本发明是关于玻璃材料，尤其是指一种具有氧化锆(ZrO2)，且氧化锆(ZrO2)在玻璃材料中占有低重量百分比的玻璃材料。
背景技术：
印刷电路板(PCB)为电子产品中不可或缺的组件，现有印刷电路板(PCB)的基板大多为铜箔基板(CCL)，该铜箔基板的主要原料为铜箔和玻纤布，其中，玻纤布是由玻璃纤维经织布机织成，且依厚度可区分为厚布、薄布、超薄布或特殊规格的布种等，由于，随着电子产业的精进，各种电子产品逐渐朝轻薄短小、多功能、高速及高频化方向发展，使得电子产品内所使用的印刷电路板除了必须具备更低的介电常数(Dielectric constant，简称DK)与更低的耗损因子(或称散逸因子，Dissipation factor，简称DF)之外，还必须具备更低的热膨胀系数与更高的纤维强度，因此，本领域的技术人员纷纷对玻璃的成份或比例进行改良，期能研发出一款更适合应用于印刷电路板的玻璃材料。
玻璃依照其材料的组成、比例又分为多种类型，以往制作电子级玻璃纤维的原料大多为「E型玻璃」(E-Glass)，其E型玻璃的介电常数(Dielectric constant)及耗损因子(Dissipation factor)分别约为6.8～7.1与0.006，其主要成份为SiO2、Al2O3、CaO、MgO与B2O3...等，一般言，本领域的技术人员欲以一玻璃材料制作玻璃纤维时，是先将玻璃材料置入一加热熔炉，加热至预期的「粘度温度」，使该玻璃材料熔融成一均匀的玻璃膏后，再利用一抽丝盒(Bushing)，将玻璃膏分离成玻璃纤维，其中，为能提高玻璃纤维的强度，本领域技术人员往往会在玻璃材料中添加其它的氧化物，或是增加Al2O3、B2O3的含量，然而，前述作法往往会衍生后续问题，首先，当前述氧化物、铝(Al)、硼(B)的含量过多时，将会造成玻璃的热膨胀系数过高，使得玻璃材料所生产出的玻璃纤维无法符合印刷电路板的需求或电气特性，其次，当Al2O3的含量较高时，除会造成玻璃材料可进行拉丝的温度提高之外，也会增加玻璃膏粘度而不易拉丝，造成本领域的技术人员的生产良率降低，且会提高本领域的技术人员的生产成本。
由于，玻璃材料需具备预定的电气特性及确保其结构强度，才能使生产出的玻璃纤维能符合印刷电路板的需求，因此，如何有效提高玻璃材料的结构强度，即成为本发明在此急欲解决的重要问题。
技术实现要素：
为解决现有技术中用于制作印刷电路板的玻璃材料，为能提高其结构强度所衍生的问题，发明人凭借着多年的实务经验，并在多次的研究、尝试与实作后，终于设计出本发明的一种具有低重量百分比的氧化锆(ZrO2)成份的玻璃材料，期能解决提供社会大众一种更易于实施的玻璃技术。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
本发明是提供一种具有低重量百分比的氧化锆(ZrO2)成份的玻璃材料，以能透过锆的元素特性，在提高玻璃材料的强度之余，还能具有更低的热膨胀率的功效，该玻璃材料包括一强化材料、一助熔材料与一主体材料，
其中，所述强化材料至少包括重量百分比为所述玻璃材料的0.001～2％的氧化锆(ZrO2)，及重量百分比为所述玻璃材料的10～18％的氧化铝(Al2O3)；
另，所述助熔材料至少包括重量百分比为所述玻璃材料的20～35％的氧化硼(B2O3)，及重量百分比为所述玻璃材料的3～9％的氧化钙(CaO)；
再者，所述主体材料至少包括氧化硅(SiO2)，所述氧化硅的重量百分比为所述玻璃材料扣除前述材料后的剩余比例。
如此，虽然锆(Zr)与硅(Si)在玻璃结构中的配位数(Coordination number)均为4，但是，氧化锆(ZrO2)的解离能(dissociation energy)大于氧化硅(SiO2)，因此，通过在玻璃材料中增加氧化锆(ZrO2)，即能够有效提高玻璃材料的强度，此外，由于氧化锆(ZrO2)于玻璃材料中的体积比远较其它氧化物(如：铝(Al)、硼(B)、硅(Si))低，故能降低玻璃材料的热膨胀系数，使得该玻璃材料所生产的各种玻璃产品较其它玻璃产品具有更低的热膨胀率。
在上述技术方案的基础上，本发明还可作出如下改进：
作为优选的方案，所述助熔材料还包括氧化镁(MgO)，所述氧化镁(MgO)的重量百分比为该玻璃材料的0.001～2％。
作为优选的方案，所述助熔材料还包括氟(F2)，所述氟(F2)的重量百分比为所述玻璃材料的0.001～2％。
作为优选的方案，所述氟(F2)是为氟化钙(CaF2)或氟化镁(MgF2)的氟化物形式。
作为优选的方案，所述玻璃材料还包括碱金属氧化物。
作为优选的方案，所述碱金属氧化物为氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)及/或氧化锂(Li2O)，其中，所述氧化钠(Na2O)的重量百分比为所述玻璃材料的0.001～1％；所述氧化钾(K2O)的重量百分比为所述玻璃材料的0.001～2％；所述氧化锂(Li2O)的重量百分比为所述玻璃材料的0.001～1％。
作为优选的方案，所述碱金属氧化物的重量百分比为所述玻璃材料的0.1～0.5％。
作为优选的方案，所述玻璃材料还包括：
一杂质材料，至少包括氧化铁(Fe2O3)及/或氧化钛(TiO2)，其中，所述氧化铁(Fe2O3)的重量百分比为所述玻璃材料的0.001～1％；所述氧化钛(TiO2)的重量百分比为所述玻璃材料的0.001～2％。
作为优选的方案，所述氧化铝(Al2O3)的重量百分比为所述玻璃材料的13.5～14.5％。
作为优选的方案，所述氧化钙的重量百分比为所述玻璃材料的3.5～4.5％。
为方便贵审查员能对本发明目的、技术特征及其功效，做更进一步的认识与了解，先将实施例结合附图的方式，详细说明如下：
附图说明
图1为本发明的玻璃的「射频阻抗分析仪测试结果」，其中，11表示介电常数曲线，13表示耗损因子曲线。
具体实施方式
本发明是一种具低重量百分比的氧化锆(ZrO2)成份的玻璃材料，是用于制作玻璃纤维，依据不同的材料特性。
在一实施例中，该玻璃材料包括一强化材料、一助熔材料与一主体材料，又，该强化材料能增加该玻璃材料的结构强度，其至少包括氧化铝(Al2O3)及氧化锆(ZrO2)，其中，该氧化锆(ZrO2)的重量百分比为该玻璃材料的0.001～2％，通过添加少许的氧化锆(ZrO2)能够有效提高该玻璃材料所形成的玻璃强度与降低热膨胀系数，另，该氧化铝(Al2O3)是形成玻璃的骨架氧化物之一，其重量百分比为该玻璃材料的10～18％，主要在于，当氧化铝(Al2O3)的重量百分比低于该玻璃材料的10％时，会使得最后形成的玻璃的耐水性降低，且介电常数较大，当氧化铝(Al2O3)的重量百分比高于该玻璃材料的18％时，则会明显增加该玻璃材料的粘度(即，粘度温度上升)，因此，在该实施例中，该氧化铝(Al2O3)较佳的重量百分比为该玻璃材料的13.5～14.5％之间。
再者，该助熔材料能降低玻璃熔化时的粘性，其至少包括氧化硼(B2O3)与氧化钙(CaO)，又，该氧化硼(B2O3)之重量百分比为该玻璃材料的20～35％，其能够降低该玻璃材料的粘度温度，且能有效降低玻璃材料所形成的玻璃的介电系数(Dielectric constant，简称DK)与耗损因子(或称散逸因子，Dissipation factor，简称DF)，因此，在该实施例中，该氧化硼(B2O3)较佳的重量百分比为该玻璃材料的28～35％，以确保该玻璃材料的电气特性。该氧化钙(CaO)的重量百分比为该玻璃材料的3～9％，其能降低该玻璃材料的粘度温度，同时，其也能改变该玻璃材料的内部连接排列，以提高该玻璃材料的耐水性(即，能确保该玻璃材料制成的玻璃纤维在潮湿环境下的结构强度)，但是，当该氧化钙(CaO)的重量百分比高于该玻璃材料的6％时，会使该玻璃材料的介电系数明显增加，因此该氧化钙(CaO)较佳的重量百分比为该玻璃材料的3.5～4.5％。
该主体材料至少包括氧化硅(SiO2)，其重量百分比为该玻璃材料扣除前述材料后的剩余比例，该氧化硅(SiO2)同样为形成玻璃的骨架氧化物之一，如此，本领域技术人员即可对该玻璃材料进行加热，以熔融成一玻璃膏，并透过拉丝作业将该玻璃膏制成玻璃纤维，其中，虽然锆(Zr)与硅(Si)在玻璃结构中的配位数(Coordination number，即，晶格中与某一原子相距最近的原子个数)均为4，但是，氧化锆(ZrO2)的解离能(dissociation energy，即，表示化学键强度的物理量)大于氧化硅(SiO2)，因此，通过在玻璃材料中增加氧化锆(ZrO2)，便能够有效提高玻璃材料的强度，此外，由于氧化锆(ZrO2)于玻璃材料中的重量百分比较低，意即，其体积比值远较其它氧化物(如：铝(Al)、硼(B)、硅(Si))为低，故能降低玻璃材料的热膨胀系数，使得该玻璃材料所生产的各种玻璃产品较其它玻璃产品具有更低的热膨胀率。
此外，在本发明的另一实施例中，除了前述实施例的材料之外，本领域技术人员还能增加其它材料，在此分别说明如下，首先，该助熔材料还能包括氧化镁(MgO)与氟(F2)，其中，该氧化镁(MgO)的重量百分比为该玻璃材料的0.001～2％，又，当氧化镁(MgO)的含量过高时，除会不利于降低玻璃纤维的介电系数和耗损因子之外，还会增加玻璃的相分离(phase separation)，因此，在该另一实施例中，该氧化镁(MgO)较佳的重量百分比为该玻璃材料的0.1％左右。另，该氟(F2)的重量百分比为该玻璃材料的0.001～2％，又，根据发明人的测试结果，氟(F2)的重量百分比低于0.5％时，其降低玻璃熔化时的粘性温度作用并不明显，但其重量百分比高于3％时，却会加剧该玻璃纤维的挥发及对耐火材的侵蚀，致使制成的玻璃纤维易于相分离，因此，在该另一实施例中，该氟(F2)较佳的重量百分比为该玻璃材料的1～1.5％，且其能以氟化物的形式存在，如：氟化钙(CaF2)、氟化镁(MgF2)等。
再者，在该另一实施例中，本领域技术人员还可在该玻璃材料中加入碱金属氧化物，以降低该玻璃纤维的耗损因子，例如：氧化钠(Na2O)、氧化钾(K2O)及/或氧化锂(Li2O)，其中，该氧化钠(Na2O)的重量百分比为该玻璃材料的0.001～1％、该氧化钾(K2O)的重量百分比为该玻璃材料的0.001～2％，该氧化锂(Li2O)的重量百分比为该玻璃材料的0.001～1％，且较理想的情况下，所有碱金属氧化物的总重量百分比为该玻璃材料的0.1～0.5％。另，该玻璃材料中还可加入一杂质材料，该杂质材料包括氧化铁(Fe2O3)及/或氧化钛(TiO2)，由于杂质材料过多时，不利于降低该玻璃材料的介电系数，因此，该氧化铁(Fe2O3)的重量百分比为该玻璃材料的0.001～1％(较佳比例为0.15～0.25％)，该氧化钛(TiO2)的重量百分比则为该玻璃材料的0.001～2％(较佳比例为0.25～0.35％)。
据此，通过在玻璃材料中添加低重量百分比的氧化锆(ZrO2)，且搭配前述其它材料的情况下，除能增加玻璃材料所生产的玻璃强度，且能较其它配方所生产的玻璃具有更低的热膨胀率之外，也能同时确保该玻璃材料具有「低介电系数」与「低耗损因子」，使该玻璃材料能符合印刷电路板的电气特性需求。请参阅如下表格所示，是为本发明的玻璃材料经「波长分布式X光荧光光谱仪-氧化物半定量分析」的测试方式后，所得出的分析结果：
根据前述表格可知，玻璃材料中的氧化锆(ZrO2)的重量百分比为该玻璃材料的0.128％，之后，对该玻璃材料进行测试，如下表及图1的「射频阻抗分析仪测试结果」的介电常数曲线11及耗损因子曲线13所示：
该玻璃材料的介电常数(Dielectric constant)为4.7，其耗损因子(Dissipation factor)至多为0.002，远小于现有的E型玻璃，因此，本发明的玻璃材料所生产的玻璃产品在具有较高的强度与较低的热膨胀率的情况下，仍能保有更低的介电常数与更低的耗损因子。
实施例1
按以下重量百分比称取各组分：0.001％的ZrO2、10％的Al2O3、35％的氧化硼(B2O3)，3％的氧化钙、0.001％的氧化镁，51.998％的SiO2。
然后将称取的各组分按高温熔融的方法，即先将玻璃材料的各组分置入一加热熔炉，加热至预期的「粘度温度」，使该玻璃材料熔融成一均匀的玻璃膏后，再利用一抽丝盒(Bushing)，将玻璃膏分离成玻璃纤维，得到玻璃材料。
实施例2
制备方法同实施例1，不同的为各组分的重量百分比如下：2％的ZrO2、18％的Al2O3、20％的氧化硼(B2O3)，9％的氧化钙，48％的SiO2、1％的氧化钠、1％的氧化钾和1％的Fe2O3。
然后将称取的各组分按与实施1相同的高温熔融的方法制成玻璃材料。
实施例3
制备方法同实施例1，不同的为各组分的重量百分比如下：1.5％的ZrO2、13.5％的Al2O3、28％的氧化硼(B2O3)，3.5％的氧化钙，51.348％的SiO2、0.001％的氧化钠、2％的氧化钾、0.001％的氧化锂和0.15％的Fe2O3。
然后将称取的各组分按与实施1相同的高温熔融的方法制成玻璃材料。
实施例4
制备方法同实施例1，不同的为各组分的重量百分比如下：1.3％的ZrO2、14.5％的Al2O3、33％的氧化硼(B2O3)，4.5％的氧化钙，45.95％的SiO2、0.25％的氧化钠、0.25％的氧化钾和0.25％的Fe2O3。
然后将称取的各组分按与实施1相同的高温熔融的方法制成玻璃材料。
通过射频阻抗分析仪测定实施例1至4制得的玻璃材料的介电常数及耗损因子，结构如下述表1所示：
表1
综上，本发明的玻璃材料的介电常数(Dielectric constant)为4.6-4.8，其耗损因子(Dissipation factor)至多为0.002，远小于现有的E型玻璃，因此，本发明的玻璃材料所生产的玻璃产品在具有较高的强度与较低的热膨胀率的情况下，仍能保有更低的介电常数与更低的耗损因子。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，只是，本发明所主张的权利范围，并不局限于此，凡熟悉该项技术的人员，依据本发明所揭露的技术内容，可轻易想到的等效变化，均应属不脱离本发明的保护范畴。