專利名稱：一種低介電常數(shù)玻璃板及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及玻璃制造領(lǐng)域，更確切地說是涉及一種低介電常數(shù)的玻璃板及其制造方法，能夠在手機(jī)觸摸屏保護(hù)玻璃及集成電路基板上得到運(yùn)用，可以通過浮法工藝或者溢流下拉工藝實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
隨著電子工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，電子設(shè)備的小型化、微細(xì)化成為發(fā)展的趨勢(shì)之一，傳輸過程中使用的電磁波頻率已經(jīng)可以達(dá)到MHz以及GHz水平，材料的介電常數(shù)越小則信號(hào)的傳播速率越快；材料得介電正切值越小則其在固定傳播頻率下的傳播損失就越小。因此，就需要電路板具有較低的介電常數(shù)和介電損耗，并且部分電子元件長期在惡劣的環(huán)境中工作，需要電路板具有良好的熱穩(wěn)定性?，F(xiàn)有技術(shù)中多采用玻璃纖維及玻璃陶瓷作為低介電材料使用，增加了材料的工藝制程，提高了制造成本。而現(xiàn)行的具有高熱穩(wěn)定性的鋁硅酸鹽玻璃其介電常數(shù)一般大于7，不能滿足電子工業(yè)的需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠直接作為電路板使用的低介電常數(shù)玻璃板，該玻璃板具有介電損失小，熱穩(wěn)定性高的特點(diǎn)，滿足電子工業(yè)使用要求，能夠通過一次性方法進(jìn)行制備，降低生產(chǎn)制造成本，其工藝特點(diǎn)適合大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的，一種低介電常數(shù)玻璃板，其特征在于，按質(zhì)量比計(jì)，所述玻璃板采用的玻璃配合料組成為=SiO2 55 75%、Al2035 15%、MgOO 10%、K2O I 15%、Na2OO 10%、Li2OO 5%、Ca0 O 10%、B2O3 O 10%，ZrO2 5 20%,澄清劑O. 5 2%，上述總和為100% ；
所述澄清劑為SnO2與CeO2的組合物，其中CeO2占澄清劑總量的20% 50%。一種制備上述低介電常數(shù)玻璃板的方法，包括以下步驟
(1)采用分析純或者工業(yè)原料配置不含澄清劑的基礎(chǔ)玻璃組成；
(2)將稱量好的澄清劑放置于基礎(chǔ)玻璃組成中，混合均勻后形成玻璃配合料；
(3 )將混合好的玻璃配合料置于石英或白金坩堝中，放入硅鑰爐中進(jìn)行熔制，熔制溫度為1450 1700°C，當(dāng)達(dá)到熔制溫度后保溫I 5個(gè)小時(shí)后取出；
(4)將熔制好的玻璃液傾倒于模具中成型；
(5)成型玻璃冷卻后，放入馬弗爐內(nèi)以I 3°C/min的降溫速度退火，退火溫度為300 800。。；
(6 )退火完畢后進(jìn)行切割、拋光得到低介電常數(shù)玻璃板。所述低介電常數(shù)玻璃板的介電常數(shù)ε < 5(1ΜΗζ)，介電正切tan δ <1Χ10_3，軟化點(diǎn)700°C 780°C，能夠滿足電子行業(yè)中對(duì)于低介電材料的需求。SiO2作為玻璃形成體引入，是玻璃骨架的主要構(gòu)成物，其含量不足50%時(shí)候，玻璃基片的物理化學(xué)性能較差，本配方中優(yōu)選55% 75%之間組成；Al2O3作為網(wǎng)絡(luò)中間體氧化物引入，其能夠大幅度的提高玻璃的化學(xué)穩(wěn)定性，彈性模量及硬度等特征，但是Al2O3加入量較大時(shí)，會(huì)提高玻璃的熔化溫度，增大玻璃黏度，本配方中綜合各優(yōu)缺點(diǎn)，優(yōu)選Al2O3含量5%以上，15%以下，此時(shí)能夠保證玻璃基片(I)具備良好的物理化學(xué)性能；(2)能夠簡便的使用現(xiàn)行制備工藝制備。CaO作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物引入，其能夠降低玻璃在高溫時(shí)的黏度，促進(jìn)玻璃的熔化和澄清，但是含量較高時(shí)，容易使玻璃發(fā)脆，本配方中優(yōu)選O 10% ；
MgO作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物引入，其能夠提高玻璃本體的彈性模量并且以少量的MgO代替CaO能夠降低玻璃的硬化速度，改善成型性能，本配方中優(yōu)選O 10% ；
K2O作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物引入，其能夠降低玻璃的熔制溫度，但是含量較高會(huì)降低玻璃本體的各種性能，本配方中優(yōu)選含量I 15% ；
Na2O作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物引入，其能夠降低玻璃熔制溫度和高溫黏度，但引入量過多 會(huì)降低玻璃本體的物理化學(xué)性能，本配方中優(yōu)選含量O 10%，其能夠?qū)崿F(xiàn)以下目的(I)玻璃本體較好的物理化學(xué)性質(zhì)不會(huì)受到較大影響；(2)玻璃具有較好的可制備性，降低現(xiàn)行工藝制備產(chǎn)品的難度。Li2O作為網(wǎng)絡(luò)外體氧化物引入，其能夠在配合料的熔化過程中產(chǎn)生強(qiáng)烈的助熔作用，本配方中為了降低玻璃的制備難度，并且避免玻璃成分對(duì)后續(xù)的化學(xué)鋼化過程產(chǎn)生影響，優(yōu)選Li2O在O 5%;
B2O3作為網(wǎng)絡(luò)形成體氧化物加入，并且其加入可以使堿金屬帶入的非橋氧鍵變?yōu)闃蜓蹑I，從而提高玻璃的性能，并且其可以降低玻璃的高溫黏度，提高工藝的適配性，本配方中優(yōu)選O 10% ；
ZrO2在玻璃中作為網(wǎng)絡(luò)外體引入，其加入能夠降低玻璃的熱膨脹系數(shù)，提高玻璃的耐堿性，但同時(shí)也會(huì)提高玻璃的高溫粘度，本配方中優(yōu)選5 20%。本發(fā)明所提供的低介電玻璃板具有較高的軟化點(diǎn)，軟化點(diǎn)大于700°C，熱穩(wěn)定性較好，能夠適合于在發(fā)熱量較大的環(huán)境內(nèi)運(yùn)用，提高器件長期使用的穩(wěn)定性。本發(fā)明提供的玻璃板在高溫狀態(tài)黏度較大，需要選用特定組合的澄清劑，此處選用SnO2與CeO2的組合物，可以有效地促進(jìn)玻璃液在高溫狀態(tài)的澄清，提高產(chǎn)品質(zhì)量。澄清劑的總含量占配合料含量的O. 5 2%，其中CeO2含量占澄清劑總含量的20% 50% ;澄清劑作為促進(jìn)玻璃澄清的外體加入，基本不進(jìn)入玻璃結(jié)構(gòu)，為保證玻璃本體質(zhì)量，控制其含量不高于總含量的2% ;并且CeO2的加入有可能使玻璃著色，因此，控制CeO2含量不高于澄清劑50%，為保證CeO2在玻璃中起到相應(yīng)的澄清作用，優(yōu)選其含量不低于總澄清劑含量的20% ；
有益效果本發(fā)明提供一種可以直接作為電路板使用的低介電常數(shù)玻璃板，該玻璃板中含有較高的硅、鋁元素，具有較高的熱穩(wěn)定性，適應(yīng)惡劣環(huán)境下在電子元件中長期工作；鋯元素的加入能夠調(diào)節(jié)介電系數(shù)，從而達(dá)到較低水準(zhǔn)的介電常數(shù)和介電損耗；玻璃整體配方的組成及復(fù)合澄清劑的使用，使得本玻璃板具有較好的澄清質(zhì)量，并且其特性適合于在浮法或者溢流下拉工藝中大規(guī)模生產(chǎn)，降低制造成本。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例一(1)本實(shí)施例中，采用熔爐熔制鋁硅酸鹽玻璃，實(shí)施例中采用的基礎(chǔ)成分設(shè)計(jì)如表I所示，以分析純作為原料，按配方配置完成后將玻璃配合料放入硅鑰爐中，以3 5°C /min的速度升溫至1650°C后保溫兩個(gè)小時(shí)，然后將熔制好的玻璃液傾倒于模具中成型，然后送入退火爐退火，以2V /min的降溫速度退火，退火溫度500°C，直至冷卻至室溫，將樣品取出切割、拋光、測試。表I 實(shí)施例了基礎(chǔ)玻璃組成( 500g玻璃配合料)
權(quán)利要求
1.一種低介電常數(shù)玻璃板，其特征在于，按質(zhì)量比計(jì)，所述玻璃板采用的玻璃配合料組成為=SiO2 55 75%、Al2035 15%、MgOO 10%、K2O I 15%、Na2OO 10%、Li2OO 5%、CaO O 10%、B2O3 O 10%, ZrO2 5 20%,澄清劑 O. 5 2%,上述總和為 100% ； 所述澄清劑為SnO2與CeO2的組合物，其中CeO2占澄清劑總量的20% 50%。
2.一種制備權(quán)利要求I所述低介電常數(shù)玻璃板的方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)采用分析純或者工業(yè)原料配置不含澄清劑的基礎(chǔ)玻璃組成； (2)將稱量好的澄清劑放置于基礎(chǔ)玻璃組成中，混合均勻后形成玻璃配合料； (3 )將混合好的玻璃配合料置于石英或白金坩堝中，放入硅鑰爐中進(jìn)行熔制，熔制溫度為1450 1700°C，當(dāng)達(dá)到熔制溫度后保溫I 5個(gè)小時(shí)后取出； (4)將熔制好的玻璃液傾倒于模具中成型； (5)成型玻璃冷卻后，放入馬弗爐內(nèi)以I 3°C/min的降溫速度退火，退火溫度為300 800。。； (6 )退火完畢后進(jìn)行切割、拋光得到低介電常數(shù)玻璃板。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種用低介電常數(shù)玻璃板，其特征在于所述低介電常數(shù)玻璃板的介電常數(shù)ε <5 (1MHz)，介電正切tanS < I X 10_3，軟化點(diǎn)700°C 780°C。
全文摘要
本發(fā)明公開一種低介電常數(shù)玻璃板及其制備方法，按質(zhì)量比計(jì)，所述玻璃板采用的玻璃配合料組成為SiO255～75%、Al2O35～15%、MgO0～10%、K2O1～15%、Na2O0～10%、Li2O0～5%、CaO0～10%、B2O30～10%，ZrO25～20%，澄清劑0.5～2%，上述總和為100%；所述澄清劑為SnO2、CeO2的混合物，其中CeO2占澄清劑總量的20%～50%。本發(fā)明提供的低介電常數(shù)玻璃板可以直接作為電路板使用，具有較高的熱穩(wěn)定性，適應(yīng)惡劣環(huán)境下在電子元件中長期工作；鋯元素的加入能夠調(diào)節(jié)介電系數(shù)，從而達(dá)到較低水準(zhǔn)的介電常數(shù)和介電損耗；玻璃整體配方的組成及復(fù)合澄清劑的使用，使得本玻璃板具有較好的澄清質(zhì)量，并且其特性適合于在浮法或者溢流下拉工藝中大規(guī)模生產(chǎn)，降低制造成本。
文檔編號(hào)C03C3/095GK102923953SQ20121046908
公開日2013年2月13日 申請(qǐng)日期2012年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月20日
發(fā)明者彭壽, 曹欣, 馬立云, 王蕓, 吳飛, 石麗芬, 崔介東, 王偉 申請(qǐng)人:蚌埠玻璃工業(yè)設(shè)計(jì)研究院, 中國建材國際工程集團(tuán)有限公司