[发明专利]一种稀土氧化物共掺的无氟低介电璃纤维及其制备方法

说明书

本发明提供了一种无氟低介电常数和低介电损耗的玻璃纤维，其介电常数和介电损耗可以达到较优水平。1MHz下的介电常数和介电损耗分别为4.17~4.87和4.24×10^‑3~6.28×10^‑3。本发明通过对稀土进行共掺来对玻璃的介电性能进行优化。玻璃纤维组合物包含摩尔百分比的原料制成：SiO₂ 55%~67%、B₂O₃ 18%~26%、Al₂O₃ 6%~12%、Na₂O 0.1%~1%、CaO 2%~7%、La₂O₃+Ce₂O₃+Y₂O₃ 0.5~6%。本发明所涉及的玻璃纤维适合做印刷电路板的增强材料。

技术领域

本发明属于玻璃纤维技术领域，尤其涉及一种无氟低介电常数和低损耗玻璃纤维，

此种纤维特别适用于覆铜板生产领域。

背景技术

随着电子技术的飞速发展，电子产品承载的信息量越来越大，多功能应用电子产品不断涌现，信号传播向高速高频化、数字化和多功能化在国民经济、航空航天及国防军工等领域得到了全面发展。而电子设备具备多功能化、轻便灵活、稳定可靠的特点，是电子产业快速提升和信息技术发展下的必然趋势，这就要求提升印刷电路板（PCB）制作的精密度，并向多层化、集成化发展，从而对低介电玻璃纤维，即PCB基板的增强材料提出了更高的性能要求。

由于玻璃纤维具有耐高温、电绝缘性能良好等一系列优点，它在电气绝缘方面的应用非常广泛，可以改进电工产品性能，提高产品质量，节约大量金属材料，其可作为PCB板的增强材料广泛使用。

目前应用较为广泛的低介电玻璃纤维是E玻璃纤维，其组成为：SiO₂：52%~56%，B₂O₃：5%~10%，Al₂O₃：12%~16%，CaO：16%~25%，MgO：0~5%，Na₂O+K₂O：0~1%。E玻璃纤维具有较好的耐水性及可加工性，且价格低，但其介电常数偏高，一般大于6.5，且介电损耗较大，一般高于10^-3，难以满足PCB板高密度和信息处理高速化的需求。对此，专家们又研究出了一种新型玻璃纤维——D玻璃纤维，此种纤维介电常数可达4.1左右，损耗可低至8×10^-4，介电性能优异，但也有较大的局限性：首先，与E玻璃纤维相比，其SiO₂的含量较高，导致玻璃熔化温度较高，熔融性较差，在生产中易产生气泡等缺陷，导致产生拉丝困难，纺织工艺中易产生断丝等问题；其次，D玻璃纤维增强的多层基板硬度较高，钻孔性能较差，不利于后续生产加工；再者，其耐水性较差，与树脂基板结合不牢，易发生剥离。

对于以上存在的情况，国内外众多专家学者也努力做了大量研究。

中国专利96194439.0公开了一种低介电常数玻璃纤维中降低了氧化钙含量，降低了玻璃析晶的可能，其介电常数可达到4.2~4.5左右；但是为了改善熔制性能，该玻璃纤维中引入了1%~4%的TiO₂，而TiO₂的引入会使玻璃着色，限制其应用。

美国专利US6309990公开了一种低介电玻璃纤维，在1MHz频率下，其介电常数为4.2-4.8，介电损耗为5-9×10^-4，成型温度在1300-1360之间。该玻璃纤维介电性能与D玻璃纤维相近，耐水性也较好，成型能力较D玻璃纤维有所提升。