[发明专利]低介电玻璃组合物、纤维及制品

说明书

公开了具有低介电常数和低损耗因数的玻璃组合物和玻璃纤维，其可以适合用于电子应用和制品。本发明的玻璃纤维和组合物可以包括48.0重量％至58.0重量％SiO₂；15.0重量％至26.0重量％B₂O₃；12重量％至18.0重量％Al₂O₃；大于0.25重量％至3.0重量％P₂O₅；大于0.25重量％至7.00重量％CaO；5.0重量％以下MgO；大于0重量％至1.5重量％SnO₂；及6.0重量％以下TiO₂。此外，所述玻璃组合物在高于1350℃的温度下具有1000泊的玻璃粘度并具有高于1000℃的液相线温度。

相关申请

本申请依据PCT第8条要求于2020年1月2日提交的美国专利申请第16/732,825号和于2020年2月17日提交的美国专利申请第16/792,658号的优先权权益；这些申请是于2019年6月27日提交的美国专利申请第16/474,287号的部分延续案，美国专利申请第16/474,287号作为对于2016年12月28日提交的美国专利申请第62/439,755号要求优先权的于2017年12月21日提交的PCT/US17/67785的国家阶段申请。上面申请的内容通过参考以其全部并入，犹如在本文中完全陈述。

技术领域

本发明涉及玻璃组合物和纤维。更具体地，本发明涉及具有低介电常数和低损耗因数的玻璃组合物和纤维。此外，本发明的玻璃纤维优选地适合于与电子相关器件如用于印刷电路板层压板的加固物等结合使用。

背景技术

现代电子器件通常包括用玻璃纤维加固的印刷电路板。许多现代电子器件，如移动或固定无线电话、计算机、智能手机、平板电脑等，具有在高处理速度和高或超高频率下运行的电子系统。当玻璃暴露于如此高频率或超高频率电磁场时，玻璃吸收至少一些能量并将所吸收的能量转化成热量。由玻璃转化成热量的能量称为介电损耗能量。本介电损耗能量与玻璃组合物的“介电常数”和“介电损耗角正切”成正比，如下列表达式所示：

W＝k·f·v²·ε·(tanδ)

在上面表达式中，“W”是玻璃中的介电损耗能量，“k”是常数，“f”是频率，“v²”是电势梯度，“ε”是介电常数，及“tanδ”是介电损耗角正切。介电损耗角正切(tanδ)是无量纲的并且在本领域中通常由下列同义词表示：“损耗因子”，或者更常见地，“损耗因数”(Df)。如上面表达式所示，介电损耗能量“W”随着玻璃介电常数和介电损耗角正切(损耗因数，Df)的增加而增加，和/或随着频率的增加而增加。

通常用于加固印刷电路板的两种类型的玻璃纤维是E-玻璃和D-玻璃。然而，E-玻璃在约10GHz的频率下于室温下具有约6.1的相对高介电常数和约38×10^-4的相对高损耗因数。相应地，因为E-玻璃能够产生相对高的介电损耗，所以对于具有较高的电子元件密度和较高的处理速度的印刷电路板，E-玻璃是差的加固物材料。另一方面，D-玻璃具有相对低的介电常数和损耗因数。然而，D-玻璃具有相对高的熔化温度，相对差的可加工性，相对差的机械性能，及相对差的耐水性。另外，D-玻璃可能不足地粘附至环氧树脂上，并且通常包括条纹和气泡形式的缺陷。相应地，E-玻璃和D-玻璃皆不理想地适合用作高速印刷电路板中的加固物纤维，及也不恰当地适合于在约100MHz至约18GHz的高频率或超高频率下运行的电路板。

提供适合于电子产品的玻璃配方的先前尝试包括，授予Mori的US5958808、授予Creux的US2004/01755557、授予Tamura的US6309990、授予Tamura的US6846761、授予Kuhn的WO2010/011701、授予Yoshida的US2011/0281484、授予Sawanoi的US8679993和授予张的CN103351102。

发明内容