JPH06211543A - ガラス繊維 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電率がＥガラスのそれより低く、また誘電
正接がＤガラスのそれと同等、あるいはそれ以下であ
り、しかもＥガラスと同等の耐水性と耐熱性を有し、高
周波用途のプリント配線板の強化材として有用なガラス
繊維を提供することを目的とする。 【構成】 本発明のガラス繊維は、重量百分率で、Ｓｉ
Ｏ₂ ４７〜６３％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ５〜１５％、Ｂ₂ Ｏ
₃ ３〜１６％、ＢａＯ １０〜２６％、ＣａＯ０〜１
５％、ＭｇＯ ０〜５％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ
０〜１０％からなり、本質的にアルカリ金属酸化物を
含有しないことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波利用の衛生通信
や移動体通信等の機器に使用されるプリント配線板の強
化材として用いられるガラス繊維に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】プリント配線板は、樹脂、ガラス繊維、
改質剤等からなる複合材料である。このガラス繊維は、
樹脂の補強材として使用されるが、従来よりこの種のガ
ラス繊維として商業的に生産されている代表的なガラス
としては、Ｅガラスが知られている。このＥガラスは、
重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５２〜５６％、Ａｌ₂ Ｏ₃ １
２〜１６％、Ｂ₂ Ｏ₃ ８〜１３％、ＣａＯ １６〜２
５％、ＭｇＯ ０〜６％、アルカリ金属酸化物（Ｒ₂
Ｏ） ０〜３％からなる。

【０００３】ところで近年、高度情報化時代を迎え、衛
生通信や移動体通信等の情報伝達は、より高周波化の傾
向にあり、これに伴って低誘電率、低誘電正接のプリン
ト配線板が要求されつつある。

【０００４】高周波（マイクロ波）は、熱損失、放射損
失等として減衰しやすい性質を持ち、一般に電磁波の減
衰（Ａ）は、以下の式で表される。

【０００５】Ａ＝ｋ×（１／ｃ）×ｆ×√ε×ｔａｎδ ｋ：定数 ｃ：光の速度 ｆ：周波数 ε：誘電率 ｔａｎδ：誘電正接

【０００６】この式から誘電率及び誘電正接が大きいほ
ど、また周波数が高くなるほど、電磁波が減衰しやすい
ことが理解できる。

【０００７】プリント配線板の誘電率は、それを構成す
る材料の誘電率によって最終的に決定されるが、Ｅガラ
スは、誘電率と誘電正接が大きいため、プリント配線板
の補強材として用いた場合、電磁波の減衰が大きくな
り、高周波化に対応するには十分でないという問題があ
る。

【０００８】このような事情からＥガラスに比べて誘電
率と誘電正接が低いガラス繊維が必要とされ、このよう
な特性を満足するガラス繊維としてＤガラスが開発され
た。Ｄガラスの組成は、例えば特開昭６３−２８３１号
公報に開示されており、重量百分率で、ＳｉＯ₂ ７
０．０〜８０．０％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ０〜２．０％、Ｂ₂
Ｏ₃ １５．０〜２１．５％、ＭｇＯ ０〜１．０％、
ＣａＯ ０〜２．０％、Ｌｉ₂ Ｏ ０〜２．０％、Ｎａ
₂ Ｏ ０〜３．０％、Ｋ₂ Ｏ ０〜３．０％、Ｌｉ₂ Ｏ
＋Ｎａ₂ Ｏ＋Ｋ₂ Ｏ ２．０〜５．０％からなるもので
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながらＤガラス
は、樹脂との接着性が悪く、プリント配線板の補強材と
して用いた場合、高い信頼性が得られないという問題が
ある。

【００１０】Ｄガラスが、樹脂との接着性が悪い理由
は、Ｅガラスに比べてアルカリ金属酸化物（Ｒ₂ Ｏ）の
含有量が多く、アルカリ溶出量が多いため、樹脂の強化
材として用いた場合、樹脂中でガラス表面にアルカリ成
分が溶出し、樹脂との剥離を招くからであると考えられ
る。

【００１１】またＤガラスは、歪点が低く、耐熱性が悪
いという問題もある。プリント配線板に使用されるガラ
ス繊維は、使用前に繊維表面に付着したバインダーを焼
却する必要があるため、一般に４００℃前後の温度で、
７２時間程度の熱処理が施されるが、Ｄガラスは、歪点
が約５００℃と低いため、熱処理時に劣化する虞れがあ
る。

【００１２】本発明は、誘電率がＥガラスのそれより低
く、また誘電正接がＤガラスのそれと同等、あるいはそ
れ以下であり、しかもＥガラスと同等の耐水性と耐熱性
を有し、高周波用途のプリント配線板の強化材として有
用なガラス繊維を提供することを目的とするものであ
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明のガラス
繊維は、重量百分率で、ＳｉＯ₂ ４７〜６３％、Ａｌ
₂ Ｏ₃ ５〜１５％、Ｂ₂ Ｏ₃ ３〜１６％、ＢａＯ
１０〜２６％、ＣａＯ０〜１５、ＭｇＯ ０〜５％、Ｓ
ｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％からなり、本質
的にアルカリ金属酸化物を含有しないことを特徴とす
る。

【００１４】また本発明のガラス繊維は、好ましくは、
重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５２〜５６％、Ａｌ₂ Ｏ₃
７〜１４％、Ｂ₂ Ｏ₃ ３〜１２％、ＢａＯ １０〜２
２％、ＣａＯ ３〜１３％、ＭｇＯ ０〜５％、ＳｒＯ
１〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％からなり、本質的に
アルカリ金属酸化物を含有しないことを特徴とする。

【００１５】

【作用】以下、本発明のガラス繊維の組成を上記のよう
に限定した理由を説明する。

【００１６】ＳｉＯ₂ は、ガラスの骨格を形成する成分
であり、その含有量は、４７〜６３％、好ましくは５２
〜５６％である。４７％より少ないと、歪点が低下し、
耐熱性が悪くなり、一方、６３％より多いと、高温粘度
が大きくなり、溶融し難くなると共に、ガラスが失透し
やすくなる。

【００１７】Ａｌ₂ Ｏ₃ もガラスの骨格を形成する成分
であり、その含有量は、５〜１５％、好ましくは７〜１
４％である。５％より少ないと、ガラスが失透しやすく
なり、一方、１５％より多いと、粘度が高くなり、溶融
し難くなる。

【００１８】Ｂ₂ Ｏ₃ は、ガラスの溶融を促進させる融
剤として作用する成分であり、その含有量は、３〜１６
％、好ましくは、３〜１２％である。３％より少ない
と、融剤としての作用が得られず、粘度が高くなり、一
方、１６％より多いと、歪点が低下し、耐熱性が悪くな
ると共に、溶融ガラスが揮発して不均質になりやすい。

【００１９】ＢａＯも融剤として作用し、失透を抑える
と共に、高周波域での誘電正接を下げる成分であり、そ
の含有量は、１０〜２６％、好ましくは、１０〜２２％
である。１０％より少ないと、上記の効果が得られず、
一方、２６％より多いと、ガラスが失透しやすく、歪点
が低下し、耐熱性が悪くなる。

【００２０】ＣａＯは、高温粘度を下げ、溶融を容易に
すると共に、失透を抑える成分であり、その含有量は、
０〜１５％、好ましくは、３〜１３％である。１５％よ
り多いと、ガラスが失透しやすいため好ましくない。

【００２１】ＭｇＯ、ＳｒＯ及びＺｎＯも、ＣａＯと同
様の作用を有する成分であり、その含有量は、各々０〜
５％、０〜１０％、０〜１０％である。特にＳｒＯは、
ガラスの失透を抑える効果が大きく、１％以上含有させ
ることが好ましい。しかしながら、ＭｇＯが５％、Ｓｒ
Ｏが１０％、ＺｎＯが１０％より多いと、ガラスが失透
しやすくなるため好ましくない。

【００２２】尚、本発明においては、上記成分以外に
も、ガラスの特性を損なわない限り、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ
₂ 、Ａｓ₂ Ｏ₃ 、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 、Ｆ₂ 、Ｃｌ₂ 、ＳＯ₃ 等
を添加することが可能である。

【００２３】しかしながらＬｉ₂ Ｏ、Ｎａ₂ Ｏ、Ｋ₂ Ｏ
のアルカリ金属酸化物を含有すると、耐水性が低下し、
樹脂との接着性が悪くなると共に、歪点が低くなるた
め、本質的に含有しないことが望ましく、具体的には、
多くとも１％以下に抑える必要がある。

【００２４】

【実施例】以下、本発明のガラス繊維を実施例に基づい
て詳細に説明する。

【００２５】表１、２は、本発明に係る実施例のガラス
試料（Ｎｏ．１〜１０）と、比較例としてのＥガラスの
試料（Ｎｏ．１１）及びＤガラスの試料（Ｎｏ．１２）
を示すものである。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】表１、２の各試料は、次のようにして調製
した。

【００２９】まず各試料のガラス組成になるように調合
した原料バッチを白金ルツボに入れて電気炉中で約１５
５０℃、１６時間の条件で溶融した。次いでこの溶融ガ
ラスをカーボン板上に流し出し、板状に成形した後、冷
却炉で除歪した。

【００３０】こうして作製した各試料の誘電率、誘電正
接、歪点及びアルカリ溶出量を測定し、それらの値を表
１、２に示した。

【００３１】各表から明らかなように、実施例の各試料
は、誘電率が６．１以下であり、Ｅガラスのそれより低
く、また誘電正接が６〜１０×１０^-4であり、Ｄガラス
と同等、あるいはそれ以下であった。さらに実施例の各
試料は、歪点が５９４℃以上であるため、Ｄガラスに比
べて耐熱性に優れており、しかもアルカリ金属酸化物を
含有しないため、アルカリの溶出が認められなかった。

【００３２】また各試料を白金ブッシングに入れ、白金
ブッシングを直接通電することによってガラスを再溶融
し、ノズル温度を粘度１０³ ポイズに相当する温度に設
定して各ノズルから繊維径が約１３μｍのガラス繊維を
引き出したところ、いずれも糸切れは起こらず、良好に
紡糸することができた。

【００３３】尚、表中の誘電率、誘電正接は、上記の板
状ガラスの一部を切断し、５０×５０×３ｍｍに両面光
学研磨することによって、誘電特性評価用試料を作製し
た後、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１ＭＨ_Z での誘電率と誘電正接を測定したも
のである。

【００３４】また歪点も上記の板状ガラスの一部を用い
てＡＳＴＭ Ｃ ３３６−７１の方法によって測定し、
さらにアルカリ溶出量は、上記の板状ガラスを再溶融し
た後、水中に投じることによって水砕し、この水砕物を
用いてＪＩＳ Ｒ−３５０２の方法によって測定したも
のである。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明のガラス繊維は、誘
電率がＥガラスのそれより低く、また誘電正接がＤガラ
スのそれと同等、あるいはそれ以下であり、しかもＥガ
ラスと同等の耐水性と耐熱性を有するため、特に高周波
用途のプリント配線板の強化材として有用である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 重量百分率で、ＳｉＯ₂ ４７〜６３
   ％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ５〜１５％、Ｂ₂ Ｏ₃ ３〜１６％、
   ＢａＯ １０〜２６％、ＣａＯ ０〜１５％、ＭｇＯ
   ０〜５％、ＳｒＯ ０〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％か
   らなり、本質的にアルカリ金属酸化物を含有しないこと
   を特徴とするガラス繊維。
2. 【請求項２】 重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５２〜６０
   ％、Ａｌ₂ Ｏ₃ ７〜１４％、Ｂ₂ Ｏ₃ ３〜１２％、
   ＢａＯ １０〜２２％、ＣａＯ ３〜１３％、ＭｇＯ
   ０〜５％、ＳｒＯ １〜１０％、ＺｎＯ ０〜１０％か
   らなり、本質的にアルカリ金属酸化物を含有しないこと
   を特徴とする請求項１のガラス繊維。