球狀氧化物粉末的製造方法及球狀粉末製造裝置、複合電介質材料、基板及基板的製造方法

2023-09-18 08:49:40 2

專利名稱：球狀氧化物粉末的製造方法及球狀粉末製造裝置、複合電介質材料、基板及基板的製造方法
技術領域：
本發明涉及製造球狀氧化物粉末的方法及球狀粉末製造裝置、以及適合於在高頻領域的使用的複合電介質材料、基板及基板的製造方法。
背景技術：
微細的氧化物粉末可以通過將原料混合、乾燥後並煅燒，然後用球磨機等粉碎裝置粉碎來得到。
這些氧化物粉末在電介質材料、磁性材料的情況，可以作為粉末單體供於使用，但也可以作為與有機載體混合的漿料、與樹脂材料複合化的複合材料使用。作為漿料、複合材料使用的氧化物粉末需要對於有機載體、樹脂材料(以下總稱為樹脂材料)的分散性、填充性。這裡，分散性是指氧化物粉末分散於樹脂材料中的程度，優選更均勻地分散在樹脂材料中。還有，填充性是指氧化物粉末填充到樹脂材料中的量，優選更多地填充到樹脂材料中。用於確保對於樹脂材料的分散性、填充性的一個要素為粉末的粒徑。例如，氧化物粉末除了上述方法外還可以用如沉澱法等由液相製造，但這些粉末粒徑過於微細而無法確保對於樹脂材料的分散性、填充性。還有，根據上述方法得到的氧化物粉末是通過粉碎得到的，因此粒子的形態不定形，無法確保對於樹脂材料的分散性、填充性。即用於確保對於樹脂材料的分散性、填充性的另一個要素為粒子的形態。本發明說明書中所謂的粉末是指粒子的集合，作為粒子的集合體判斷稱為粉末適當時叫做「粉末」，作為構成粉末的單位判斷稱為「粒子」適當時叫做粒子。但是，其基本單位是共通的，因此可以肯定，有時其實際狀態上沒有差異。從而，有時可以使用「粉末」及「粒子」的任意一種表達。
為了確保對於樹脂材料的分散性、填充性，構成粉末的粒子優選為球狀，更優選接近於圓球。進一步，優選粒徑均勻，即粒度分布寬度窄。
目前已報導有各種各樣的製造球狀氧化物粉末的技術。例如，特開2000-107585號公報、特開平8-48560號公報、特開平5-105502號公報。
特開2000-107585號公報公開了在氧化物粉末中混煉適當的粘合劑做成漿液狀，並將它滴落到高溫加熱體上的球狀氧化物粉末的製造方法。
還有，特開平8-48560號公報公開了，將根據攪拌造粒法得到的氧化物粉末成形來製造氧化物微小成形球體時，由噴霧造粒法得到的氧化物粉末的顆粒作為核來使用的氧化物微小成形球體的製造方法。
進一步，特開平5-105502號公報公開了含有平均粒徑為7μm以下的氧化物球狀粉末和粘合劑樹脂的注射成形材料。
但是，上述特開2000-107585號公報中的製造方法是，雖然所得粉末為球狀，但其直徑大為0.3～1.2mm(300～1200μm)，不適合於與樹脂材料的複合化。
特開平8-48560號公報中公開的方法也是以得到0.02～0.4mm(20～400μm)的不適合於與樹脂材料的複合化的尺寸的粉末為目的。
特開平5-105502號公報公開了含有平均粒徑為7μm以下的氧化物球狀粉末和粘合劑樹脂的注射成形材料，但沒有公開用於得到氧化物球狀粉末的具體方法。
如上所述，現有技術難以得到具有適合於與樹脂材料的複合化的粒徑以及粒度分布的球狀氧化物粉末。尤其還沒有找出用於得到如複合氧化物等多組分系氧化物的方法。
得到球狀氧化物粉末的方法可以考慮等離子體火焰法。但是，使用等離子體火焰的方法不僅要使用大量的昂貴的氬氣作為載氣，而且要消耗幾百千瓦的電力，存在成本高的問題。因此，面向大量生產工藝的應用還存在距離。
所以本發明的一個目的是提供能夠不用高成本地製造具有適合於與樹脂材料的複合化的粒徑，並且對於樹脂的分散性、填充性優異的氧化物粉末的方法。本發明的另一個目的是提供適用於這種球狀氧化物粉末製造方法的裝置。本發明的又一個目的是通過使用這種球狀氧化物粉末，提供具有高介電常數ε及低tanδ並適合於在GHz區的高頻區域的使用的複合電介質材料以及使用其的基板。

發明內容
本發明者研究了通過使用燃燒火焰熔融原材料來得到球狀的氧化物粉末。使用燃燒火焰的球狀粉末的製造方法已在如特表平11-514963號公報、特開2001-97712號公報、特開2001-19425號公報公開。這些現有技術是以不規則形狀的粉末，典型的是由粉碎得到的粉末作為原料。
但是，通過粉碎得到的不規則形狀的粉末的缺點是，其粒度分布的寬度寬。將這樣粒度分布的寬度寬的粉末即粒徑大的粒子和粒徑小的粒子混雜的粉末供給至燃燒火焰中時，會發生如下問題。即由於粒徑大的粒子即使供給到燃燒火焰中也不會充分熔融，因此無法使其球狀化。雖然容易考慮到為了熔融粒徑大的粒子而提高燃燒火焰溫度或者加長在燃燒火焰中的滯留時間，但此時會產生粒徑小的粒子蒸發掉的這種不好的現象。
本發明推薦顆粒粉末作為供給至燃燒火焰的粉末的形態。即將由粉碎法、沉澱法等得到的微細粉末供於噴霧式乾燥機為代表的噴霧造粒法來得到的粉末呈顆粒狀，該顆粒粉末能夠控制窄的粒度分布寬度。並且，通過調節噴霧造粒法的條件，可以幾乎任意控制顆粒粉末的粒徑。從而，如果將這樣得到的顆粒粉末供於燃燒火焰，就能夠使最終得到的粉末的粒度分布更均勻。
本發明是基於以上見解的球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於，包括如下步驟由氧化物組合物構成的顆粒粉末與載氣一起供給至燃燒火焰內的供給步驟，通過將供給的顆粒粉末在所述燃燒火焰內熔融來得到熔融處理物的熔融步驟，熔融處理物通過向燃燒火焰外移動而被凝固的凝固步驟。
本發明中，如果是最終要得到如鈦酸鋇(BaTiO3)粉末，顆粒粉末除了只由BaTiO3粒子構成以外，還可以由TiO2粒子和BaCO3粒子的混合物構成。即本發明中的顆粒粉末可以由與經過凝固步驟後的球狀氧化物粉末相同的化合物構成，也可以由多種粒子構成。由多種粒子構成時，除了由多種化合物粒子構成外，還可以由化合物粒子和元素單體粒子構成。顆粒粉末包含被乾燥的狀態及與漿液的混合物的狀態這兩種狀態。
本發明的具體對象是由複合氧化物構成的電介質材料。還有，本發明中得到的球狀氧化物粉末優選平均粒徑為1～10μm，球狀度為0.9以上。更優選平均粒徑為1～6μm，更優選球狀度為0.95以上。
本發明中，如上所述，可以將由多個不同的粒子構成的顆粒粉末供給至燃燒火焰中。此時，顆粒粉末在燃燒火焰內熔融的同時，不同粒子、典型的是化合物粒子之間反應而形成最終想得到的氧化物粉末。該工藝是能夠同時完成球狀化的有效率的工藝。於是，本發明提供一種球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於通過加熱反應製成能夠構成最終想得到的氧化物粉末的兩種以上粒子以接觸狀態集合的粉體，並將製成的所述粉體在燃燒火焰中只滯留預定時間。
本發明提供適用於以上球狀氧化物粉末的製造方法的如下製造裝置。即本發明中的球狀粉末的製造裝置的特徵在於，具有發生燃燒火焰的燃燒器、向燃燒火焰供給被處理物的被處理物供給裝置、具備由燃燒火焰加熱處理的被處理物以浮遊狀態通過的被處理物通過區域的處理腔和加熱被處理物通過區域的加熱裝置。本發明的製造裝置的特點是，設置有防止滯留在燃燒火焰中預定時間的被處理物的溫度急劇下降的加熱裝置。溫度的急劇下降會引起如下問題點。本發明的加熱裝置是為了消除這些問題點而設置的。
(1)結晶無法生長得大，因此難以形成單晶粒子。
(2)形成的粒子的一部分殘留有高溫相。
(3)通過急速冷卻而凝固時的紋理會留在粒子結構。
(4)具有核殼結構等複合構造的合成物粒子的製造中，由於急速冷卻而無法充分進行粒子內的相分離或組成偏析，難以得到預期結構。
本發明中製造裝置的加熱裝置可以具備多個加熱部。此時，多個加熱部設定成朝著被處理物的通過方向溫度降低的各不相同的溫度，則可以在被處理物通過區域慢慢冷卻被處理物。還有，該加熱裝置優選具有控制被處理物通過區域的氣體的流動的氣流控制裝置。進一步，加熱裝置如果具有控制被處理物通過區域的氣體的流動的氣流控制裝置，則可以控制被處理物在被處理物通過區域的運動。氣流控制裝置是具有如能夠向任意方向供給氣體的氣體供給口。
近年來隨著通信情報的急劇增長，對通信設備小型化、輕質化、高速化的要求日益增高。尤其用於車載電話、數字手機等攜帶移動體通信、衛星通信的電波的頻率區域是使用兆到千兆Hz區(以下叫做「GHz區」)的高頻區域。
在使用的通信機器的急速發展中，都在力求機殼及基板、電子元件的小型高密度安裝化，但想要進一步推進對應於高頻區域的通信機器的小型化、輕質化，則用於通信機器的基板等材料需要在GHz區的高頻傳送特性優異(介電損耗小)。
這裡，介電損耗是與頻率和基板的介電常數ε和介質損耗角正切(以下記為tanδ)的乘積成比例。於是，如果要讓介電損耗小，必須使基板的tanδ小。還有，基板中電磁波的波長縮短成 因此介電常數ε越大基板越容易實現小型化。
由於以上原因，在高頻區域使用的用於小型通信設備、電子設備、信息設備的電路基板要求介電常數ε高並且tanδ小的材料特性。
這種電路基板材料作為無機材料使用電介質材料、作為有機材料使用氟樹脂等。但是，由電介質材料構成的基板雖然介電常數ε、tanδ的特性優異，但尺寸精度、加工性方面存在困難，存在因脆而容易產生缺口或破裂的問題點。另一方面，由樹脂等有機材料構成的基板雖然具有成形性及加工性優異且tanδ也小的優點，但存在介電常數ε小的問題。所以，近年來為了得到兼具兩者優點的基板，已有報導，在作為有機材料和無機材料的複合體的樹脂材料中混合電介質材料而構成的複合基板(如特許第2617639號公報)。
隨著這種複合基板的登場，要求對於樹脂材料的分散性、填充性優異的電介質材料。並且，如上所述，用於確保對於樹脂材料的分散性、填充性的一個要素為粉末的粒徑、粒子的形態。
上述特許第2617639號公報中報導，通過選擇高介電常數的氧化鈦粒子作為電介質材料，並將在該氧化鈦粒子表面施有由無機氫氧化物和/或無機氧化物構成的無機塗層的粒子分散到樹脂中，確保對於樹脂材料的分散性。
但是，使用特許第2617639號公報中記載的複合電介質的基板具有在高頻(尤其是100MHz以上)區域的tanδ大的問題。考慮到使用頻率區今後還會繼續向高頻區域移動，需要在GHz區的高頻區域也能夠得到高介電常數ε及低tanδ，即高Q值(這裡，Q為tanδ的倒數，Q＝1/tanδ)的複合電介質材料。
根據本發明者的研究，通過上述本發明球狀氧化物粉末製造方法得到的球狀電介質粉末對於樹脂材料的分散性、填充性優異。其結果，由該球狀電介質粉末和樹脂材料構成的複合電介質材料具有優異的高頻特性。即本發明提供一種複合電介質材料，其特徵在於，包括樹脂材料和、分散在樹脂材料中並且粒子的球狀度為0.82～1以及粉末的10％粒徑和90％粒徑之比在30以下的球狀的電介質粉末。通過使粒子的球狀度為0.82～1，製成接近真球的狀態，電介質材料對於樹脂材料的分散性、填充性得到顯著提高。
本發明的電介質粉末優選為BaO-RO-TiO2系(R稀土元素，RO-稀土氧化物)。還有，本發明中，將樹脂材料和電介質粉末總計為100vol％時，通過使電介質粉末的含量在30vol％以上70vol％以下，在GHz區域也可以得到高介電常數ε及良好的Q值。
如上所述，本發明的電介質粉末是，粉末的10％粒徑和90％粒徑之比在30以下，粉末的粒度分布窄。與此同時，通過將電介質粉末的平均粒徑限定在0.5～10μm的範圍，可以進一步提高電介質材料對於樹脂材料的分散性、填充性。還有，本發明中的電介質粉末可以是實施了用於球狀化該電介質粉末的加熱處理的球狀氧化物粉末。
本發明中的樹脂材料優選聚乙烯基苄基醚化合物。聚乙烯基苄基醚化合物與其他樹脂材料相比，具有介電常數ε低，Q值高這種優異的電氣特性(ε＝2.5、Q＝260)。因此，使用聚乙烯基苄基醚化合物作為本發明的樹脂材料時，能夠得到介電特性良好的複合電介質材料。
還有，本發明的複合電介質材料在2GHz時的介電損耗也小，因此顯示高Q值。具體來講，在2GHz時還能夠具有比樹脂材料的Q值(Q＝1/tanδ，tanδ為介質損耗角正切)更高的Q值。
還有，本發明提供一種電介質粉末分散在樹脂材料中的基板，其特徵在於電介質粉末的10％粒徑和90％粒徑之比在30以下，並且粒子的球狀度為0.82～1。這裡，本發明中的基板是指用於承載電子部件的電路基板或多層基板、或者用於容納半導體元件的半導體包裝用基板等。本發明的複合電介質材料使用粒度分布窄並且球狀度高的電介質粉末，因此其流動性高。所以，在形成於基板上的圖案的周圍(圖案邊緣)也能夠密集地填充複合電介質材料，得到介電特性高並且強度高的基板。進一步，將樹脂材料和電介質粉末總計為100vol％時，通過使電介質粉末的含量在30vol％以上70vol％以下，在2GHz的高頻區域也可以得到具有8以上介電常數的基板。同時，也可以得到在2GHz具有300以上Q值的基板。
在本發明的基板中，樹脂材料適合使用聚乙烯基苄基醚化合物。如上所述聚乙烯基苄基醚化合物具有優異的電氣特性。並且，聚乙烯基苄基醚化合物在具有優異的耐熱性和耐藥品性的同時，吸水率非常低，而且具有與各種材料的粘接性優異的特點。從而，通過用聚乙烯基苄基醚化合物作為樹脂材料，能夠得到吸水率非常低，並且耐熱性和耐藥品性優異的基板。
還有，本發明基板的電介質粉末優選為BaO-RO-TiO2系(R稀土元素，RO稀土氧化物)。並且，電介質粉末可以是實施了用於球狀化該電介質粉末的加熱處理的球狀氧化物粉末。
進一步，本發明提供適合於在高頻區域的使用的基板的製造方法。更詳細的是，使用由氧化物組合物構成的顆粒粉末，得到10％粒徑和90％粒徑之比在30以下、平均粒徑為0.5～10μm、且其粒子的球狀度為0.82～1的球狀氧化物粉末。然後，混合該球狀氧化物粉末和樹脂材料得到它們的混合物後，通過將該混合物加壓成形來得到基板。這裡，將樹脂材料和球狀氧化物粉末總計為100vol％時，球狀氧化物粉末的含量優選在30vol％以上70vol％以下。還有，本發明的球狀氧化物粉末優選電介質陶瓷粉末。


圖1為球狀粉末製造裝置的一例斷面示意圖。
圖2為使用圖1中所示的製造裝置處理粉末時，粉末溫度變化的一例的圖表。
圖3為使用沒有設置如本實施方案的製造裝置的加熱區域的製造裝置來處理粉末時，粉末溫度變化的一例的圖表。
圖4為實施例3製作的樣品1、2的斷面構造顯微鏡觀察結果的示意圖。
圖5為實施例3製作的樣品1、2斷面構造顯微鏡觀察結果的示意圖。
圖6為實施例4測定的樣品2～5的介電常數ε及Q值的表。
圖7為聚乙烯基苄基醚化合物的化學式示意圖。
圖8為圖7中式(1)所示的化合物R1等的組合的具體例的示意圖。
具體實施例方式
下面對本發明的實施方案進行說明。
本發明是以氧化物作為對象。本發明中的氧化物是包含複合氧化物的概念。本發明並不限定適用的氧化物，可以廣泛適用於公知的電介質材料、磁性材料以及其他材料。
電介質材料可以列舉出如鈦酸鋇系、鈦酸鉛系、鈦酸鍶系、二氧化鈦系的氧化物。磁性材料可以列舉出如Mn-Zn系鐵素體、Ni-Zn系鐵素體、Mn-Mg-Zn系鐵素體、Ni-Cu-Zn系鐵素體等。還有，也可以適用於Fe2O3、Fe3O4等氧化鐵。
本發明的特徵在於使用顆粒粉末作為原料粉末。如上所述，這是為了在得到顆粒粉末的階段能夠將粒度分布寬度控制得窄。而且還能夠控制其粒徑。
得到顆粒粉末的典型方法有使用噴霧噴嘴的噴霧造粒法。噴霧造粒法中製作用於從噴霧噴嘴噴霧起始原料粉末的漿液。漿液可以通過將起始原料粉末適量添加到溶劑後用球磨機或者磨碎機等混合機混合來得到。可以使用水作為溶劑，但為了提高起始原料粉末的分散性，推薦添加如東亞合成(株)製造的A-30SL聚丙烯酸銨的分散劑。也可以添加為了物理地結合起始原料粉末之間的結合劑，如PVA(聚乙烯醇)。
將含有原料粉末的漿液通過噴霧噴嘴或旋轉盤等噴霧形成液滴。這裡，噴霧噴嘴是為了噴霧上述的漿液和壓縮氣體，可以使用雙流體噴嘴或者四流體噴嘴。
與壓縮氣體一起從噴霧噴嘴吐出的漿液得以微粒化而形成噴霧。噴霧中的液滴的粒徑可以通過調節漿液和壓縮氣體的比率來控制。通過控制液滴粒徑，能夠控制最終得到的顆粒粉末的粒徑。通過在噴霧狀態的漿液自由下落過程中賦予其用於乾燥水分的熱，可以得到乾燥去除了液體成分的粉末。該熱可以將由噴霧噴嘴吐出的氣體作為加熱氣體或者通過向噴霧氣氛供給加熱氣體來賦予。對乾燥而言，使用100℃以上的加熱氣體即可。由噴霧噴嘴的噴霧及乾燥步驟是在給定處理腔內進行。由使用噴霧噴嘴的噴霧造粒法得到的粉末通常為顆粒粉末。如上所述，該顆粒粉末的粒徑可以通過漿液和壓縮氣體的比率來控制。也可以通過使液滴相互來製成更小的液滴。
將如上所述得到的顆粒粉末供給至燃燒火焰中。供給的顆粒粉末在燃燒火焰中只滯留預定時間。滯留過程中顆粒粉末被熱處理。具體來講，顆粒粉末熔融形成球狀粒子。顆粒粉末由兩種以上粒子構成時，通過在熔融時該粒子反應來構成最終想得到的氧化物。供給至燃燒火焰中的顆粒粉末可以以乾式狀態供給，也可以作為含有該顆粒粉末的漿液以溼式狀態供給。
用於得到燃燒火焰的燃燒氣體不做特別限制。可以使用LPG、氫、乙炔等公知的燃燒氣體。本發明中為了處理氧化物需要控制燃燒火焰的氧化度。而控制氧化度則要求對燃燒氣體供給適當量的氧。將LPG作為燃燒氣體來使用時，需要供給為LPG供給量5倍的氧、將乙炔作為燃燒氣體來使用時，需要供給為乙炔供給量2.5倍的氧、將氫作為燃燒氣體來使用時，需要供給為氫供給量0.5倍的氧，就會成為等量。通過將這些值作為基準適當設定氧氣供給量，可以控制燃燒火焰的氧化度。這些燃燒氣體的流量可以根據燃燒器的大小適宜決定。
燃燒火焰的溫度根據燃燒氣體種類、量、與氧氣的比率、顆粒粉末的供給量等而有所變動。燃燒氣體使用LPG時可以得到高達約2100℃、使用乙炔時可以得到高達約2600℃的溫度。
對於燃燒火焰的顆粒粉末的供給方法不做限制，只要顆粒粉末加入到火焰內就行。但是，優選從燃燒器沿著火焰軸供給。是為了顆粒粉末在火焰內的通過時間更長。於是，優選控制顆粒粉末在達到火焰下部之前不洩漏到火焰外。
顆粒粉末的供給使用氧氣等載氣進行。本發明使用流動性良好的顆粒粉末，因此，由載氣的傳送性優異。另外，如果想由載氣傳送粉碎粉，則因粉碎粉呈不規則形狀而且粒度分布也大，所以流動性差、傳送性不好。還有，肯定的是，為了增加供給顆粒粉，需要增加載氣量，載氣使用氧氣時，需要減少作為助燃氣體的氧氣量，調整載氣與助燃氣體的混合比率。
圖1是適用於球狀氧化物粉末製造方法的製造裝置的一例斷面示意圖。製造裝置10具有燃燒器11、處理腔25、處理粉末回收裝置40、氣體排出裝置50。
燃燒器11是水冷卻的三重管結構，在各個區域連接有顆粒粉末供給管12、燃燒氣體供給管13及氧氣供給管14。
處理腔25是由如耐熱性高的二氧化鋁等形成，圓筒部26的上部配置有保持燃燒器11的水冷卻套21，該水冷卻套21可以防止因產生的燃燒火焰15的調節和燃燒火焰15的熱導致的製造裝置10的受損。圓筒部26的外周為了在圓筒部26內形成加熱區域，由上到下依次設有第1加熱部27a、第2加熱部27b、第3加熱部27c。加熱部27a、27b、27c的加熱可以採用電加熱、靠氣體燃燒熱的加熱以及高頻加熱等公知的方法。其中優選容易控制燃燒器內氣氛的電加熱。
進一步，圓筒部26的內壁上設有連接到氣體供給管28的氣體供給通道29。氣體供給通道29具有朝向圓筒部26的內部供給氣體的氣體供給口30a、30b、30c。圓筒部26的下部為開口，連接有回收處理粉末的回收容器41。
氣體排出裝置50是，在回收容器41的側面連接有旋風收塵器51、過濾器52、空氣泵53、淨化槽54、排出管55，以將從圓筒部26流出的氣體變成安全的狀態來排出。這裡，本實施方案中由回收容器41及旋風收塵器51構成處理粉末回收裝置40。在後面將更詳細地說明，本實施方案中為了增加處理粉末20b在加熱區域滯留的時間，形成旋轉圓筒部26內的旋轉氣流w。由於該旋轉氣流w的影響，處理粉末20b的60～90％被旋風收塵器51回收。
使用製造裝置10的球狀粉末的具體製造方法是，首先從燃燒器11的燃燒氣體供給管13向燃燒器供給LPG等燃燒氣體以及從氧氣供給管14向燃燒器供給氧氣，並點火。這樣燃燒火焰15朝下方生成。
接著，從顆粒粉末供給管12與載體氣體一起供給顆粒粉末20a(未圖示)。顆粒粉末20a朝向由燃燒器11形成的燃燒火焰15供給。
燃燒火焰15在其火焰的不同部位如中心部位和外周部位的溫度不同。因此，根據顆粒粉末20a的種類和處理的種類，可以進行燃燒火焰15的大小等的調節，同時還可以適當調節顆粒粉末20a的供給位置。還有，通過用燃燒火焰15的熱熔融顆粒粉末20a來得到球狀處理粉末時，設定燃燒火焰15的溫度在顆粒粉末20a的熔點以上的溫度。
這樣，在燃燒火焰15上滯留預定時間的顆粒粉末20a由燃燒火焰15的熱來熔融，或者得到化學性和物理性的改性，沉落到處理腔25內。通過燃燒火焰15的顆粒粉末20a成為處理粉末20b。
處理腔25的外周是，從燃燒器11朝向回收容器41，即朝向被處理粉末的推進方向，由上到下依次設有第1加熱部27a、第2加熱部27b、第3加熱部27c。通過第1～第3的加熱部27a、27b、27c，處理腔25內形成加熱區域。
在加熱區域，第1加熱部27a設定成比在燃燒火焰15中顆粒粉末20a通過之處的溫度還要低的溫度。進一步各自設定成，第2加熱部27b比第1加熱部27a更低的溫度，第3加熱部27c比第2加熱部27b更低的溫度。這樣，圓筒部26內的溫度是，從第1加熱部27a至第3加熱部27c逐漸降低。
通過了燃燒火焰15的處理粉末20b如果以在處理腔25的圓筒部26內浮遊的狀態落下，處理粉末20b在通過第1～第3的加熱部27a、27b、27c的過程中依次成為對應於各自加熱部27a、27b、27c的溫度。這樣，在燃燒火焰15滯留預定時間從而使高溫熔融狀態的顆粒粉末20a能夠逐漸冷卻而不是溫度急速下降。
圖2為使用本實施方案的製造裝置10時表示粉末溫度變化的一例的圖表，圖3為使用沒有設置如製造裝置10的加熱區域的製造裝置時粉末溫度變化的一例的圖表。圖2中，由燃燒火焰15加熱成高溫的處理粉末20b在第1個加熱部27a成溫度T1、在第2個加熱部27b成溫度T2、在第3個加熱部27c成溫度T3，其溫度逐漸下降。例如，處理鈦酸鋇粉末時，通過設置這樣的第1加熱部27a、第2加熱部27b、第3加熱部27c，可以將加熱區域的溫度保持在1200℃以上1800℃以下，優選1300℃以上1600℃以下，因此能夠避免向燃燒火焰15外移動後的急速的溫度下降。與此相對，如果不設置加熱區域進行處理，則如圖3所示，粉末向燃燒火焰15外移動的瞬間會產生1000℃以上的急速的溫度下降(溫度差T0)。
這樣，儘量使與燃燒器11連續地設置朝處理粉末20b的進行方向溫度逐漸降低的通過區域，防止不加熱處理粉末20b而直接冷卻產生的處理粉末20b的急速的溫度變化。
還有，各加熱部27a、27b、27c的加熱溫度的設定會因粉末的種類或處理目的而不同，但第1加熱部27a的設定溫度優選在顆粒粉末20a的熔點附近。還有，第1加熱部27a和第2加熱部27b的設定溫度差、以及第2加熱部27b和第3加熱部27c的設定溫度差優選各自為100～300℃程度。還有，作為加熱區域的最後加熱部的第3加熱部27c優選設定成處理粉末20b不變質的溫度。還有，由燃燒火焰15熔融顆粒粉末20a為目的時，第1加熱部27a優選設定成顆粒粉末20a的熔點附近的溫度。
還有，本實施方案中，為了防止粉末急速的溫度下降，優選具有能將粉末在加熱區域長時間滯留的裝置。具體裝置為，製造裝置10上設置有向加熱區域供給氣體的裝置。由氣體供給管28供給的氣體通過氣體供給通道29從各個氣體供給口30a、30b、30c向圓筒部26內噴出。通過這樣噴出氣體，防止處理粉末20b直線性地沉落到回收容器41，能夠防止處理粉末20b急速冷卻。
這裡，通過如圖1所示將氣體的噴出方向靠向燃燒器11側，能夠由燃燒火焰15生成的氣流和由氣體供給口30a、30b、30c的氣體的流動，形成在與處理粉末20b的沉落方向交叉的方向在圓筒部26內旋轉的旋轉氣流w。處理粉末20b乘著旋轉氣流w一邊在圓筒部26內旋轉一邊沉落到處理粉末回收裝置40(回收容器41及旋風收塵器51)側，因此，至沉落為止花費時間，處理粉末20b在加熱區域滯留的時間增加。其結果，處理粉末20b在加熱區域確實地冷卻至加熱部27a、27b、27c的溫度並同時沉落，能夠進一步確實地防止急速冷卻。
通過這樣地向圓筒部26內供給氣體，在加熱區域滯留處理粉末20b的時間因其溫度或粉末的種類而異，但優選3～20分鐘，進一步優選5～15左右分鐘。還有，這裡使用的氣體可以考慮是否與被處理物反應等情況來適當選擇，可以是如N2、O2、Ar及空氣等。
如上所述，通過在燃燒火焰15滯留預定時間來加熱至高溫的處理粉末20b不會在脫離燃燒火焰15的瞬間被急速冷卻，而是通過加熱區域來逐步冷卻。這樣，沉落到圓筒部26內冷卻的處理粉末20b容納到處理粉末回收裝置40內。
回收到處理粉末回收裝置40內的處理粉末20c是由作為處理粉末20c的結晶性好的緻密的粒子、或單晶粒子、球形粒子(球狀度高的粒子)構成的粉末等，根據處理目的可以得到具有優異特性的粉末。
具體來講，本實施方案中，經由將通過燃燒火焰15的粉末通過加熱區域來逐步冷卻，防止急速冷卻，因此，即使不進行後處理(退火處理等)也能夠容易得到單晶結構的粒子。
還有，在本實施方案中得到粉末的平均粒徑能夠得到0.1～50μm程度，尤其是1～10μm程度的粒子。
進一步，本實施方案中能夠得到粒子的球狀度為0.9～1的粉末，進一步能夠得到球狀度為0.95～1的粉末。球狀度0.9以上時，處理粉末20c容易均勻地分散在其他材料中。這裡「球狀」除了表面平滑的完全的球狀以外，還包含極其接近於真球的多面體。具體來講，還包含具有由以Wulff模型表達的穩定的結晶面包圍的各向同性的對稱性，並且球狀度接近於1的多面體粒子。還有，即使表面形成有微小凹凸的粒子，或具有橢圓形斷面的粒子，只要球狀度在0.9～1的範圍，就屬於本發明所說的球狀。這裡「球狀度」是，Wadell的實用球狀度，即相當於粒子的投射面積的圓的直徑與外切於粒子的投影的最小圓的直徑之比。
另外，本實施方案中，通過適當選擇原料粉末，能夠容易得到具有核殼結構等複合粒子結構的粒子等處理粉末。本實施方案中，處理粉末是被逐步冷卻，因此可以實現粒子內的相分離。具有複合粒子結構的粒子可以舉例有，如通過處理分散有二氧化矽粒子的硝酸銀懸浮液來製成的核殼結構的Ag-SiO2複合粒子。
還有，通過將處理粉末20c與其他材料組合或混合使用，能夠得到具有優異特性的製品或具有特殊結構或功能的材料或部件。具體來講，能夠得到如後述的適合於在高頻區域使用的基板、高頻過濾器等。
還有，如上所述圖1所示製造裝置10中，加熱區域由第1～第3的加熱部27a、27b、27c構成，但加熱區域也可以只由第1加熱部27a構成，此外，也可以由更多的加熱部構成。設置的加熱部的數量根據處理的粉末的種類、作為目的的處理的種類來適當調節。還有，加熱區域只要是，朝處理粉末20b的沉落方向，即由燃燒器11側向處理粉末回收裝置40能夠賦予溫度下降的溫度梯度的裝置就行，則並不限定於圖1所示加熱部27a、27b、27c，可以採用如將加熱氣體向圓筒部26內吹入的裝置等其他裝置。還有，根據溫度梯度也可以不使用第1～第3的加熱部27a、27b、27c的積極性加熱。進一步，通過調整旋風收塵器51的氣流的條件，如通過調節將從圓筒部26及回收容器41的取出方向做成圓周方向等條件，能夠在不由氣體供給口30a、30b、30c的氣體供給的條件下在圓筒部26內引起旋轉氣流w，防止處理粉末20b急速冷卻。還有，根據球狀粉的粒度分布，也可以用管道連接回收容器41和旋風收塵器51，集合沉落到回收容器41內或旋風收塵器51內的處理粉末c來回收。
接著，對選擇電介質粉末作為原料粉末並將電介質粉末分散到樹脂中來製作適合於在高頻區域的使用的複合電介質材料及複合基板的情況進行說明。
如上所述，通過將粒子的形態製成球狀來提高在樹脂中的分散性及填充性，因此事先使用如圖1所示製造裝置10將電介質粉末製成球狀。具體來講，用如上所述的方法(噴霧造粒法)將電介質粉末製成顆粒狀後投入到製造裝置10。然後，調節顆粒粉末在燃燒火焰15中的滯留時間等以使得到最終粒子球狀度為0.82～1的具有接近於真球的形狀的電介質粉末。
電介質粉末可以使用鈦酸鋇系、鈦酸鉛系、鈦酸鍶系、二氧化鈦系的氧化物等上述的粉末。其中，優選鈦酸鋇系的電介質粉末，尤其優選BaO-RO-TiO2系(R稀土元素，RO-稀土氧化物)並且顯示鎢青銅結構的常電介質粉末，因為它在高頻表現出良好的介電特性。這裡，稀土元素R是包括Y的稀土元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb及Lu)中的一種或兩種以上。其中，Nd資源豐富並且比較便宜，因此優選稀土元素R的主成分為Nd。
使用BaO-RO-TiO2系作為電介質粉末時，優選為BaO6.67～21.67mol％、RO6.67～26.67mol％、TiO261.66～76.66mol％的配合組成。還有，在BaO-RO-TiO2系組成中可以適當添加Bi、Mn、Zr、Cr、Co、Ta、Ge、Li、B、Mg等的氧化物。通過添加Bi能夠改善溫度特性，同時提高介電率。還有，通過添加Mn能夠得到高Q值。進一步，Zr、Cr、Co、Ta、Ge、Li、B、Mg則能夠有效改善溫度特性。
混合電介質粉末和樹脂得到複合電介質材料時，電介質粉末的平均粒徑為0.5～10μm。電介質粉末的平均粒徑如果不到0.5μm，難以得到高介電特性，具體來講，難以在2GHz得到8以上的介電常數ε。還有，如果電介質粉末的平均粒徑小到不足0.5μm，會有難以與樹脂混煉的不好的情況，如電介質粉末粒子凝集而成為不均勻的混合體等，使用將變得困難。
另一方面，電介質粉末的平均粒徑超過10μm時，雖然介電特性良好，但難以製作所需樣式，存在不易得到厚度薄且平滑的基板的問題。因此，電介質粉末的平均粒徑定為0.5～10μm。電介質粉末優選的平均粒徑為1～6μm，更優選的平均粒徑為3～5μm。通過將電介質粉末的平均粒徑定為0.5～10μm，即使在2GHz的高頻率區也能夠得到8以上的介電常數ε及300以上的Q值。
為了將電介質粉末均勻地分散在樹脂中，有效方法是使用粒度分布窄，粒徑均勻的電介質粉末。電介質粉末的粒度分布及粒徑的基準是10％粒徑和90％粒徑之比在30以下，更優選20以下，進一步優選15以下。
還有，通過使用如上所述方法及製造裝置10，能夠得到粒子的球狀度為0.82～1的電介質粉末，進一步能夠得到球狀度為0.9～1的電介質粉末。使用球狀度0.82以上的電介質粉末時，能夠容易地在樹脂材料中均勻地分散。
這裡，「球狀」的定義是如上所述。還有，本發明中，兩個以上粒子熔合時，將各個粒子看作是一個粒子來計算球狀度。對於粒子有突起的情況也是一樣。
對於本發明的複合電介質材料，將電介質粉末和樹脂總計為100vol％時，電介質粉末的含量在30vol％以上70vol％以下。電介質粉末的量不到30vol％(樹脂量超過70vol％)時，基板的尺寸穩定性欠缺的同時介電常數ε降低。即幾乎得不到含有電介質粉末的效果。另一方面，如果電介質粉末量超過70vol％(樹脂量不到30vol％)，在擠壓成形時流動性變得非常差，無法得到緻密的成形物。其結果，水等的入侵變得容易，導致電氣特性的劣化。還有，與不添加電介質粉末的情況相比，也有Q值大大降低的情況。因此，電介質粉末的含量優選在30vol％以上70vol％以下。更優選的電介質粉末的含量為40vol％～65vol％，進一步優選的電介質粉末的含量為45vol％～60vol％。其中，電介質粉末的最適合含量會因基板的形狀而變動，當基板的形狀比較微細時，優選的電介質粉末的含量為35vol％～45vol％左右。
如上所述，本發明的電介質粉末為球狀，並且粒度分布窄，因此即使是電介質粉末的含量為40vol％以上，甚至是50vol％以上的情況，對樹脂材料的分散性也良好，可以在無損於樹脂材料的流動性的條件下填充。因此，將本發明的電介質粉末與樹脂材料混合併使用該混合物製作基板時，與使用粉碎粉的情況相比，能夠提高電介質粉末的填充量，其結果，能夠得到具有高電常數ε的基板。
與此相對，不是球狀的電介質粉末，例如使用以現有的方法製作的粉碎粉時，基板中的電介質粉末的含量只要達到40vol％左右，就會有損於樹脂材料的流動性，想讓基板中的電介質粉末的含量達到45vol％以上是非常困難的。即便能夠填充到45vol％以上，在基板製作時電介質粉末也難以進入到圖案邊緣等，結果成為產生部分性空隙的強度弱的基板。
接著，對本發明複合電介質材料的樹脂材料進行說明。樹脂材料優選有機高分子樹脂。有機高分子樹脂優選由重量平均絕對分子量為1000以上的一種或兩種以上的樹脂構成的樹脂組合物，其碳原子和氫原子的原子數之和為99％以上，並且樹脂分子間的一部分或全部為相互以化學鍵結合的耐熱性低介電性高分子材料。通過使用具有這種結構的有機高分子樹脂，能夠得到在高頻率區也具有高介電常數ε及高Q值的複合電介質材料。
如上所述，使用重量平均絕對分子量為1000以上的樹脂組合物的耐熱性低介電性高分子材料是為了得到充分的強度、與金屬的粘接性、及耐熱性。如果重量平均絕對分子量小於1000，則機械物性、耐熱性不足。
還有，使碳原子和氫原子的原子數之和為99％以上是為了使存在的化學鍵成為非極性鍵，由此能夠容易得到高Q值。另一方面，如果原子和氫原子的原子數之和小於99％，尤其是所含氧原子、氮原子等形成極性分子的原子數多於1％時，Q值會變小。
尤其優選的重量平均絕對分子量為3000以上，進一步優選5000以上。此時重量平均絕對分子量的上限沒有特別限制，但通常為1000刀左右。
上述有機高分子樹脂的具體例子有，低密度聚乙烯、超低密度聚乙烯、超超低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、低分子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯、乙烯-丙烯共聚合物、聚丙烯、聚丁烯、聚4-甲基戊烯等非極性α-鏈烯烴的均聚合物或共聚合物(以下稱之為(共)聚合物)、丁二烯、異戊二烯、戊二烯、己二烯、庚二烯、辛二烯、苯基丁二烯、二苯基丁二烯等共扼二烯的各單體的(共)聚合物、苯乙烯、核取代苯乙烯、如甲基苯乙烯、二甲基苯乙烯、乙基苯乙烯、異丙基苯乙烯、氯苯乙烯、α-取代苯乙烯、如α-甲基苯乙烯、α-乙基苯乙烯、二乙烯基苯、乙烯基環己烷等含碳環的乙烯的各單體的(共)聚合物等。
用於本發明的樹脂特別優選聚乙烯基苄基醚化合物。聚乙烯基苄基醚化合物優選圖7中式(1)所示的化合物。
式(1)中R1表示甲基或乙基。R2表示氫原子或碳原子數為1～10的烴基。用R2表示的烴基可以是具有各種取代基的烷基、芳烷基、芳基等。烷基有甲基、乙基、丙基、丁基等，芳烷基有苄基等、芳基有苯基等。
R3表示氫原子或乙烯基苄基，氫原子來自合成式(1)中化合物時的起始化合物，氫原子和乙烯基苄基的摩爾比優選60∶40～0∶100，更優選40∶60～0∶100。
n為2～4的數。
還有，通過將R3的氫原子和乙烯基苄基的摩爾比定在上述範圍，能夠充分進行得到電介質時的固化反應，並能夠得到充分的介電特性。與此相對，R3為氫原子的未反應物多時，固化反應不能充分進行，無法得到充分的介電特性。
將式(1)中所示化合物R1等的組合的具體例示於圖8，但並不限定於此。
式(1)中所示化合物是通過使在式(1)中R3＝H的多酚和乙烯基苄基滷化物反應來得到。其詳細情況可以參照特開平9-31006號公報中的記載。
本發明的聚乙烯基苄基醚化合物可以單獨使用，也可以兩種以上並用。還有，本發明的聚乙烯基苄基醚化合物可以只將其作為樹脂材料聚合後使用，也可以與其他單體共聚來使用，進一步也可以與其他樹脂組合使用。
可共聚的單體有如苯乙烯、乙烯基甲苯、二乙烯基苯、二乙烯基苄基醚、烯丙基苯酚、烯丙氧基苯、鄰苯二甲酸二烯丙基酯、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基吡咯烷酮等。這些單體的混合比例相對於聚乙烯基苄基醚化合物為2～50重量％左右。
還有，作為可組合使用的樹脂可以列舉出如乙烯酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、馬來酸酐縮亞胺樹脂、多酚的聚氰酸酯樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、乙烯基苄基化合物等熱固性樹脂、如聚醚醯亞胺、聚醚碸、聚甲醛樹脂、二環戊二烯系樹脂等熱塑性樹脂。其混合比例相對於本發明的聚乙烯基苄基醚化合物為5～90重量％左右。其中最好是選自乙烯酯樹脂、不飽和聚酯樹脂、馬來酸酐縮亞胺樹脂、多酚的聚氰酸酯樹脂、環氧樹脂以及它們的混合物中的至少一種。
本發明的聚乙烯基苄基醚化合物自身、或者該化合物和其他單體或含有熱固性樹脂來構成的熱固性樹脂組合物的聚合及固化可以通過公知的方法進行。固化可以在固化劑的存在或不存在下的任意一種條件下進行。固化劑可以使用如過氧化苯甲醯、甲基乙基酮過氧化物、過氧化二異丙苯、過苯甲酸叔丁酯等公知的自由基聚合引發劑。使用量相對於100重量份聚乙烯基苄基醚化合物為0～10重量％。
固化溫度因是否使用了固化劑及固化劑的種類而異，但為了充分固化應該是20～250℃，更優選50～250℃。
還有，為了調節固化，可以配合使用氫醌、苯醌、銅鹽等。
在本發明的樹脂中可以添加增強材料。增強材料可以有效提高機械強度或尺寸穩定性，在製作電路用基板時通常向樹脂添加給定量的增強材料。
增強材料可列舉出纖維狀或者是片狀或粒狀等非纖維狀的增強材料。纖維狀增強材料可列舉出玻璃纖維、二氧化鋁纖維、硼酸鋁纖維、陶瓷纖維、碳化矽纖維、石棉纖維、石膏纖維、黃銅纖維、不鏽鋼纖維、鋼纖維、金屬纖維、硼酸鎂晶須或其纖維、鈦酸鉀須或其纖維、氧化鋅晶須、硼晶須纖維等無機纖維及碳纖維、芳香族聚醯胺纖維、aramid纖維、聚醯亞胺纖維等。使用纖維狀增強材料時，可以採用特開2001-187831號公報等中記載的所謂浸漬方法。總之，在將電介質粉末和樹脂調節成漿液狀的塗漆槽內，浸漬成形為片材狀的纖維狀增強材料即可。
還有，非纖維狀增強材料列舉出矽石灰、絹雲母、陶土、雲母、粘土、膨潤土、石棉、滑石、水合矽酸鋁、葉蠟石、蒙脫石等矽酸鹽、二硫化鉬、氧化鋁、氯化矽、氧化鋯、氧化鐵、碳酸鈣、碳酸鎂、白雲石等碳酸鹽、硫酸鈣、硫酸鋇等硫酸鹽、多磷酸鈣、石墨、玻璃珠、玻璃微球、玻璃薄片、氮化硼、碳化矽及二氧化矽等針狀、片狀、或粒狀的增強材料等，這些也可以是中空的。使用非纖維狀的增強材料時，可以添加到樹脂中。
這些增強材料可以只使用一種，也可以兩種以上並用，可以根據需要用矽烷類及鈦系偶聯劑進行預處理後使用。尤其優選的增強材料為玻璃纖維。玻璃纖維的種類不做特別限定，只要是通常的用於樹脂增強的就行，可以選自如長纖維類型或短纖維類型的短切絲、短切絲氈、連續長纖維氈、織物、編織物等布帛狀玻璃、磨散纖維等。
複合電介質材料中的增強材料的含量優選在10～30wt％的範圍，更優選在15～25wt％。
本發明的複合電介質材料優選使用如下製造方法。
首先，按照上述方法得到粒子形狀為球狀的電介質粉末。然後將粒子形狀為球狀的電介質粉末和樹脂各自按給定量調配並混合。其中，混合可以採用乾式混合進行，但優選用球磨機、攪拌機等在甲苯、二甲苯等有機溶劑中充分混合。
將該漿液在90～120℃充分乾燥，得到電介質粉末和樹脂的團塊。粉碎該團塊，得到電介質粉末和樹脂的混合粉末。由漿液變成混合粉末的方法優選使用噴霧式乾燥機等顆粒製造裝置。
混合粉末的平均粒徑優選50～1000μm左右。
接著，在100～150℃將該混合粉末擠壓成形為所希望的形狀，並將該成形物在100～200℃固化30～480分鐘。該固化時也可以有所述的增強材料存在。
本發明的複合電介質材料如上所述優選是將電介質粉末在聚乙烯基苄基醚化合物等樹脂的聚合至固化前混合，但根據情況，也可以在聚合至固化後混合。只是，不在完全固化後混合電介質粉末。
本發明的複合電介質材料可以以薄膜、或塊狀或給定形狀的成形體，以及薄膜狀的層壓體等各種各樣形態使用。於是，可以用於高頻用電器或電子部件(共振器、過濾器、電容器、感應器、天線等)的各種基板、作為晶片部件的過濾器(如多層基板的C過濾器)或共振器(如三片型共振器)、或電介質共振器等的支撐臺、進一步可採用各種基板至電子部件的套(如天線杆套)、箱、或電子部件或其套或箱等。作為基板希望是用作現有玻璃環氧基板的代替品，具體舉例有部件承載用板上基板、貼Cu層合板及金屬基體/金屬芯基板等。進一步也可以用於電路內藏基板、天線基板(片天線等)。還有，也可以用於CPU用板上基板。
還有，電極的形成可以用Cu等金屬箔夾住粉末在加壓條件下固化來進行，或者在完全固化之前階段在單面或雙面粘貼Cu箔等金屬箔在加壓條件下固化來進行。還有，加壓粘附上金屬箔初步固化後，再另根據熱處理進行固化來進行，或者也可以在固化成形物後，通過金屬的蒸鍍或濺射、無電解電鍍或(樹脂)電極等塗敷來形成電極。
本發明的複合電介質材料及使用它的基板在GHz區域也能夠很好地使用，在頻率區域2GHz的情況也能夠具有8以上的介電常數ε以及300以上的Q值。
接著，舉具體的實施例更詳細地說明本發明。
還有，10％粒徑是指將被測定粉末的全體積作為100％來求出累計曲線時，其累計曲線在10％點的粒徑。同樣90％粒徑是指所述累計曲線在90％點的粒徑。進而說明10％粒徑和90％粒徑之差越小，粒度分布寬度越窄，而10％粒徑和90％粒徑之差越大，粒度分布寬度越寬。
使用圖1的裝置，從燃燒氣體供給管13供給LPG、從氧氣供給管14供給氧氣生成燃燒火焰15，以氧氣作為載氣向該燃燒火焰15供給所述顆粒粉末。還有，用於生成燃燒火焰15的氧氣流量為10.0l/min，LGP流量為2.0l/min。還有，作為載氣的氧氣流量為1.0l/min。所得粉末的平均粒徑為6.6μm、10％粒徑為1.36μm、90％粒徑為10.2μm。進而10％粒徑與90％粒徑之比為7.5，其值在30以下。還有，堆積密度為2.9g/cm3，構成粉末的粒子的球狀度達到0.98。
與實施例1相同，用圖1的裝置生成燃燒火焰15，以氧氣作為載氣向該燃燒火焰15供給所述顆粒粉末。還有，用於生成燃燒火焰15的氧氣流量為12.0l/min，LGP流量為2.3l/min。還有，作為載氣的氧氣流量為1.0l/min。
所得粉末的平均粒徑為8.6μm，根據SEM (掃描電子顯微鏡)觀察，大半的粒子具有平滑表面，全體的球狀度達0.95。還有，測定粒度分布的結果，10％粒徑為1.1μm、90％粒徑為11.3μm(該粉末的10％粒徑與90％粒徑之比為10.3)，堆積密度為2.8g/cm3。並且根據X射線衍射觀察所得球狀粉末的構成相的結果，確認以鈦酸鋇(BaTiO3)為主體相。比較例1將同樣由沉澱法得到的平均粒徑0.1μm的氧化鈦(TiO2)粉末和平均粒徑0.15μm的碳酸鋇(BaCO3)粉末以摩爾比1.0∶1.0混合後，在1250℃煅燒4小時。通過粉碎所得煅燒粉末得到平均粒徑7.2μm的鈦酸鋇(BaTiO3)。
對該粉末進行SEM觀察的結果，確認由不規則形狀的粒子構成。還有，測定該粉碎粉末的粒度分布的結果，10％粒徑為0.88μm、90％粒徑為22.4μm(粉末的10％粒徑與90％粒徑之比為25.5)。
與實施例1相同，用圖1的裝置生成燃燒火焰15，以氧氣作為載氣向該燃燒火焰15供給所述顆粒粉末。其中，用於生成燃燒火焰15的氧氣流量為10.0l/min，LGP流量為2.0l/min。還有，作為載氣的氧氣流量為1.0l/min。
所得粉末的平均粒徑為6.9μm，測定粒度分布的結果，10％粒徑為0.81μm、90％粒徑為18.4μm(粉末的10％粒徑與90％粒徑之比為22.7)。根據SEM觀察，確認多數粒子具有平滑表面。但是，佔全體約30％的粒子為10μm以上的粒子，殘留有稜角等，確認沒有完全成球狀。所得粉末的球狀度為0.87，堆積密度為2.3g/cm3。比較例2將平均粒徑0.1μm的氧化鈦(TiO2)粉末和平均粒徑0.15μm的碳酸鋇(BaCO3)粉末以摩爾比1.0∶1.0混合。將該混合粉末與實施例1相同，用圖1的裝置生成燃燒火焰15，以氧氣作為載氣向該燃燒火焰15供給所述顆粒粉末。其中，用於生成燃燒火焰15的氧氣流量為12.0l/min，LGP流量為2.3l/min。還有，作為載氣的氧氣流量為1.0l/min。
所得粉末的平均粒徑為0.9μm。根據SEM觀察的結果，具有平滑表面，球狀度達0.91。但是，用X射線衍射觀察所得球狀粉末構成相的結果，確認由TiO2、BaO、BaTiO3、Ba2TiO4、BaCO3等多個物質的化合物構成。
接著，使用圖1的裝置，從燃燒氣體供給管13供給LPG、從氧氣供給管14供給氧氣生成燃燒火焰15，以氧氣作為載氣向該燃燒火焰15供給所述顆粒粉末。其中，用於生成燃燒火焰15的氧氣流量、LGP流量、作為載氣的氧氣流量與實施例1相同。這樣得到粉末的平均粒徑為2.276μm、10％粒徑為0.97μm、90％粒徑為5.56μm。即粉末的10％粒徑與90％粒徑之比只有5.7。還有，堆積密度為5.76g/cm3，構成粉末的粒子的球狀度達到0.93。
還有，作為比較例，將製作成組成為16.67mol％的Nd2O3、15.67mol％的BaO、67.66mol％的TiO2的上述電介質材料用球磨機粉碎得到平均粒徑1.757μm的粉碎粉(電介質陶瓷粉末)。
接著，向球狀粉、粉碎粉各自混合樹脂，得到複合電介質材料。其中，複合電介質材料中的電介質陶瓷粉末的含量為，球狀粉、粉碎粉都為40vol％，樹脂使用如圖7中式(1)所示聚乙烯基苄基醚化合物。
為了比較使用球狀粉的複合電介質材料(以下叫做樣品1)和使用粉碎粉的複合電介質材料(以下叫做樣品2)的分散性，在玻璃環氧樹脂上製作圖案，將樣品1、樣品2各自塗敷在銅箔上得到的板夾到壓機上，用以下所示條件加壓成形，得到基板。這裡，基板的圖案邊緣難以填充複合電介質材料。於是，將複合電介質材料填充到圖案邊緣附近的情況判斷為流動性好，將複合電介質材料沒有填充到圖案邊緣附近的情況判斷為流動性差。加壓成形條件壓力40kgf/cm2溫度從室溫狀態升溫至150℃，保持30分鐘。然後升溫至195℃，保持3小時。
用顯微鏡觀察用樣品1製作的基板、用樣品2製作的基板的斷面。將其結果示於圖4、圖5。其中，圖5是圖4中所示斷面的模式圖。
如圖4(a)、圖5(a)所示，使用樣品2製作的基板被確認在圖案邊緣附近有空隙。與此相對，如圖4(b)、圖5(b)所示，使用樣品1即粒徑均勻的球狀粉製作的基板被確認能夠將複合電介質材料緻密地填充到圖案邊緣附近。從以上結果可以知道，使用球狀粉的情況與使用粉碎粉的情況相比，複合電介質材料自身的流動性得以提高，能夠在基板上沒有間隙地填充複合電介質材料。
在式(1)所示的聚乙烯基苄基醚化合物中混合在實施例3中得到的電介質陶瓷粉末，得到樣品3～5。樣品3～5中球狀粉的填充量分別為40vol％、45vol％、50vol％。使用樣品3～5用與實施例3相同的方法製作基板，對於製作的各基板按照空腔諧振法(微擾法)測定介電常數ε和Q值(2GHz)(使用ヒユ-レットパッカ-ド(株)製造的83260A、8757C)。將其結果示於圖6。還有，為了方便起見，將在實施例3製作的樣品2的介電常數ε及Q值也在圖6中一起表示出。
如圖6所示，樣品3～5中的任意一個也都顯示出8以上的介電常數ε及300以上的Q值，可確認具有良好的介電特性。還有，如圖6所示，隨著電介質陶瓷粉末的含量增加而介電特性提高，電介質陶瓷粉末的含量達到45vol％時，注意到在2GHz的高頻區域也維持350以上的高Q值的同時顯示出10以上的介電常數ε。這裡，比較電介質陶瓷粉末的含量同為40vol％的樣品3(球狀粉)和樣品2(粉碎粉)的介電特性的結果，樣品2雖然顯示出良好的介電常數ε但Q值為329，顯示出比樣品3的Q值(349)低20的值。
還有，對於樣品5用顯微鏡確認斷面的結果，確認球狀粒子都進入到了圖案邊緣附近。因此，認為使用粒徑均勻的球狀粉時，能夠將複合電介質中的電介質陶瓷粉末的含量提高到60vol％以上70vol％以下的程度。
正如在上面詳細說明，根據本發明，可以用顆粒粉末作為原料來得到粒度分布寬度窄的球狀氧化物粉末。並且，根據本發明，可以用燃燒火焰得到球狀氧化物粉末，因此與使用等離子體火焰得到球狀氧化物粉末的情況相比，能夠使成本降低。還有，根據本發明，能夠得到具有高介電常數ε及低tanδ，適合於在GHz區的高頻區域的使用的複合電介質材料及基板。
權利要求
1.一種球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於包括如下步驟由氧化物組合物構成的顆粒粉末與載氣一起供給至燃燒火焰內的供給步驟；通過將供給的顆粒粉末在所述燃燒火焰內熔融來得到熔融處理物的熔融步驟；所述熔融處理物通過向所述燃燒火焰外移動而被凝固的凝固步驟。
2.如權利要求1記載的球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於所述顆粒粉末與經過所述凝固步驟後的所述球狀氧化物粉末由相同的氧化物構成。
3.如權利要求1記載的球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於所述顆粒粉末是由多種化合物粒子構成。
4.如權利要求1記載的球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於經過所述凝固步驟後得到的所述球狀氧化物粉末是由複合氧化物構成的電介質材料構成。
5.如權利要求1記載的球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於經過所述凝固步驟後得到的所述球狀氧化物粉末的平均粒徑為1～10μm，球狀度為0.9以上。
6.一種球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於選擇通過加熱反應製成能夠構成最終想得到的氧化物粉末的兩種以上粒子製成由該兩種以上的粒子以相互充分接觸的狀態聚集而成的顆粒，並將製成的所述顆粒在燃燒火焰中只滯留預定時間。
7.如權利要求6記載的球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於通過構成所述顆粒的兩種以上粒子之間在所述燃燒火焰內反應來構成所述氧化物粉末。
8.一種球狀粉末製造裝置，其特徵在於，具有發生燃燒火焰的燃燒器、向燃燒火焰供給被處理物的被處理物供給裝置、具有由所述燃燒火焰加熱處理的所述被處理物以浮遊狀態通過的被處理物通過區域的處理腔和加熱所述被處理物通過區域的加熱裝置。
9.一種複合電介質材料，其特徵在於，具有樹脂材料，和分散在所述樹脂材料且粒子的球狀度為0.82～1以及粉末的10％粒徑和90％粒徑之比在30以下的球狀的電介質粉末。
10.如權利要求9記載的複合電介質材料，其特徵在於所述電介質粉末為BaO-RO-TiO2系(R稀土元素，RO稀土氧化物)。
11.如權利要求9記載的複合電介質材料，其特徵在於將所述樹脂材料和所述電介質粉末總計為100vol％時，所述電介質粉末的含量在30vol％以上70vol％以下。
12.如權利要求9記載的複合電介質材料，其特徵在於所述電介質粉末的平均粒徑為0.5～10μm。
13.如權利要求9記載的複合電介質材料，其特徵在於所述電介質粉末是施加有以球狀化為目的的加熱處理的球狀氧化物粉末。
14.如權利要求9記載的複合電介質材料，其特徵在於所述樹脂材料為聚乙烯基苄基醚化合物。
15.如權利要求9記載的複合電介質材料，其特徵在於在2GHz，具有比所述樹脂材料的Q值(Q＝1/tanδ，tanδ為介質損耗角正切)還高的Q值。
16.一種電介質粉末分散在樹脂材料中的基板，其特徵在於所述電介質粉末是，10％粒徑和90％粒徑之比在30以下，並且粒子的球狀度為0.82～1。
17.一種基板的製造方法，其特徵在於，包括如下步驟使用由氧化物組合物構成的顆粒粉末，得到10％粒徑和90％粒徑之比在30以下、平均粒徑為0.5～10μm、且其粒子的球狀度為0.82～1的球狀氧化物粉末的步驟、混合所述球狀氧化物粉末和所述樹脂材料，將所述樹脂材料和所述球狀氧化物粉末總計為100vol％時，所述球狀氧化物粉末的含量在30vol％以上70vol％以下的得到混合物的步驟和、加壓成形所述混合物來得到基板的步驟。
18.如權利要求17記載的基板的製造方法，其特徵在於所述球狀氧化物粉末為電介質陶瓷粉末。
全文摘要
提供一種球狀氧化物粉末的製造方法，其特徵在於包括如下步驟由氧化物組合物構成的顆粒粉末與載氣一起供給至燃燒火焰內的供給步驟；將供給的顆粒粉末在燃燒火焰內熔融來得到熔融處理物的熔融步驟和熔融處理物通過向燃燒火焰外移動而凝固的凝固步驟。
文檔編號H01B3/10GK1464863SQ02802406
公開日2003年12月31日 申請日期2002年7月26日 優先權日2001年7月27日
發明者車聲雷, 千葉鬱華, 岡本重夫, 曾我部智浩 申請人:Tdk株式會社