特開 2023-51778 ガラス組成物、ガラス、ガラス繊維及びそのガラス繊維を含む製品

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023051778

(43)【公開日】2023-04-11

(54)【発明の名称】ガラス組成物、ガラス、ガラス繊維及びそのガラス繊維を含む製品

(51)【国際特許分類】

   C03C 3/093 20060101AFI20230404BHJP

   C03C 3/118 20060101ALI20230404BHJP

【ＦＩ】

C03C3/093

C03C3/118

【審査請求】有

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022144060

(22)【出願日】2022-09-09

(31)【優先権主張番号】110136516

(32)【優先日】2021-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

(71)【出願人】

【識別番号】520409925

【氏名又は名称】富喬工業股▲分▼有限公司

(74)【代理人】

【識別番号】100120031

【弁理士】

【氏名又は名称】宮嶋 学

(74)【代理人】

【識別番号】100120617

【弁理士】

【氏名又は名称】浅野 真理

(74)【代理人】

【識別番号】100126099

【弁理士】

【氏名又は名称】反町 洋

(72)【発明者】

【氏名】シュイ ウェン ホー

(72)【発明者】

【氏名】チェン ピー チョン

(72)【発明者】

【氏名】チャン チー ユアン

(72)【発明者】

【氏名】リー ユエ ホン

(72)【発明者】

【氏名】ルオ ウェイ チー

【テーマコード（参考）】

4G062

【Ｆターム（参考）】

4G062AA01

4G062AA05

4G062DA05

4G062DA06

4G062DB03

4G062DB04

4G062DC04

4G062DC05

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4G062DE03

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4G062FE01

4G062FF01

4G062FG01

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4G062FK01

4G062FL01

4G062GA01

4G062GA10

4G062GB01

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4G062GE01

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4G062GE03

4G062HH01

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4G062HH10

4G062HH11

4G062HH12

4G062HH13

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4G062HH17

4G062JJ01

4G062JJ03

4G062JJ05

4G062JJ07

4G062JJ10

4G062KK01

4G062KK03

4G062KK05

4G062KK07

4G062KK10

4G062MM27

4G062NN26

(57)【要約】

【課題】ガラス組成物、ガラス及びガラス繊維を提供する。
【解決手段】ガラス組成物は、総量を１００ｗｔ％として、含有量が４９ｗｔ％～５９ｗｔ％の範囲内にあるＳｉＯ_２と、含有量が９．５ｗｔ％～１４．５ｗｔ％の範囲内にあるＡｌ_２Ｏ_３と、含有量が１９ｗｔ％～３５ｗｔ％の範囲内にあるＢ２Ｏ_３と、含有量が２ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲内にあるＣａＯと、含有量が０．２５ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあるＺｎＯと、含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＭｇＯと、含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＴｉＯ_２と、含有量が０ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあるＺｒＯ_２と、含有量が０．１ｗｔ％～３．５ｗｔ％の範囲内にあるＭｎＯと、を含む。
【選択図】なし

【特許請求の範囲】

【請求項1】

総量を１００ｗｔ％として、
含有量が４９ｗｔ％～５９ｗｔ％の範囲内にあるＳｉＯ_２と、
含有量が９．５ｗｔ％～１４．５ｗｔ％の範囲内にあるＡｌ_２Ｏ_３と、
含有量が１９ｗｔ％～３５ｗｔ％の範囲内にあるＢ_２Ｏ_３と、
含有量が２ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲内にあるＣａＯと、
含有量が０．２５ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあるＺｎＯと、
含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＭｇＯと、
含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＴｉＯ_２と、
含有量が０ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあるＺｒＯ_２と、
含有量が０．１ｗｔ％～３．５ｗｔ％の範囲内にあるＭｎＯと、
を含むことを特徴とする、ガラス組成物。

【請求項2】

総量を１００ｗｔ％として、含有量が０．５ｗｔ％以下のＮａ_２Ｏを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のガラス組成物。

【請求項3】

総量を１００ｗｔ％として、含有量が０．５ｗｔ％以下のＫ_２Ｏを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のガラス組成物。

【請求項4】

総量を１００ｗｔ％として、含有量が３ｗｔ％以下のＦ_２を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のガラス組成物。

【請求項5】

総量を１００ｗｔ％として、含有量が１ｗｔ％以下のＦｅ_２Ｏ_３を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載のガラス組成物。

【請求項6】

請求項１～５のいずれか一項に記載のガラス組成物を含むことを特徴とする、ガラス。

【請求項7】

請求項１～５のいずれか一項に記載のガラス組成物を含むことを特徴とする、ガラス繊維。

【請求項8】

請求項７に記載のガラス繊維を含むことを特徴とする、製品。

【請求項9】

プリント基板、集積回路基板またはレーダードームから選ばれることを特徴とする、請求項８に記載の製品。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ガラス組成物、ガラス及びガラス繊維に関し、特に優れた紡糸の成形ウィンドウ（ｆｏｒｍｉｎｇ ｗｉｎｄｏｗ）を有するガラス組成物、該ガラス組成物を含み低誘電率（ｌｏｗ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｃｏｎｓｔａｎｔ）及び低誘電正接（ｌｏｗ ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ ｌｏｓｓ ｔａｎｇｅｎｔ）を有するガラス及びガラス繊維に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、泡数が少なく誘電率の低いガラス組成物及びガラス繊維が開示されている。
該ガラス組成物は、５２ｗｔ％～５８ｗｔ％の範囲内にあるＳｉＯ_２と、１２ｗｔ％～１６ｗｔ％の範囲内にあるＡｌ_２Ｏ_３と、１６ｗｔ％～２６ｗｔ％の範囲内にあるＢ_２Ｏ_３と、０ｗｔ％超え且つ２ｗｔ％以下の範囲内にあるＭｇＯと、１ｗｔ％～６ｗｔ％の範囲内にあるＣａＯと、１ｗｔ％超え且つ５ｗｔ％未満の範囲内にあるＴｉＯ_２と、０ｗｔ％超え且つ０．６ｗｔ％以下の範囲内にあるＮａ_２Ｏと、０ｗｔ％～０．５ｗｔ％の範囲内にあるＫ_２Ｏと、０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＦ_２と、１ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲内にあるＺｎＯと、０ｗｔ％超え且つ１ｗｔ％以下の範囲内にあるＦｅ_２Ｏ_３と、０.１ｗｔ％～０．６ｗｔ％の範囲内にあるＳＯ_３とを含む。ガラス繊維は、該ガラス組成物によるものである。

【0003】

特許文献１に開示されているガラス組成物は、良好な紡糸の成形ウィンドウを有し、且つ該ガラス組成物によるガラス繊維は、低泡数、低誘電率及び低誘電正接の利点を有する。しかしながら、該ガラス組成物によるガラス繊維は、周波数が１０ＧＨｚの環境で使用されると、誘電率及び誘電正接がやはり高すぎるという問題点がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】台湾特許第Ｉ６９４９７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の目的は、上記従来技術の課題を少なくとも一つ解決できるガラス組成物、ガラス、ガラス繊維及びそのガラス繊維を含む製品を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の目的を実現するために、本発明は、
総量を１００ｗｔ％として、
含有量が４９ｗｔ％～５９ｗｔ％の範囲内にあるＳｉＯ_２と、
含有量が９．５ｗｔ％～１４．５ｗｔ％の範囲内にあるＡｌ_２Ｏ_３と、
含有量が１９ｗｔ％～３５ｗｔ％の範囲内にあるＢ_２Ｏ_３と、
含有量が２ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲内にあるＣａＯと、
含有量が０．２５ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあるＺｎＯと、
含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＭｇＯと、
含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＴｉＯ_２と、
含有量が０ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあるＺｒＯ_２と、
含有量が０．１ｗｔ％～３．５ｗｔ％の範囲内にあるＭｎＯと、
を含むことを特徴とするガラス組成物を提供する。

【0007】

また、本発明は、上記のガラス組成物を含むことを特徴とするガラスを提供する。

【0008】

また、本発明は、上記のガラス組成物を含むことを特徴とするガラス繊維を提供する。

【0009】

また、本発明は、上記のガラス繊維を含むことを特徴とする製品を提供する。

【発明の効果】

【0010】

上記の成分及び含有量の組み合わせ設計により、本発明のガラス組成物は、優れた紡糸の成形ウィンドウ及び低誘電率と低誘電正接を有しながら相分離（ｐｈａｓｅ ｓｅｐａｒａｔｉｏｎ）の現象がなく、本発明のガラス組成物を含むガラス及びガラス繊維も低誘電率及び低誘電正接を有する。

【発明を実施するための形態】

【0011】

本発明のガラス組成物は、該ガラス組成物の総量を１００ｗｔ％として、含有量が４９ｗｔ％～５９ｗｔ％の範囲内にあるＳｉＯ_２と、含有量が９．５ｗｔ％～１４．５ｗｔ％の範囲内にあるＡｌ_２Ｏ_３と、含有量が１９ｗｔ％～３５ｗｔ％の範囲内にあるＢ_２Ｏ_３と、含有量が２ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲内にあるＣａＯと、含有量が０．２５ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあるＺｎＯと、含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＭｇＯと、含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあるＴｉＯ_２と、含有量が０ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあるＺｒＯ_２と、含有量が０．１ｗｔ％～３．５ｗｔ％の範囲内にあるＭｎＯとを含む。

【0012】

ＳｉＯ_２の含有量が４９ｗｔ％～５９ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物は、適度の粘度を有してガラス繊維を形成するための紡糸成形工程に利することができ、且つ該ガラス組成物によるガラス及びガラス繊維は、低誘電率及び低誘電正接を有する。

【0013】

Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が９．５ｗｔ％～１４．５ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物は、相分離の現象がなく且つ優れた紡糸の成形ウィンドウを有する。

【0014】

Ｂ_２Ｏ_３の含有量が１９ｗｔ％～３５ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物によるガラス及びガラス繊維は、低誘電率及び低誘電正接を有すると共に、優れた引張強度（ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ）も有してプリント基板（ｐｒｉｎｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ ｂｏａｒｄ）に応用する際プリント基板の機械強度を向上させることができる。

【0015】

ＣａＯの含有量が２ｗｔ％～５ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物は、相分離の現象がなく且つ優れた紡糸の成形ウィンドウを有し、且つ該ガラス組成物によるガラス及びガラス繊維は、低誘電率及び低誘電正接を有する。

【0016】

ＺｎＯの含有量が０.２５ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物は、優れた紡糸の成形ウィンドウを有し且つ相分離の現象がない。

【0017】

ＭｎＯの含有量が０．１ｗｔ％～３．５ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物は、紡糸の成形ウィンドウが大きくなり紡糸加工の操作利便性が向上し、且つ該ガラス組成物は低誘電率及び低誘電正接を有する。

【0018】

ＭｇＯの含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物は、粘度が低くなり紡糸加工などでの操作性が向上し、且つ相分離の現象がない。

【0019】

ＺｒＯ_２の含有量が０ｗｔ％～３ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物は、優れた紡糸の成形ウィンドウと低誘電率及び低誘電正接を有し、且つ相分離の現象がない。

【0020】

ＴｉＯ_２の含有量が０ｗｔ％～１ｗｔ％の範囲内にあると、該ガラス組成物は、優れた紡糸の成形ウィンドウを有する。

【0021】

該ガラス組成物に優れた溶融性及びより低い粘度を有させて紡糸加工などの操作性を向上させ且つより低い誘電率及び誘電正接を与えるために、本発明の一部の実施形態において、該ガラス組成物は、該ガラス組成物の総量を１００ｗｔ％として、含有量が０．５ｗｔ％以下のＮａ_２Ｏをフラックス（ｆｌｕｘ）として更に含む。

【0022】

該ガラス組成物に優れた溶融性及びより低粘度のガラス及びガラス繊維を形成する工程の操作性を向上させ、且つ該ガラス組成物により低い誘電率及び誘電正接を与えるために、本発明の一部の実施形態において、該ガラス組成物は、該ガラス組成物の総量を１００ｗｔ％として、含有量が０．５ｗｔ％以下のＫ_２Ｏをフラックスとして更に含む。

【0023】

該ガラス組成物が窯における耐火煉瓦を腐食することにより窯の使用寿命が短くなりコストが上がる問題点を低減し、且つ該ガラス組成物により低い誘電率及び誘電正接を与えるために、本発明の一部の実施形態において、該ガラス組成物は、該ガラス組成物の総量を１００ｗｔ％として、含有量が３ｗｔ％以下のＦ_２を更に含む。

【0024】

該ガラス組成物を溶融する時の環境雰囲気及び該ガラス組成物の泡を除去する時の安定性を監視制御し、且つ該ガラス組成物により低い誘電率及び誘電正接を与えるために、本発明の一部の実施形態において、該ガラス組成物は、該ガラス組成物の総量を１００ｗｔ％として、含有量が１ｗｔ％以下のＦｅ_２Ｏ_３を更に含む。

【0025】

誘電率及び誘電正接の特性を損なわないことを前提として、該ガラス組成物は、該ガラス組成物の総量を１００ｗｔ％として、含有量が３ｗｔ％以下の他の成分を更に含むことができる。該他の成分は、Ｌｉ_２Ｏ、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ａｓ_２Ｏ_３、Ｓｂ_２Ｏ_３、Ｖ_２Ｏ_３、Ｐ_２Ｏ_５、Ｃｌ_２、ＢｅＯ、ＢａＯ、Ｓｃ_２Ｏ_３、ＳｎＯ_２及びＳｒＯのうちの少なくとも１種を含む。

【0026】

本発明のガラスは上記のガラス組成物を含む。

【0027】

本発明のガラス繊維は、上記のガラス組成物を含む。

【0028】

本発明の製品は、上記のガラス繊維を含む。

【0029】

本発明の製品は、例えばプリント基板、集積回路基板またはレーダードームが挙げられるが、それらに限らない。

【0030】

本発明の一部の実施形態において、製品は、例えばプリント基板、集積回路基板またはレーダードームから選ばれるものである。

【実施例0031】

以下、本発明の実施例について説明する。これらの実施例は、例示的かつ説明的なものであり、且つ、本発明を限定するものと解釈されるべきではないことを理解されたい。
［実施例１］
表１に示される実施例１の含有量を有するガラス組成物にできるように各原料粉末を量り取って均一に混合した後、ガラス原料組成物を得た。

【0032】

該ガラス原料組成物を高温炉中に配置して１５００℃～１５５０℃の温度で３～５時間恒温加熱し、完全に溶融した液状ガラスを得た。そして、該液状ガラスを直径４０ｍｍの黒鉛るつぼ（ｇｒａｐｈｉｔｅ ｃｒｕｃｉｂｌｅ）に注入し、該黒鉛るつぼを８００℃まで予熱した焼鈍炉（ａｎｎｅａｌｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ）に配置し、該液状ガラスを徐々に室温にまで冷却することでガラスブロックに形成した。該ガラスブロックを研磨して、厚さ該０．６０ｍｍ～０．７９ｍｍのガラスシートを作成した。

【0033】

本発明に係る各種ガラス品はガラス組成物とみなすことができ、即ち、実施例及び比較例におけるガラスブロック、ガラスシートは、いずれもガラス組成物とみなすことができる。

【0034】

［実施例２～実施例７及び比較例１～比較例９］
実施例２～実施例７及び比較例１～比較例９の製造方法は、表１及び表２に示される実施例２～実施例７及び比較例１～比較例９の含有量を有するガラス組成物にできるように各原料粉末を量り取る以外、実施例１と同じである。

【0035】

[評価項目]
＜誘電率及び誘電正接＞
ベクトルネットワークアナライザ（Ｖｅｃｔｏｒ Ｎｅｔｗｏｒｋ Ａｎａｌｙｚｅｒ、ドイツＲ＆Ｓ社のＺＮＢ２０）をスプリットポスト誘電体共振器（台湾ＷＡＶＥＲＡＹ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．社）と合わせて、周波数が１０ＧＨｚ時の、実施例１～実施例７及び比較例１～比較例９のガラスシートの誘電率及び誘電正接を測定した。その結果は、表１及び表２に示される。

【0036】

＜紡糸の成形ウィンドウ（ΔＴ）＞
実施例１～実施例７及び比較例１～比較例９のガラスブロックから２．２５ｇを取って高温炉中に配置した後、特定温度まで加熱し且つ２時間温度を維持し、そして該ガラスブロックを高温の溶鉱炉から取り出して静置で室温まで冷却した後、該ガラスブロック中の結晶の有無を観察した。結晶がある場合、該特定温度は実施例１～実施例７及び比較例１～比較例９のガラス組成物の失透温度である。実施例１～実施例７及び比較例１～比較例９のガラス組成物が粘度１０００ポイズ（ｐｏｉｓｅ）になる時の温度から失透温度を引くと、実施例１～実施例７及び比較例１～比較例９のガラス組成物の紡糸の成形ウィンドウ（ΔＴ、単位：℃）が得られる。紡糸の成形ウィンドウ（ΔＴ）が大きいほど、ガラス繊維を製造する際の紡糸成形工程が行いやすくなる。

【0037】

＜相分離テスト＞
実施例１～実施例７及び比較例１～比較例９のガラスブロックの外観を目視にて観察した。ガラスブロックの外観が均一な色沢を呈する場合、該ガラスブロックは均一相であって相分離がないことを示す。ガラスブロックの外観が乳濁且つ不均一な色沢を呈する場合、該ガラスブロックは均一相ではなく相分離が起きていることを示す。

【0038】

【表1】

【0039】

【表2】

【0040】

表１及び表２に示されるように、本発明のガラス組成物は、ＳｉＯ_２とＡｌ_２Ｏ_３とＢ_２Ｏ_３とＣａＯとＺｎＯとＭｇＯとＴｉＯ_２とＺｒＯ_２とＭｎＯとの組み合わせ、且つ、それぞれ含有量範囲をＳｉＯ_２が４９ｗｔ％～５９ｗｔ％、Ａｌ_２Ｏ_３が９．５ｗｔ％～１４．５ｗｔ％、Ｂ_２Ｏ_３が１９ｗｔ％～３５ｗｔ％、ＣａＯが２ｗｔ％～５ｗｔ％、ＺｎＯが０．２５ｗｔ％～３ｗｔ％、ＭｇＯが０ｗｔ％～１ｗｔ、ＴｉＯ_２が０ｗｔ％～１ｗｔ％、ＺｒＯ_２が０ｗｔ％～３ｗｔ％、ＭｎＯが０．１ｗｔ％～３．５ｗｔ％とすることにより、本発明のガラスブロック（ガラス組成物）によるガラスシートは、１０ＧＨｚの周波数で使用されると、誘電率が４．５以下及び誘電正接が２．４×１０^－３以下になった、即ち、本発明のガラス組成物によるガラス繊維も、同等の性質を有し、その上に、本発明のガラス組成物は、相分離の現象が生じないと共に優れた紡糸の成形ウィンドウを有する。

【0041】

それに対して、比較例１において、Ａｌ_２Ｏ_３の含有量が１４．５ｗｔ％を超えるため、比較例１のガラスブロック（ガラス組成物）によるガラスシートは、１０ＧＨｚの周波数で使用されると、誘電率が４．５を超え且つ誘電正接が２．４×１０^－３を超えてしまい、該ガラス組成物によるガラス繊維をプリント基板に応用すると、プリント基板における電気信号伝導の完全性及び伝導速度が悪くなるという問題が生じる。また、該ガラス組成物は、紡糸の成形ウィンドウが悪い問題点もある。

【0042】

比較例２～比較例７及び比較例９において、Ａｌ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、ＺｒＯ_２及びＭｎＯの含有量が順に９．５ｗｔ％～１４．５ｗｔ％、０ｗｔ％～１ｗｔ％、０ｗｔ％～１ｗｔ％、０．２５ｗｔ％～３ｗｔ％、０ｗt%～３ｗｔ％及び０．１ｗｔ％～３．５ｗｔ％の範囲内に制御されていないため、該ガラス組成物は、相分離が発生している問題点や紡糸の成形ウィンドウが悪いという問題点がある。

【0043】

比較例８において、ＭｎＯの含有量が３．５ｗｔ％を超えるため、比較例８のガラスブロック（ガラス組成物）によるガラスシートは、１０ＧＨｚの周波数で使用されると、誘電率が４．５を超え且つ誘電正接が２．４×１０^－３を超えてしまい、該ガラス組成物によるガラス繊維をプリント基板に応用すると、プリント基板における電気信号伝導の完全性及び伝導速度が悪くなるという問題が生じる。

【0044】

上記の内容によれば、上記の成分及び含有量の組み合わせ設計により、本発明のガラス組成物は、優れた紡糸の成形ウィンドウと、低誘電率及び低誘電正接を有しながら相分離の現象がなく、且つ、本発明のガラス組成物を含むガラス及びガラス繊維も低誘電率と低誘電正接とを有して、本発明の目的を達成できる。

【0045】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、最も広い解釈の精神および範囲内に含まれる様々な構成として、全ての修飾および均等な構成を包含するものとする。

【産業上の利用可能性】

【0046】

本発明のガラス組成物は、低誘電率と低誘電正接とを有するガラス製品にすることに好適である。