。従っ
てＬｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ2Ｏは０〜０．５％に限定さ
れ、好ましくはＬｉ2Ｏ ０〜０．１５％、Ｎａ2Ｏ ０
〜０．１５％、Ｋ2Ｏ ０〜０．１５％である。
【００１８】ＴｉＯ2は粘性を低下させ、誘電正接を下
げるのに有効であるが、０．５％未満では紡糸時、脈
理、未溶融が発生させて、溶融性が悪くなったり、ま
た、誘電正接が高くなる。逆に５％を超えると分相を生
じ易く、化学的耐久性が悪くなる。従ってＴｉＯ2は
０．５〜５％に限定され、好ましくは１〜４％である。
【００１９】本発明においては上記成分以外にもガラス
特性を損なわない程度にＺｒＯ2、Ｆ2、ＳＯ3等の成分
を３％まで含有することが可能である。
【００２０】
【実施例】本発明を実施例に基づき詳しく説明する。表
１に示すガラス組成は、本発明の請求項１に基づくもの
であり、表２に示すガラス組成は、請求項１の所望態様
である請求項２に基づくものである。表１及び表２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、撹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１３００℃〜１４００℃で溶融し、紡糸したとこ
ろ、Ｄガラスを紡糸した時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。
【００２１】一方ガラスカレットを板上に溶融、徐冷し
直径４５ｍｍ、厚さ２ｍｍの両面光学研磨した試料を作
成し、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、耐水性として、ガラス溶出量
即ち紡糸で得られたガラス繊維を沸騰水浴中で７０分浸
漬した後のガラス成分の重量減少率を測定した。これら
の測定結果を表１および表２に示す。
【００２２】
【表１】
【００２３】
【表２】
【００２４】［結果］ 表１および表２に示すように実施例のガラス繊維は誘電
率が４．５以下、誘電正接が１０×１０-4以下であっ
て、具体的には、誘電率は４．２から４．５、誘電正接
が５×１０ -4 から９×１０ -4 以下であり、Ｄガラスとほ
ぼ同等の低誘電率、低誘電正接を有する。
【００２５】また、表１および表２に示すとおり、Ｄガ
ラスではガラス溶出量が１．６２％であるのに対し、実
施例のガラス繊維は、いずれも１％以下であり、耐水性
に優れている。
【００２６】更に実施例のガラス繊維は、紡糸の目安と
なる粘度μ（ポアズ）がｌｏｇμ＝３．０のときの温度
は、いずれもＤガラスより低く、例えば実施例４のガラ
ス繊維では１３０６℃であって、Ｄガラスよりも約１０
０℃も低いので、硼酸が揮発しにくく生産性に優れてい
る。
【００２７】尚、本発明においてはＭｇＯの重量％を
２．６％以下とすることで、誘電正接が７×１０-4以下
にすることが可能なことがわかる。
【００２８】
【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、特に高密度回路用プリント配線基板の強化用と
して優れている。また生産性と耐水性にも優れた特性を
有するため、特に高密度回路用プリント配線基板の強化
用として、品質の安定したガラス繊維を安定して供給で
きる。
フロントページの続き (72)発明者 渡部 健三 福島県郡山市大槻町字前畑32−８ (72)発明者 稲田 龍男 福島県郡山市緑ヶ丘東２−19−５ (72)発明者 山本 政宏 福島県郡山市富久山町久保田字大原198 (56)参考文献 特開 昭62−226839（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−322007（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−367537（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C03C 1/00 - 14/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 重量％で、ＳｉＯ2 ５０〜６０％、Ａ
    ｌ2Ｏ3 １０〜２０％、Ｂ2Ｏ3 ２０〜３０％、ＣａＯ
    ０〜５％、ＭｇＯ ０〜４％、Ｌｉ2Ｏ＋Ｎａ2Ｏ＋Ｋ
    2Ｏ ０〜０．５％、ＴｉＯ2 ０．５〜５％の組成を有
    し、周波数１ＭＨｚでの誘電正接が１０×１０ -4 以下で
    あ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 ５０〜５６％、Ａ
    ｌ2Ｏ3 １４〜１８％、Ｂ2Ｏ3 ２４〜２８％、ＣａＯ
    ０〜２．５％、ＭｇＯ ０〜２．５％、Ｌｉ2Ｏ ０
    〜０．１５％、Ｎａ2Ｏ ０〜０．１５％、Ｋ2Ｏ ０〜
    ０．１５％、ＴｉＯ2 １〜４％の組成を有する、請求
    項１に記載の低誘電率ガラス繊維。
JP13768895A 1995-06-05 1995-06-05 低誘電率ガラス繊維 Expired - Lifetime JP3269937B2 (ja)

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