本发明涉及一种低介电常数低介电损耗玻璃。
背景技术
随着近代科学技术，特别是微电子技术、电子显示、光电子技术及载人航天工程的迅速发展，器件的小型化、结构元件的精密化程度不断提高，电子元器件的种类越来越多，制品的形状也越来越复杂，它们对封接制品的气密性和可靠性的要求越来越高，对工作环境的要求也越来越高，因此对作为封接作用的材料也提出了更高的要求。
低介电常数玻璃是一种具有密度低、介电常数低、介质损耗低、介电性能随测试和频率基本不变等特点的特种玻璃，它是一种性能优异的无机非金属材料，是国内甚至国外都比较前沿的一种新型材料，具有稳定的介电常数，良好的耐热性和化学稳定性，高的机械强度、气密性和电绝缘性能等优点，另外，在封接中还起着如保护电路、隔离绝缘和防止信号失真等一些普通封接玻璃所不具备的优异性能，而且制造成本低廉、易加工成复杂预制品而备受关注。
低介电玻璃作为封接材料被广泛应用与电子元器件封接、微电子封接、半导体芯片封装等多个领域，特别是在大型产业设备、航天系统、微波系统、武器系统等国防领域和高精尖端民用领域具有很多的用途。上世纪70年代以来，美国、日本、德国等发达国家都投入大量资金对低介电封接玻璃展开了研究。
目前，低介电封接玻璃粉的生产技术主要由国外几个大厂家掌握，国际市场上低介电封接玻璃粉主要由如美国corning公司、日本neg公司等几家公司提供，例如corning公司研发的封接玻璃粉的介电常数为4.6f/m（1mhz），介电损耗则从0.0006（1mhz）；neg公司的封接玻璃，其介电常数为4.1f/m，介电损耗则仅有0.0003（1mhz）。而国内关于低介电常数玻璃粉产品的研究还尚处于起步阶段，目前高精尖领域所需低介电常数玻璃粉产品几乎依赖进口，因此开发低介电常数及低介电损耗玻璃势在必行。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低介电常数低介电损耗玻璃，该玻璃具有极低的介电常数和介电损耗，且制备工艺简单、易于控制，适合大规模产业化生产。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种低介电常数低介电损耗玻璃，所述玻璃按质量百分比包括以下组分：65～75%的sio2、20～30%的b2o3、1～2%的al2o3、0.5～1%的li2o、1～2%的k2o、0.05～0.5%的cao、0.05～0.5%的mgo、0.2～0.5%的bao、0.05～0.5%的tio2、0.1～1%的zro2与0.2～3%的nacl。
本发明玻璃的介电常数<4.0，1mhz的条件下的电损耗<0.0020，热膨胀系数α=2.9～3.2×10-6℃-1，log3黏度温度：1050～1150℃，应变点为435～455℃，退火点为520～540℃，软化点为740～760℃。
本发明的有益效果是：
本发明中的低介电常数及低介电损耗玻璃采用的是sio2-b2o3-al2o3-ro(cao、mgo、bao)-r2o(li2o、k2o)玻璃体系，并在体系中引入了少量的钛族金属tio2、zro2。
为了降低玻璃的介电常数与介电损耗，本发明在玻璃组成中加入了较高含量的sio2与b2o3，sio2+b2o3总量达到90%～96%，这是由于它们属于玻璃网络的形成体和中间体，结合能高，在外电场作用下不易产生极化，因此能表现出较低的介电常数和介电损耗，同时还可以抑制玻璃的析晶。
al2o3作为玻璃网络中间体氧化物，加入适量al2o3能降低玻璃结晶倾向，能大幅度的提高玻璃的化学稳定性、热稳定性、机械强度、硬度。
碱土金属cao、mgo、bao都是二价的网络外体氧化物，cao在高温时，能降低玻璃的粘度，促进玻璃的熔化和澄清，起到助熔作用；适量的mgo可使玻璃的硬化速度变慢，改善玻璃的成型性能；适量的bao能加速玻璃的熔化，同时能增加玻璃的折射率、密度、光泽和化学稳定性。
体系中的r2o（li2o、k2o）可以大幅度降低玻璃的高温粘度，本发明的玻璃高温粘度均小于1150℃。引入少量的li2o（0.5～1％）不仅可以降低玻璃的粘度，还可以降低玻璃的熔制温度，提高玻璃的质量。k2o是玻璃网络外体氧化物（k+）居于玻璃结构的空穴，k2o能提供游离氧使玻璃结构o/si比值增加，发生断键，因此可以降低玻璃的粘度，使玻璃易于融化，是玻璃的良好的助熔剂；但k2o同时也将减弱玻璃的结构强度，增大玻璃的热膨胀系数，降低玻璃的热稳定性，化学稳定性和机械强度，增加玻璃的透明度和光泽度，因此，k2o的用量控制也是本发明的关键点。
体系中少量的钛族金属tio2、zro2，其中，zro2加入能够降低玻璃的热膨胀系数，提高玻璃的耐碱性，但同时也会提高玻璃的高温粘度，因此本配方中优选0.1～1%。目的是能适当降低玻璃的热膨胀系数，显著提高低介电常数玻璃的耐热耐碱性。加入tio2的目的可以调高玻璃的化学稳定性，热力学性能及紫外吸收性能，本配方中优选0.05～0.5%。
本发明以nacl作为澄清剂，可以有效的促进玻璃液在高温状态的澄清，很好的消除了玻璃中的大小气泡，提高了玻璃的质量，并且不影响玻璃的介电常数及介电损耗。
本发明提供的玻璃具有极低的介电常数及介电损耗，操作工艺简单，易于控制，具备大规模工业化生产的需求。
具体实施方式
本发明提供一种低介电常数低介电损耗玻璃，所述玻璃按质量百分比包括以下组分：65～75%的sio2、20～30%的b2o3、1～2%的al2o3、0.5～1%的li2o、1～2%的k2o、0.05～0.5%的cao、0.05～0.5%的mgo、0.2～0.5%的bao、0.05～0.5%的tio2、0.1～1%的zro2与0.2～3%的nacl。
在制备时，按上述比例混合原料，混合均匀后的原料置于高温电阻炉中升温至1450～1650℃保温1.5～4h后形成玻璃液，将玻璃液迅速倒入模具中成型，得块状玻璃；
将上述块状玻璃迅速移入450℃温度下的马弗炉中自然降温，进行退火，即得低介电常数及低介电损耗玻璃。
对本发明的低介电常数低介电损耗玻璃进行测试，在1mhz下介电常数<4.0（最低只有3.69），介质损耗<0.0020（最低只有0.0004），热膨胀系2.90×10–6℃-1～3.20×10–6℃-1，log3黏度温度<1150℃，是一种性能优良的低介电常数及低介电损耗玻璃。
为了更加便于说明，以表格的形式列出四组实施例，分别说明每个实施例的玻璃组分与测试结果，见表1：
表1
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。