專利名稱：電介質(zhì)陶瓷粉末及其制造方法和復(fù)合電介質(zhì)材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電介質(zhì)陶瓷粉末、尤其涉及能與樹脂一起形成復(fù)合基板并顯示高特性的電介質(zhì)陶瓷粉末。
背景技術(shù)：
近年來，強(qiáng)烈希望通訊設(shè)備的小型化、輕量化以及高速化。其中，用于數(shù)字式手機(jī)等便攜式移動(dòng)通訊、衛(wèi)星通訊的電波的頻帶使用數(shù)兆至數(shù)千兆Hz帶(以下稱“GHz帶”)的高頻帶。在所用通訊設(shè)備的急速的發(fā)展中，力求使殼體、基板以及電子元件得到小型且高密度的安裝，但為了更進(jìn)一步推進(jìn)對(duì)應(yīng)高頻帶的通訊設(shè)備的小型化和輕量化，用于通訊設(shè)備的基板等的材料在GHz帶中必須是高頻傳送特性優(yōu)良(介質(zhì)損失小)的材料。在此，介質(zhì)損失與頻率、基板的介電常數(shù)ε以及介質(zhì)損耗角正切(以下記為“tanδ”)之積成正比。因此，為了減小介質(zhì)損失，必須減小基板的tanδ。另外，電磁波的波長(zhǎng)在基板中縮短到1/(ε)0.5，因此介電常數(shù)越大，則基板的小型化越有可能。由此可知，作為在高頻帶使用的小型的通訊設(shè)備、電子設(shè)備、以及信息設(shè)備所采用的電路基板，要求介電常數(shù)ε高且Q值(其中Q是tanδ的倒數(shù)，Q＝1/tanδ)較大。
作為這樣的電路基板的材料，一般使用作為無機(jī)材料的電介質(zhì)材料、以及作為有機(jī)材料的氟樹脂等。但是，由電介質(zhì)材料構(gòu)成的基板，盡管介電常數(shù)ε、Q值的特性優(yōu)良，但是尺寸精度和加工性存在困難，存在因脆性而容易產(chǎn)生碎片和裂紋的問題。另一方面，由樹脂等有機(jī)材料構(gòu)成的基板盡管具有成形性以及加工性優(yōu)良、Q值也大的優(yōu)點(diǎn)，但是存在介電常數(shù)ε小的問題。因此，近年來，為了得到二者的優(yōu)點(diǎn)，曾經(jīng)提出作為有機(jī)材料和無機(jī)材料的復(fù)合體在樹脂材料中混合電介質(zhì)材料而構(gòu)成的復(fù)合基板(例如參考專利第2617639號(hào)公報(bào))。
伴隨著這樣的復(fù)合基板的上市，要求電介質(zhì)材料對(duì)樹脂材料的分散性和充填性良好。確保對(duì)于樹脂材料的分散性和充填性的一個(gè)要素是粉末的粒徑。例如，像沉淀法那樣由液相制造的粉末過于微細(xì)，不能確保對(duì)樹脂材料的分散性和充填性。另外，確保對(duì)于樹脂材料的分散性和充填性的另一個(gè)要素是粒子的形態(tài)。而且在本專利說明書中，粉末意味著粒子的集合體，規(guī)定在判斷稱粒子的集合體為粉末較為適當(dāng)?shù)膱?chǎng)合稱為“粉末”，在判斷稱作為構(gòu)成粉末的單位的粒子較為適當(dāng)?shù)膱?chǎng)合稱為“粒子”。但其基本單位是共同的，所以不用說，其實(shí)際情況常常沒有差異。因此，往往可以用“粉末”和“粒子”的某一個(gè)來表述。
本專利申請(qǐng)者基于以上的觀點(diǎn)，在特開2003-151352號(hào)公報(bào)中提出將分散于樹脂材料中的電介質(zhì)陶瓷粉末制成粒子的球狀度為0.82～1且粉末的10％直徑與90％直徑之比為30或以下的球狀電介質(zhì)陶瓷粉末。通過將粒子球狀度確定在0.82～1使之更接近于真球形的狀態(tài)，可以得到電介質(zhì)材料對(duì)樹脂材料的分散性和充填性顯著提高、高頻特性良好的復(fù)合電介質(zhì)材料。并且還公開了通過使用電介質(zhì)陶瓷粉末的粒度分布窄、球狀度高的電介質(zhì)陶瓷粉末，對(duì)基板圖案的邊緣也能夠充填樹脂材料與電介質(zhì)陶瓷粉末的混合物即復(fù)合電介質(zhì)材料。

發(fā)明內(nèi)容
特開2003-151352號(hào)公報(bào)所公開的電介質(zhì)陶瓷粉末，通過將顆粒粉末供給到燃燒的火焰中而得以制作。所供給的顆粒粉末在燃燒的火焰中只在預(yù)定的停留時(shí)間內(nèi)熔融而構(gòu)成球狀粒子。作為電介質(zhì)陶瓷粉末的制作方法，除上述的以外，還有粉碎法。該粉碎法大致是在燒成(又稱焙燒、燒固)原料后由氣流粉碎機(jī)等粉碎機(jī)進(jìn)行微細(xì)粉碎而得到粉碎粉末的方法。通過粉碎法得到的粉末由于粒子的形態(tài)是不定形的，因此在與樹脂材料混合時(shí)恐怕?lián)p害混合物的流動(dòng)性。復(fù)合電介質(zhì)基板是一邊加熱由電介質(zhì)陶瓷粉末與樹脂的混合物構(gòu)成的板材一邊被擠壓成形的。在該擠壓成形時(shí)，如果混合物(樹脂)沒有充分的流動(dòng)性，恐怕混合物(樹脂)不能流入電路圖案的間隙內(nèi)，從而不能形成正確的電路圖案。
本發(fā)明是基于這樣的技術(shù)課題而完成的，其目的在于提供一種電介質(zhì)陶瓷粉末，即使在使用通過粉碎法得到的粉末的場(chǎng)合，仍可確保與樹脂的混合物的流動(dòng)性。另外，本發(fā)明的課題是以得到能夠確保與樹脂的混合物的流動(dòng)性的電介質(zhì)陶瓷粉末為目的，提供一種所述的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是提供一種使用這樣的電介質(zhì)陶瓷粉末和樹脂的復(fù)合電介質(zhì)材料。
本發(fā)明就電介質(zhì)陶瓷粉末與樹脂的混合物的流動(dòng)性進(jìn)行了研究。在此，用于復(fù)合電介質(zhì)基板的樹脂，通常使用熱固性樹脂。電介質(zhì)陶瓷粉末與熱固性樹脂所構(gòu)成的混合物從室溫起升高溫度時(shí)，熱固性樹脂部分的粘度降低。雖然到某一溫度粘度是單調(diào)下降的，但達(dá)到樹脂的固化溫度時(shí)，粘度轉(zhuǎn)為增大。流動(dòng)性由熱固化過程的最低粘度(最低熔融粘度)進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果發(fā)現(xiàn)粉末的比表面積給最低熔融粘度以影響。
另一方面，即使能夠確?；旌衔锏牧鲃?dòng)性，但介電特性(介電常數(shù)ε、Q值)變差，因此沒有意義。即使是同一組成的電介質(zhì)陶瓷粉末，由于其晶格畸變(又稱晶格變形)的值不同，發(fā)現(xiàn)介電特性特別是Q值變差。
本發(fā)明是基于以上見解的電介質(zhì)陶瓷粉末，其特征在于比表面積為9m2/cm3或以下、晶格畸變?yōu)?.2或以下。通過像上述那樣限制比表面積以及晶格畸變，即使在電介質(zhì)陶瓷粉末是由通過粉碎法得到的不定形粒子所構(gòu)成的場(chǎng)合，也可以在確保與樹脂的混合物的流動(dòng)性的同時(shí)，得到具有高介電特性的復(fù)合電介質(zhì)材料。
本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末，其優(yōu)選的最大粒徑確定在10μm或以下。這是因?yàn)樵陔娊橘|(zhì)復(fù)合基板的厚度較薄的場(chǎng)合，存在粒徑大的粒子時(shí)，表面粗糙度有變粗的危險(xiǎn)性。
作為適用本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末，優(yōu)選復(fù)合鈣鈦礦系陶瓷。其中，優(yōu)選使用(Sr、Ca)TiO3系陶瓷或(Ba、Sr、Ca)TiO3系陶瓷。這是因?yàn)榕c其它組成相比能夠得到較高的介電常數(shù)(ε)。
本發(fā)明還提供一種電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法，其特征在于該制造方法具有將原料組合物在預(yù)定溫度保持預(yù)定時(shí)間而得到燒成物的燒成工序和粉碎燒成物的粉碎工序，并重復(fù)進(jìn)行燒成工序以及粉碎工序2次或以上。通過重復(fù)進(jìn)行燒成工序以及粉碎工序2次或以上，能夠?qū)⒅贿M(jìn)行1次燒成工序和粉碎工序時(shí)其比表面積以及晶格畸變?cè)谏鲜龇秶獾脑峡刂圃诒景l(fā)明的范圍內(nèi)。而且作為供給燒成的原料組合物，通常是對(duì)原料粉末進(jìn)行過預(yù)燒的預(yù)燒組合物。但是，在燒成兼預(yù)燒的場(chǎng)合，供給燒成的原料組合物是原料粉末。
在本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法中，優(yōu)選的是使用氣流粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎。
另外，在本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法中，優(yōu)選將粉碎工序得到的粉碎粉末在800～1100℃的溫度范圍進(jìn)行熱處理。這是為了提高介電特性。該粉碎工序優(yōu)選在重復(fù)進(jìn)行燒成工序和粉碎工序2次或以上時(shí)的最后的粉碎工序之后進(jìn)行。
另外，本發(fā)明還提供使用基于本發(fā)明的電介質(zhì)粉末的復(fù)合電介質(zhì)材料，其特征在于該復(fù)合電介質(zhì)材料具有比表面積為9m2/cm3或以下、晶格畸變?yōu)?.2或以下的電介質(zhì)陶瓷粉末、以及可分散電介質(zhì)陶瓷粉末的樹脂。
該電介質(zhì)陶瓷粉末可以由通過粉碎法得到的不定形粒子構(gòu)成，即使是這樣的不定形粒子，本發(fā)明的復(fù)合電介質(zhì)材料也能夠確保流動(dòng)性。
電介質(zhì)陶瓷粉末優(yōu)選的最大粒徑為10μm或以下。這是因?yàn)榱竭^大時(shí)，制作厚度較薄的基板變得困難。
如上所述，電介質(zhì)陶瓷粉末優(yōu)選的是復(fù)合鈣鈦礦系陶瓷。其中，優(yōu)選使用(Sr、Ca)TiO3系陶瓷或(Ba、Sr、Ca)TiO3系陶瓷。
復(fù)合電介質(zhì)材料使用的樹脂例如能夠使用乙烯基苯甲基樹脂。
根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末，通過確保與樹脂的混合物的流動(dòng)性，能夠得到基板的成形性良好、且作為復(fù)合電介質(zhì)基板可以獲得高特性的電介質(zhì)陶瓷粉末。
根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法，能夠?qū)⒃谥贿M(jìn)行1次燒成工序和粉碎工序的情況下，其比表面積以及晶格畸變?cè)谏鲜龇秶獾脑峡刂圃诒景l(fā)明的范圍內(nèi)。


圖1是求得本實(shí)施方案的晶格畸變時(shí)的X射線衍射圖譜。
圖2是求得本實(shí)施方案的晶格畸變時(shí)所使用的曲線。
圖3是表示實(shí)施例1制作的電介質(zhì)陶瓷粉末的組成等的圖表。
圖4是表示實(shí)施例1制作的電介質(zhì)陶瓷粉末的粉體特性(比表面積、晶格畸變等)以及實(shí)施例1制作的復(fù)合電介質(zhì)材料的介電常數(shù)(ε)以及Q值的圖表。
具體實(shí)施例方式
以下，就本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行說明。
本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末的比表面積(SSA)為9m2/cm3或以下。如前述那樣，電介質(zhì)陶瓷粉末的比表面積對(duì)與樹脂的混合物的最低熔融粘度產(chǎn)生影響。這是由于熔融粘度越低、流動(dòng)性越高，則對(duì)基板的成形越有利。根據(jù)本發(fā)明人的研究，最低熔融粘度為500Pa·s或以下對(duì)于基板制作來說是優(yōu)選的。但是，正如后面將要談到的實(shí)施例所示的那樣，由于比表面積超過9m2/cm3時(shí)最低熔融粘度超過500Pa·s，因此本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末其比表面積確定在9m2/cm3或以下。本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末優(yōu)選的比表面積確定在8.5m2/cm3或以下，再優(yōu)選的比表面積是8m2/cm3或以下。
另外，本發(fā)明的比表面積為進(jìn)行不同密度的粒子之間的比較，以下式(1)為基礎(chǔ)換算成每單位體積的值。
SSA(m2/cm3)＝SSA(m2/g)×ρ(g/cm3) (1)SSA(m2/g)根據(jù)BET法測(cè)定的粒子的比表面積ρ用比重瓶測(cè)定的粒子的密度本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末的晶格畸變?yōu)?.2或以下。晶格畸變對(duì)作為復(fù)合材料的Q值帶來影響，在晶格畸變超過0.2時(shí)Q值較低而不足300。本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末優(yōu)選的晶格畸變?yōu)?.18或以下，再優(yōu)選的晶格畸變?yōu)?.16或以下。
本發(fā)明的晶格畸變根據(jù)霍爾(Hall)法即以下式(2)為基礎(chǔ)而求得。
βcosθ/λ＝2η(sinθ/λ)+K/D (2)β積分寬度；θ衍射線的布拉格角；η晶格畸變；D微晶尺寸；K舒勒(Schrrer)常數(shù)；λX射線波長(zhǎng)(CuKα1，1.54056)在公式(2)中，η如圖1所示的那樣，從粉末X射線衍射圖譜求出峰位置(2θ)和峰的積分寬度(β)，再如圖2的曲線那樣，對(duì)繪制得到的直線的斜率除以2求出。
其測(cè)定條件如下。
裝置RINT2500(株式會(huì)社リガク產(chǎn)品)電流-電壓50kV-300mA；2θ20～85°；掃描速度1°/min取樣間隔0.002 °；發(fā)散狹縫1/2 °；散射狹縫1/2 °；受光狹縫開放另外，本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末，優(yōu)選確定其最大粒徑為10μm或以下。在與樹脂一起形成的復(fù)合基板的厚度為40μm左右的情況下，相對(duì)于其厚度而言，由于粒徑過大，因此確定在10μm或以下。優(yōu)選的最大粒徑為8μm或以下，再優(yōu)選的最大粒徑為6μm或以下。
作為構(gòu)成本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末的陶瓷，可以列舉出氧化鋁系陶瓷、Ba-Nd-Ti系陶瓷、Ba-Sm-Ti系陶瓷、鈦酸鋇-錫系陶瓷、鉛-鈣系陶瓷、二氧化鈦系陶瓷、鈦酸鋇系陶瓷、鈦酸鉛系陶瓷、鈦酸鍶系陶瓷、鈦酸鈣系陶瓷、鈦酸鉍系陶瓷、鈦酸鎂系陶瓷等。還可以列舉出CaWO4系陶瓷、(Sr、Ca)TiO3系陶瓷、(Ba、Sr、Ca)TiO3系陶瓷、Ba(Mg、Nb)O3系陶瓷、Ba(Mg、Ta)O3系陶瓷、Ba(Co、Mg、Nb)O3系陶瓷、Ba(Co、Mg、Ta)O3系陶瓷等。其中，優(yōu)選使用(Sr、Ca)TiO3系陶瓷或(Ba、Sr、Ca)TiO3系陶瓷。
本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末能夠在燒成原料粉末后經(jīng)粉碎而制作。例如，可以通過將按照最終組成稱量的原料粉末混合后進(jìn)行預(yù)燒、對(duì)預(yù)燒組合物添加添加物后進(jìn)行粉碎、再燒成粉碎粉末并粉碎得到的燒成物而獲得。另外，如上述那樣，在燒成兼預(yù)燒的場(chǎng)合，則是將原料粉末供給上述燒成。此時(shí)，為了將比表面積以及晶格畸變控制在本發(fā)明的范圍內(nèi)，在制造工序中控制其條件是必要的。以下就這一點(diǎn)進(jìn)行敘述。
首先，在燒成溫度較高的場(chǎng)合，比表面積以及晶格畸變均存在增大的傾向。如后面將要談到的實(shí)施例所示的那樣，將燒成溫度設(shè)定為1300℃時(shí)，比表面積超過9m2/cm3、且晶格畸變超過0.2，因此燒成溫度優(yōu)選確定為1300℃或以下，更優(yōu)選的燒成溫度為1250℃或以下。
另外，根據(jù)含有添加物的組成，即使將燒成溫度確定在1300℃或以下，往往也不能將比表面積控制在9m2/cm3或以下、且不能將晶格畸變控制在0.2或以下。此時(shí)，重復(fù)進(jìn)行燒成和粉碎的工序是有效的。即使在初次的燒成和粉碎后比表面積超過9m2/cm3且晶格畸變超過0.2，通過再次重復(fù)燒成和粉碎，也能夠?qū)⒈缺砻娣e控制在9m2/cm3或以下、且將晶格畸變控制在0.2或以下。如后面將要談到的實(shí)施例所示的那樣，重復(fù)燒成和粉碎的次數(shù)只要2次就足夠了，當(dāng)然，重復(fù)3次或以上也是可以的。
另外，重復(fù)進(jìn)行的燒成和粉碎的條件可以保持一致也可以有所不同。例如，對(duì)于第1次的燒成在1100℃保持4小時(shí)的情況，可以將粉碎后的第2次燒成設(shè)定在1100℃保持4小時(shí)，也可以在1150℃保持3小時(shí)。而且關(guān)于粉碎也同樣如此，可以改變第1次與第2次的粉碎方法，也可以改變粉碎時(shí)間。
粉碎時(shí)可以使用各種粉碎機(jī)，但是為了將比表面積控制在9m2/cm3或以下、且將最大粒徑控制在10μm或以下，希望對(duì)粉碎機(jī)有所選擇?？梢缘玫奖环鬯榈姆勰┑牧讲痪鶆虻鄬?duì)微細(xì)的粉末。該微細(xì)的粉末再度被粉碎時(shí)，則比表面積增大。因此，這樣地重復(fù)粉碎微細(xì)粉末的粉碎機(jī)例如球磨機(jī)的使用，在本發(fā)明中必須避免。在本發(fā)明中優(yōu)選使用氣流粉碎機(jī)。氣流粉碎機(jī)一般設(shè)有分級(jí)功能，能夠抑制微細(xì)粉末過分的粉碎，因此容易得到比表面積為9m2/cm3或以下、且最大粒徑為10μm或以下的電介質(zhì)陶瓷粉末。與此相反，在使用球磨機(jī)時(shí)，如果將比表面積控制為9m2/cm3或以下時(shí)，則最大粒徑超過10μm；反之，如果將最大粒徑控制為10μm或以下時(shí)，則比表面積超過9m2/cm3。
粉碎結(jié)束后將粉碎粉末在800～1200℃的溫度范圍進(jìn)行熱處理則介電特性提高，因此作為優(yōu)選。在加熱溫度不足800℃時(shí)，畸變降低的效果較小且介電特性的提高不充分；而在加熱溫度超過1200℃時(shí)，則進(jìn)行粒子之間的燒結(jié)，使流動(dòng)性降低。
以上是本發(fā)明的制造方法的特征的事項(xiàng)，有關(guān)制造方法的其它事項(xiàng)按照常規(guī)方法即可。
下面就本發(fā)明的復(fù)合電介質(zhì)材料進(jìn)行說明。
在本發(fā)明的復(fù)合電介質(zhì)材料中，將電介質(zhì)陶瓷粉末與樹脂的總量設(shè)定為100體積％時(shí)，電介質(zhì)陶瓷粉末的含量為30～70％體積％。當(dāng)電介質(zhì)陶瓷粉末的量不足30體積％(樹脂的量超過70體積％)時(shí)，作為基板在尺寸穩(wěn)定性欠缺的同時(shí)，其介電常數(shù)(ε)也低下。即不太看得到含有電介質(zhì)陶瓷粉末的效果。另一方面，在電介質(zhì)陶瓷粉末的量超過70體積％(樹脂的量不足30體積％)時(shí)，在擠壓成形時(shí)流動(dòng)性非常不好，不能得到致密的成形物。其結(jié)果，導(dǎo)致強(qiáng)度的低下、水等的侵入變得容易并帶來電特性的退化。而且與不添加電介質(zhì)陶瓷粉末的情況相比，Q值有時(shí)也大大降低。因此，將電介質(zhì)陶瓷粉末的含量確定在30～70體積％。優(yōu)選的電介質(zhì)陶瓷粉末的含量為30～50體積％，再優(yōu)選的電介質(zhì)陶瓷粉末的含量為35～45體積％。
另外，作為本發(fā)明的復(fù)合電介質(zhì)材料所使用的樹脂，能夠使用聚烯烴樹脂、不飽和聚酯樹脂、乙烯酯樹脂、聚酰亞胺樹脂、雙馬來酰亞胺三嗪(氰酸酯)樹脂、聚苯醚(氧化物)樹脂、富馬酸酯樹脂、聚丁二烯樹脂、乙烯基苯甲基樹脂中任何1種或以上的熱固性樹脂。另外，也可以使用芳香族聚酯樹脂、聚苯硫樹脂、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯樹脂、聚乙烯硫化物樹脂、聚乙醚酮樹脂、聚四氟乙烯樹脂、聚多芳基化合物樹脂、接枝樹脂中的至少1種或以上的熱塑性樹脂。再者，使上述熱固性樹脂中的至少1種或以上與上述熱塑性樹脂中的至少1種或以上相復(fù)合的樹脂也可以使用。
在本發(fā)明的樹脂中可以添加增強(qiáng)材料。增強(qiáng)材料對(duì)于提高機(jī)械強(qiáng)度和尺寸的穩(wěn)定性是有效的，在制作電路用基板時(shí)，通常在樹脂中添加預(yù)定量的增強(qiáng)材料。作為增強(qiáng)材料，可以列舉出纖維狀或片狀、顆粒狀等非纖維狀的增強(qiáng)材料。作為纖維狀的增強(qiáng)材料，可以列舉出玻璃纖維、氧化鋁纖維、硼酸鋁纖維、陶瓷纖維、碳化硅纖維、石棉纖維、石膏纖維、黃銅纖維、不銹鋼纖維、鋼纖維、金屬纖維、硼酸鎂晶須或其纖維、鈦酸鉀晶須或其纖維、氧化鋅晶須、硼晶須纖維等無機(jī)纖維以及碳纖維、芳香族聚酰胺纖維、芳族聚酰胺纖維(aramidfiber)、聚酰亞胺纖維等。在使用纖維狀的增強(qiáng)材料的場(chǎng)合，可以采用特開2001-187831號(hào)公報(bào)等所述的所謂含浸法?？傊?，將成形為片狀的纖維狀的增強(qiáng)材料浸漬在電介質(zhì)陶瓷粉末與樹脂調(diào)制為料漿狀的涂工槽內(nèi)即可。
另外，作為非纖維狀的增強(qiáng)材料，可以列舉硅灰石、絹云母、高嶺土、云母、粘土、膨潤(rùn)土、石棉、滑石、硅酸鋁、葉蠟石、蒙脫石等硅酸鹽、二硫化鉬、氧化鋁、氯化硅、氧化鋯、氧化鐵、碳酸鈣、碳酸鎂、白云石等碳酸鹽、硫酸鈣、硫酸鋇等硫酸鹽、聚磷酸鈣、石墨、玻璃珠、玻璃小球、玻璃鱗片、氮化硼、碳化硅以及二氧化硅等針狀、片狀或顆粒狀的增強(qiáng)材料等，它們是中空材也可以。在使用非纖維狀的增強(qiáng)材料的場(chǎng)合，添加到樹脂中即可。
這些增強(qiáng)材料可以只使用1種，2種或以上并用也是可能的，根據(jù)需要，采用硅烷系以及鈦系耦合劑進(jìn)行預(yù)處理后使用也是可以的。特別優(yōu)選的增強(qiáng)材料是玻璃纖維。關(guān)于玻璃纖維的種類，只要是在通常的樹脂強(qiáng)化中使用的，就沒有什么特別的限制，例如可以從長(zhǎng)纖維類型和短纖維類型的短切纖維、短玻璃絲氈、連續(xù)長(zhǎng)纖維氈、紡織品、編織物等布帛狀玻璃、滾壓纖維等中選擇使用。
復(fù)合電介質(zhì)材料中增強(qiáng)材料的含量?jī)?yōu)選在10～30重量％的范圍內(nèi)。更優(yōu)選為15～25重量％。
本發(fā)明的復(fù)合電介質(zhì)材料，能夠以薄膜的形式、或以塊狀、預(yù)定形狀的成形體以及以薄膜狀的疊層等各種形態(tài)使用。因此，能夠用于高頻用的電子設(shè)備和電子部件。另外，也能夠用于CPU用板式基板。
本發(fā)明的復(fù)合電介質(zhì)材料以及使用它們的基板，在GHz帶也能夠恰好地使用，在頻帶為2GHz的場(chǎng)合能夠具有12或以上的介電常數(shù)ε、以及300或以上的Q值。
實(shí)施例1以下，就本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行說明。
SrCO3粉末、CaCO3粉末、BaCO3粉末、TiO2粉末在燒成后按照?qǐng)D3所示的組成進(jìn)行稱量，采用濕式球磨機(jī)混合、粉碎約16小時(shí)。接著將混合的原料粉末于1200℃保持2小時(shí)進(jìn)行預(yù)燒。然后，在得到的預(yù)燒組合物中添加圖3所示的添加物后，采用濕式球磨機(jī)粉碎約16小時(shí)。對(duì)得到的粉碎粉末在圖3所示的各溫度進(jìn)行燒成，之后運(yùn)用研缽進(jìn)行粗粉碎至能通過網(wǎng)孔1mm的網(wǎng)為止，接著像圖3所示那樣，用氣流粉碎機(jī)或干式球磨機(jī)進(jìn)行微粉碎。在此，圖3的“燒成+粉碎次數(shù)”一欄的1的例子是燒成、粗粉碎、微粉碎只進(jìn)行1次的例子。并且該欄的2的例子是進(jìn)行燒成、粗粉碎、微粉碎后再次進(jìn)行燒成、粗粉碎、微粉碎，即是重復(fù)進(jìn)行2次燒成、粗粉碎、微粉碎的例子。再者，該欄的3的例子是重復(fù)進(jìn)行3次燒成、粗粉碎、微粉碎的例子。另外，不添加主成分以外的添加物的圖3的No.5不進(jìn)行預(yù)燒、通過濕式球磨機(jī)混合后進(jìn)行燒成。對(duì)于圖3的No.17～20，于粉碎結(jié)束后進(jìn)行熱處理(最終熱處理)。該熱處理在數(shù)次重復(fù)進(jìn)行燒成和粉碎的場(chǎng)合，在重復(fù)進(jìn)行燒成和粉碎的工序結(jié)束后進(jìn)行。
其次，就以上得到的電介質(zhì)陶瓷粉末測(cè)定了圖4所示的粉體特性。相對(duì)于乙烯基苯甲基樹脂，以40體積％比添加所得到的電介質(zhì)陶瓷粉末后，測(cè)定最低熔融粘度。然后，對(duì)于由電介質(zhì)陶瓷粉末與乙烯基苯甲基樹脂構(gòu)成的復(fù)合電介質(zhì)材料，求出介電常數(shù)(ε)以及Q值。其測(cè)定頻率為2GHz，以上的結(jié)果經(jīng)匯總示于圖4。
參考圖3以及圖4的No.1～5，即使具有同一組成，當(dāng)燒成溫度較高時(shí)，有的也成為比表面積超過9m2/cm3且晶格畸變超過0.2而落在本發(fā)明的范圍以外的粉末。
圖3以及圖4的No.6和7與其它例相比較，在用球磨機(jī)進(jìn)行粉碎時(shí)盡管最大粒徑較大，但卻顯示出比表面積超過9m2/cm3的較大的值。與此相反，可知在采用氣流粉碎機(jī)時(shí)容易將比表面積控制在9m2/cm3或以下。
其次，參考No.8～10、No.11～13、No.14～16，在燒成+粉碎的次數(shù)為1次時(shí)，盡管比表面積超過9m2/cm3且晶格畸變超過0.2，但是通過重復(fù)進(jìn)行燒成+粉碎，能夠?qū)⒈缺砻娣e控制在9m2/cm3或以下、且將晶格畸變控制在0.2或以下。
其次，從圖4可以看出，在比表面積超過9m2/cm3時(shí)，最低熔融粘度超過500Pa·s，電介質(zhì)陶瓷粉末與樹脂的混合物的流動(dòng)性出現(xiàn)障礙，且在晶格畸變超過0.2時(shí)，介電特性降低，特別是Q值降低到不足300。
在粉碎后進(jìn)行熱處理(圖3中以“最終熱處理”表示)時(shí)，晶格畸變降低的結(jié)果是介電特性提高，其效果在800℃或以上的熱處理時(shí)變得明顯。因此，在進(jìn)行熱處理的場(chǎng)合，必須采用800℃或以上的溫度。
使用根據(jù)本發(fā)明的電介質(zhì)陶瓷粉末的復(fù)合電介質(zhì)材料，具有12或以上的介電常數(shù)ε、300或以上的Q值的優(yōu)良的介電特性。
權(quán)利要求
1.一種電介質(zhì)陶瓷粉末，其特征在于其比表面積為9m2/cm3或以下、晶格畸變?yōu)?.2或以下。
2.權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)陶瓷粉末，其特征在于所述電介質(zhì)陶瓷粉末由通過粉碎法得到的不定形粒子構(gòu)成。
3.權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)陶瓷粉末，其特征在于所述電介質(zhì)陶瓷粉末的最大粒徑為10μm或以下。
4.權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)陶瓷粉末，其特征在于所述比表面積為8.5m2/cm3或以下。
5.權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)陶瓷粉末，其特征在于所述晶格畸變?yōu)?.18或以下。
6.權(quán)利要求1所述的電介質(zhì)陶瓷粉末，其特征在于所述電介質(zhì)陶瓷粉末是復(fù)合鈣鈦礦系陶瓷。
7.權(quán)利要求6所述的電介質(zhì)陶瓷粉末，其特征在于所述復(fù)合鈣鈦礦系陶瓷是(Sr、Ca)TiO3系陶瓷或(Ba、Sr、Ca)TiO3系陶瓷。
8.一種電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法，其特征在于該制造方法具有將原料組合物在預(yù)定溫度下保持預(yù)定時(shí)間而得到燒成物的工序、以及粉碎所述燒成物的粉碎工序，并重復(fù)進(jìn)行所述燒成工序以及所述粉碎工序2次或以上。
9.權(quán)利要求8所述的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法，其特征在于所述原料組合物是預(yù)燒原料粉末而得到的預(yù)燒組合物。
10.權(quán)利要求8所述的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法，其特征在于所述燒成物的粉碎是由氣流粉碎機(jī)進(jìn)行的。
11.權(quán)利要求8所述的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法，其特征在于所述燒成工序是于1250℃或以下的溫度燒成所述原料組合物。
12.權(quán)利要求8所述的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法，其特征在于將所述粉碎工序得到的粉碎粉末在800～1200℃的溫度范圍進(jìn)行熱處理。
13.權(quán)利要求8所述的電介質(zhì)陶瓷粉末的制造方法，其特征在于所述電介質(zhì)陶瓷粉末的比表面積為9m2/cm3或以下、晶格畸變?yōu)?.2或以下。
14.一種復(fù)合電介質(zhì)材料，其特征在于該復(fù)合電介質(zhì)材料具有比表面積為9m2/cm3或以下、晶格畸變?yōu)?.2或以下的電介質(zhì)陶瓷粉末和分散所述電介質(zhì)陶瓷粉末的樹脂。
15.權(quán)利要求10所述的復(fù)合電介質(zhì)材料，其特征在于所述電介質(zhì)陶瓷粉末由通過粉碎法得到的不定形粒子構(gòu)成。
16.權(quán)利要求14所述的復(fù)合電介質(zhì)材料，其特征在于所述電介質(zhì)陶瓷粉末的最大粒徑為10μm或以下。
17.權(quán)利要求16所述的復(fù)合電介質(zhì)材料，其特征在于所述電介質(zhì)陶瓷粉末是復(fù)合鈣鈦礦系陶瓷。
18.權(quán)利要求14所述的復(fù)合電介質(zhì)材料，其特征在于所述復(fù)合鈣鈦礦系陶瓷是(Sr、Ca)TiO3系陶瓷或(Ba、Sr、Ca)TiO3系陶瓷。
19.權(quán)利要求14所述的復(fù)合電介質(zhì)材料，其特征在于所述復(fù)合電介質(zhì)材料的2GHz的介電常數(shù)為12或以上且Q值為300或以上。
20.權(quán)利要求14所述的復(fù)合電介質(zhì)材料，其特征在于所述樹脂是乙烯基苯甲基樹脂。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電介質(zhì)陶瓷粉末，該電介質(zhì)陶瓷粉末即使在使用通過粉碎法得到的粉末的場(chǎng)合，也能確保與樹脂的混合物的流動(dòng)性。以比表面積為9m
文檔編號(hào)C04B35/46GK1626299SQ20041010024
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2004年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月10日
發(fā)明者金田功, 坂本典正, 小澤水緒, 車聲雷 申請(qǐng)人:Tdk株式會(huì)社