[发明专利]一种低介电硅酸盐玻璃及其制备方法

说明书

本发明属于特种玻璃制备技术领域，具体涉及一种低介电硅酸盐玻璃及其制备方法。本发明提供的低介电硅酸盐玻璃，为二氧化硅含量高达85‑95％的硅酸盐玻璃，其介电常数在3.85‑4.26之间，能够满足使用要求。其制备方法为：首先按玻璃组分配比将除熔融石英玻璃粉以外的组分混合均匀，采用传统熔化方法对混合料进行高温熔制，淬冷或高温压片获得玻璃渣；将玻璃渣和熔融石英玻璃粉分别通过处理获得纳米级粉体，混合均匀后获得混合玻璃粉；对混合玻璃粉进行高温熔融，经退火后即得低介电玻璃。该制备方法中，一部分二氧化硅组分由石英砂形式引入，一部分二氧化硅组分由石英玻璃粉引入，显著降低了玻璃的熔制温度，同时能够保证所得玻璃具有较低的介电常数。

技术领域

本发明属于特种玻璃制备技术领域，具体涉及一种低介电硅酸盐玻璃及其制备方法。

背景技术

介电常数是表征材料极化和储存电荷的能力。随着电子信息产业快速发展，电子设备和微波线路的高功率化、高密度化、高集成化与高运行速度，要求提高电路板导线信号的传输速度，降低信号传送的延迟，提高信噪比等，相应地要求电路板的材料--玻璃具有低介电常数。

普通硅酸盐玻璃的介电常数值为7～8。如果再通过组分调整和优化，降低其介电常数是较困难的，因为氧化硅作为其主要成分就已经决定了其网络结构，其它引入的成分只能作为调整体。石英玻璃在室温1MHz下的介电常数值为3.78，是无机玻璃中介电常数最低的玻璃材料，但它与其它硅酸盐玻璃相比，由于纯SiO₂熔化温度较高(≥1730℃)，其最大的缺点就是制备困难，制备成本高。

目前，低介电玻璃研究主要围绕高SiO₂含量的硅酸盐玻璃体系，其SiO₂含量一般在80-85wt％之间，同时为调整玻璃的成玻性和理化性能，再添加少量的B₂O₃、Na₂O、K₂O、CaO、MgO等氧化物，所得玻璃的介电常数在4.5-5.2，不能满足电路板材料的使用要求，为了进一步降低玻璃的介电常数，还需提高玻璃体系中SiO₂的含量。

已报道的高SiO₂含量的硅酸盐玻璃的制备方法主要有两种：(1)传统熔融法，利用池窑、电极加热、高温(≥1600℃)、机械搅拌等装备和工艺来实现，如Corning7740玻璃，BJTY玻璃等；(2)化学方法，先对传统玻璃进行分相处理，然后采用硝酸、氢氟酸或硫酸等对玻璃进行腐蚀，析出B₂O₃、Na₂O、K₂O等组分，并经高温烧结即可获得高含量SiO₂玻璃，如高硅氧玻璃等。

综合分析，上述两种制备方法均存在不足，传统熔融法主要针对SiO₂含量≤85wt％的玻璃，当SiO₂含量再增大，由于玻璃粘度极大、熔制温度高，这种方法难以进行；化学方法工序复杂，而且对玻璃腐蚀程度难以精确控制，导致最终烧结玻璃组分偏差较大，批次稳定性难以保证。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的低介电硅酸盐玻璃制备困难的缺陷，从而提供一种SiO₂含量高于85wt％的、介电常数满足电路板材料性能要求的低介电硅酸盐玻璃及其制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种低介电硅酸盐玻璃，包括以下重量百分含量的氧化物组分：

SiO₂：85-95％；

B₂O₃：3-10％；

Sb₂O₃：0.1-0.3％