本發(fā)明是一種減少氧化硅的重量百分比以改善制程能耗的玻璃材料，尤其是指降低氧化硅的重量百分比，且增加氧化硼的重量百分比，以兼顧低粘度溫度、低介電系數(shù)與低耗損因子的玻璃材料。
背景技術(shù)：
：玻璃纖維是屬于一種無機纖維，其截面呈圓形，直徑在數(shù)微米至20微米之間，密度則介于2.4～2.7公克/立方厘米，由于具有優(yōu)良的物理特性，因此成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)中不可或缺的重要原料，其中，由電子級玻璃纖維制成的「玻纖紗」，更是印刷電路板中的必要基材之一。玻璃依照其材料的組成、比例又分為多種類型，以往制作電子級玻璃纖維的原料大多為「E型玻璃」(E-Glass)，其主要的成份組成如下：成份重量百分比SiO252～62％Al2O312～16％CaO16～25％MgO0～5％B2O30～10％E型玻璃的介電系數(shù)(Dielectricconstant)及耗損因子(Dissipationfactor)分別約為6.8～7.1與0.006，只是，近年來，隨著各種電子產(chǎn)品逐漸朝輕薄短小、多功能、高速及高頻化方向發(fā)展，使印刷電路板必須具備更低的介電系數(shù)與耗損因子，始能符合電氣特性的規(guī)范，因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員紛紛對玻璃的成份或比例進行改良，期能研發(fā)出一款更適合應用于印刷電路板的玻璃材料。為便于說明玻璃在制作上需要留意的各種規(guī)格，現(xiàn)先簡要說明制作玻璃纖維的流程如下：一般來說，本領(lǐng)域技術(shù)人員欲以一玻璃材料制作玻璃纖維時，是先將玻璃材料置入一加熱熔爐，加熱至預期的「粘度溫度」，使該玻璃材料熔融成一均勻的玻璃膏后，再利用一抽絲盒(Bushing)，將玻璃膏分離成玻璃纖維，前述「粘度溫度」是指玻璃材料經(jīng)熔融后，其粘度達103poise(泊)時的溫度，由于粘度多取對數(shù)(Log)進行表示，故玻璃膏在理想熔融狀態(tài)時的粘度溫度又稱Log3溫度。目前，雖有許多本領(lǐng)域技術(shù)人員已開發(fā)出符合印刷電路板的電氣特性條件的新型玻璃(如：日東紡績公司開發(fā)的NE-Glass或美商AGY公司開發(fā)的L-Glass)，但該等新型玻璃的粘度溫度都過高，致使本領(lǐng)域技術(shù)人員必須花費極大的能源在加熱上，從而使生產(chǎn)成本居高不下。請參考圖1所示，是發(fā)明人以一款氧化硅SiO2比例為55～60％的玻璃材料進行檢測后的數(shù)據(jù)，在玻璃材料被加熱熔融至理想熔融狀態(tài)L1(即，粘度達103poise(泊))時，其溫度(即粘度溫度)是高于1300攝氏度，而若氧化硅SiO2比例越高，則粘度溫度亦會相應上升，由此可知，「降低氧化硅SiO2的比例」才降低玻璃材料的粘度溫度的一有效方法。由于，玻璃材料除了需具備前述的黏度溫度與電氣特性外，還需確保其結(jié)構(gòu)強度，如此，生產(chǎn)出的玻璃纖維始能符合印刷電路板的需求，因此，如何在確保玻璃材料的電氣特性與結(jié)構(gòu)強度的前提下，降低其粘度溫度，即成為本發(fā)明在此急欲解決的重要問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決現(xiàn)有技術(shù)中用于制作印刷電路板的玻璃材料的「粘度溫度」皆過高，致使難以降低生產(chǎn)成本的問題，發(fā)明人憑借著多年的實務(wù)經(jīng)驗，并在多次的研究、嘗試與實作后，終于設(shè)計出本發(fā)明的一種減少氧化硅的重量百分比以改善制程能耗的玻璃材料，期能解決提供社會大眾一種更易于實施且成本更低的玻璃技術(shù)。為達到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：本發(fā)明提供一種減少氧化硅的重量百分比以改善制程能耗的玻璃材料，包括一主體材料、一強化材料、一助熔材料及一調(diào)整材料；所述主體材料包括氧化硅(SiO2)，所述氧化硅(SiO2)的重量百分比為所述玻璃材料的45～55％；所述強化材料為氧化鋁(Al2O3)，所述氧化鋁(Al2O3)的重量百分比為所述玻璃材料的10～18％，所述強化材料能增加所述玻璃材料的結(jié)構(gòu)強度；所述助熔材料包括氧化硼(B2O3)，所述氧化硼(B2O3)的重量百分比為所述玻璃材料的20～35％，所述助熔材料能降低該玻璃材料的黏度溫度；所述調(diào)整材料包括氧化鈣(CaO)，所述氧化鈣(CaO)的重量百分比為所述玻璃材料的3～9％，所述調(diào)整材料是用于提高該玻璃材料的耐水性，且也能降低所述玻璃材料的粘度溫度。據(jù)此，即能在「降低粘度溫度」的需求下，同時確保該玻璃材料具有「低介電系數(shù)」與「低耗損因子」，使該玻璃材料能符合印刷電路板的電氣特性需求。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可作出如下改進：作為優(yōu)選的方案，所述氧化硅SiO2的重量百分比為所述玻璃材料的45～52％。作為優(yōu)選的方案，所述氧化硼B(yǎng)2O3的重量百分比為所述玻璃材料的28～35％。作為優(yōu)選的方案，所述氧化鋁Al2O3的重量百分比為所述玻璃材料的13.5～14.5％。作為優(yōu)選的方案，所述氧化鈣CaO的重量百分比為所述玻璃材料的3.5～4.5％。作為優(yōu)選的方案，所述助熔材料還包括氟F2，氟F2的重量百分比為所述玻璃材料的0.01～2％。作為優(yōu)選的方案，氟F2的重量百分比為所述玻璃材料的1～1.5％。作為優(yōu)選的方案，所述玻璃材料還包括一雜質(zhì)材料，所述雜質(zhì)材料包括氧化鐵Fe2O3及氧化鈦TiO2，所述該氧化鐵Fe2O3的重量百分比為所述玻璃材料的0.01～1％，所述氧化鈦TiO2的重量百分比則為所述玻璃材料的0.01～2％。作為優(yōu)選的方案，所述助熔材料還包括氧化鎂MgO，所述氧化鎂MgO的重量百分比為所述玻璃材料的0.01～2％。作為優(yōu)選的方案，所述玻璃材料還包括下列堿金屬氧化物：氧化鈉Na2O，其重量百分比為所述玻璃材料的0.01～1％；氧化鉀K2O，其重量百分比為所述玻璃材料的0.01～2％；及氧化鋰Li2O，其重量百分比為所述玻璃材料的0.01～1％。為方便貴審查員能對本發(fā)明的技術(shù)特征及其目的有更進一步的認識與理解，現(xiàn)以發(fā)明人實際研究出的若干實施例，進行說明如后：附圖說明圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的玻璃材料的粘度檢測圖，其中L1表示理想熔融狀態(tài)；圖2是本發(fā)明的玻璃材料的粘度檢測圖，其中L2表示理想熔融狀態(tài)。具體實施方式本發(fā)明的一種減少氧化硅的重量百分比以改善制程能耗的玻璃材料，是用于制作玻璃纖維，依據(jù)不同的材料特性，該玻璃材料的成份可包括一主體材料、一強化材料、一助熔材料及一調(diào)整材料，其中，該主體材料包括氧化硅(SiO2)，該氧化硅(SiO2)的重量百分比為該玻璃材料的45～55％。該強化材料能增加該玻璃材料的結(jié)構(gòu)強度，包括氧化鋁(Al2O3)，該氧化鋁(Al2O3)的重量百分比為該玻璃材料的10～18％，若重量百分比超過18％，則會明顯增加該玻璃材料的粘度(即，粘度溫度上升)，因此較佳的比例為13.5～14.5％之間。該助熔材料包括氧化硼(B2O3)，該氧化硼(B2O3)的重量百分比為該玻璃材料的20～35％，該氧化硼(B2O3)除能降低該玻璃材料的粘度溫度外，還能有效降低介電系數(shù)與耗損因子，因此本發(fā)明才增加氧化硼(B2O3)的比例(較佳的比例為28～35％)，以確保該玻璃材料的電氣特性。該調(diào)整材料包括氧化鈣(CaO)，該氧化鈣(CaO)的重量百分比為該玻璃材料的3～9％，其能改變該玻璃材料的內(nèi)部連接排列，以提高該玻璃材料的耐水性(即，能確保該玻璃材料制成之玻璃纖維在潮濕環(huán)境下的結(jié)構(gòu)強度)，此外，該調(diào)整材料也有降低該玻璃材料的粘度溫度的用途，只是，當該氧化鈣(CaO)的比例高于6％時，會使該玻璃材料之介電系數(shù)明顯增加，故較佳的范圍為3.5～4.5％。如此，在本領(lǐng)域技術(shù)人員對該玻璃材料進行加熱，以熔融成一玻璃膏，并透過拉絲作業(yè)將該玻璃膏制成玻璃纖維的過程中，由于該玻璃材料內(nèi)的氧化硅(SiO2)的重量百分比被控制在45～55％(現(xiàn)有技術(shù)的各類玻璃材料中，氧化硅約占52～60％，而根據(jù)發(fā)明人的測試結(jié)果，本發(fā)明氧化硅的較佳比例為45～52％)，所以能有效降低該玻璃材料的粘度溫度，以改善加熱時的能量損耗；此外，由于氧化硅(SiO2)的重量百分比降低時，該玻璃材料的介電系數(shù)及耗損因子會隨之上升，因此，本發(fā)明才將該氧化硼(B2O3)的重量百分比調(diào)高至該玻璃材料的20～35％(現(xiàn)有技術(shù)中各類玻璃材料中，氧化硼均小于20％)，據(jù)此，即能在「降低粘度溫度」的需求下，同時確保該玻璃材料具有「低介電系數(shù)」與「低耗損因子」，使該玻璃材料能符合印刷電路板的電氣特性需求。請參閱圖2所示，是發(fā)明人針對氧化硅(SiO2)的重量百分比為52.83％，且該氧化硼(B2O3)的重量百分比為33％的玻璃材料進行測試后的結(jié)果，由圖表可清楚看出，在該玻璃材料被加熱至理想熔融狀態(tài)L2(即，粘度取對數(shù)的值為3)時，其溫度(即，粘度溫度、Log3溫度)將能低于1300攝氏度(實際測量結(jié)果為1294攝氏度)，而若是將氧化硅(SiO2)的重量百分比進一步調(diào)降至51％，則粘度溫度甚至可低于1200攝氏度，讓本領(lǐng)域技術(shù)人員能大幅減少加熱作業(yè)上所耗費的能量，進而改善生產(chǎn)成本。另，在本發(fā)明的一較佳實施例中，助熔材料還包括氟(F2)及氧化鎂(MgO)，氟(F2)能降低該玻璃材料的粘度溫度，根據(jù)發(fā)明人的測試結(jié)果，氟(F2)的比例低于0.5％時作用并不明顯，但高于3％時，卻會加劇該玻璃纖維的揮發(fā)及對耐火材的侵蝕，進而增加玻璃的相分離(phaseseparation)，故氟(F2)的重量百分比需介于該玻璃材料的0.01～2％，較佳比例為1～1.5％；而該氧化鎂(MgO)的重量百分比為該玻璃材料的0.01～2％。此外，該玻璃材料中還可加入一雜質(zhì)材料，該雜質(zhì)材料包括氧化鐵(Fe2O3)及氧化鈦(TiO2)，由于雜質(zhì)材料過多時，不利于降低該玻璃材料的介電系數(shù)，故，該氧化鐵(Fe2O3)的重量百分比為該玻璃材料的0.01～1％(較佳比例為0.15～0.25％)，該氧化鈦(TiO2)的重量百分比則為該玻璃材料的0.01～2％(較佳比例為0.25～0.35％)。又，在本發(fā)明的其它實施例中，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在該玻璃材料中加入堿金屬氧化物，以降低該玻璃纖維的耗損因子，例如加入氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)及氧化鋰(Li2O)，其中該氧化鈉(Na2O)的重量百分比為該玻璃材料的0.01～1％、該氧化鉀(K2O)的重量百分比為該玻璃材料的0.01～2％，該氧化鋰(Li2O)的重量百分比為該玻璃材料的0.01～1％，且較理想的情況下，該等堿金屬氧化物的總重量百分比不應超過該玻璃材料的0.5％。請參閱下表所示，是申請人針對本發(fā)明的玻璃材料的一較佳實施例，進行測定后所得的數(shù)據(jù)：實施例1稱取以下重量百分比的各組分：52.83％的SiO2、33％的B2O3、10.67％的Al2O3、3.5％的CaO。再將稱取的各組分通過高溫熔融方法，即先將玻璃材料的各組分置入一加熱熔爐，加熱至預期的「粘度溫度」，使該玻璃材料熔融成一均勻的玻璃膏后，再利用一抽絲盒(Bushing)，將玻璃膏分離成玻璃纖維，得到玻璃材料。測定制備的玻璃材料的粘度溫度為測定制備的玻璃材料的粘度溫度為1235℃。實施例2制備方法同實施例1，不同的為各組分的重量百分比如下：51％的SiO2、30％的B2O3、14.5％的Al2O3、4.5％的CaO和1％的TiO2。再將稱取的各組分通過與實施例1相同的高溫熔融方法制成玻璃材料。測定制備的玻璃材料的粘度溫度為1232℃。實施例3制備方法同實施例1，不同的為各組分的重量百分比如下：54.2％的SiO2、22.5％的B2O3、17.6％的Al2O3、4％的CaO，0.2％的Fe2O3和1.5％的TiO2。再將稱取的各組分通過與實施例1相同的高溫熔融方法制成玻璃材料。測定制備的玻璃材料的粘度溫度為1240℃。實施例4制備方法同實施例1，不同的為各組分的重量百分比如下：44.5％的SiO2、25.9％的B2O3、15％的Al2O3、9％的CaO、2％的MgO、0.1％的Fe2O3、2％的TiO2、0.5％的Na2O、0.5％的K2O、0.5％的Li2O。再將稱取的各組分通過與實施例1相同的高溫熔融方法制成玻璃材料。測定制備的玻璃材料的粘度溫度為1225℃。實施例5制備方法同實施例1，不同的為各組分的重量百分比如下：51.8％的SiO2、26.29％的B2O3、15％的Al2O3、2.9％的CaO、0.01％的MgO，0.6％的Fe2O3、1％的Na2O、1％的K2O、1％的Li2O。再將稱取的各組分通過與實施例1相同的高溫熔融方法制成玻璃材料。測定制備的玻璃材料的粘度溫度為1230℃。從上述實施例可以看出，本發(fā)明的玻璃材料粘度溫度遠低于1300攝氏度，讓本領(lǐng)域技術(shù)人員能大幅減少加熱作業(yè)上所耗費的能量，進而改善生產(chǎn)成本。以上所述，僅為本發(fā)明的若干較佳實施例，只是，本發(fā)明的技術(shù)特征并不以此為限，凡相關(guān)
技術(shù)領(lǐng)域：
之人員，在參考本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容后所能輕易想到的等效變化，均應不脫離本發(fā)明的保護范疇。當前第1頁1 2 3