CN118159493A

CN118159493A - 高纯度微粒氧化铝粉末

Info

Publication number: CN118159493A
Application number: CN202180103742.5A
Authority: CN
Inventors: 吉冈真良
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2021-10-27
Filing date: 2021-10-27
Publication date: 2024-06-07
Also published as: EP4424639A1; KR20240070644A; JPWO2023073842A1; WO2023073842A1

Abstract

本发明提供一种具有优异的浆液特性和烧结特性并且流动性和成形性优异、进而在高频区域显示出优异介电特性的高纯度微粒氧化铝粉末。该高纯度微粒氧化铝粉末的体积粒度分布中的50％粒径(D₅₀)和BET比表面积(S_BET)满足由式：D₅₀≤0.20μm和式：D₅₀×S_BET≤2.0×10^‑6m³/g所表示的关系，并且钠(Na)、硅(Si)、铁(Fe)和钙(Ca)各自的含量在10ppm以下。

Description

高纯度微粒氧化铝粉末

技术领域

本发明涉及高纯度微粒氧化铝粉末。

背景技术

氧化铝(α-Al₂O₃)烧结体具有优异的绝缘性、耐热性、耐磨损性、耐腐蚀性等各种特性。因此，氧化铝烧结体被用于以电子部件为首的耐火物、研磨材料、绝缘体、火花塞、填充剂、催化剂载体等广泛领域中。氧化铝烧结体以氧化铝粉末为原料并通过将其成形和烧成来制造。为得到高特性的氧化铝烧结体，要求用作原料的氧化铝粉末具有优异的烧结性，即微细。

然而，在制造氧化铝烧结体时，通常采用将氧化铝粉末浆液化后对该浆液进行湿式处理的方法。例如，为使成形时的成形性良好，进行将氧化铝粉末的浆液喷雾造粒而制成造粒物并将该造粒物成形的处理。另外，为得到大型且形状复杂的氧化铝制品，已知有将氧化铝粉末的浆液浇铸成形的方法。此外，也有将氧化铝粉末的浆液涂布和烧成来制造片状的氧化铝烧结体的方法。

为进行这种湿式处理，适当控制浆液的操作性、即浆液粘度等特性尤为重要。例如，如果浆液粘度过高，则在进行造粒或成形时会产生问题。而如果浆液特性随时间变化，则最终产品的特性可能不稳定且产生偏差。因此，以往提出了控制氧化铝粉末的粉体特性来意图实现浆液特性改善的技术。

例如，专利文献1中记载了松散堆积密度(LBD)与紧实堆积密度(TBD)的比率(TBD/LBD)在1.5以上的氧化铝粉末，通过使用该氧化铝粉末，可以形成含氧化铝涂层(专利文献1的权利要求1和段落[0032])。另外，专利文献1中还记载，如果TBD/LBD值小于1.5，则氧化铝粉末中所含的各个二次粒子(凝集粒子)的堆积密度会变得过高，该情况下，在含有氧化铝粉末的氧化铝浆液中容易发生氧化铝凝集粒子的沉淀，难以确保氧化铝粉末的分散稳定性(专利文献1的段落[0038])。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2018/047871号

发明内容

发明要解决的技术问题

然而，以往提出的技术中，在实现氧化铝粉末兼具烧结性和浆液特性方面是不充分的。即，若氧化铝粉末微细则烧结性会提高到某种程度。但若氧化铝粉末微细则含有该氧化铝粉末的浆液的粘度会急剧上升，难以进行造粒或成形等操作。特别是在现有技术中，一般通过将氧化铝粉末强粉碎来实现微细化，但通过强粉碎而微细化的氧化铝粉末容易使浆液特性恶化。而且，这种氧化铝粉末由于结晶性低因而作为高特性的氧化铝烧结体制造用原料存在问题。

例如，专利文献1中记载，氧化铝粉末的D₅₀值优选在0.45以上且0.65μm以下、如果D₅₀值小于0.45μm、则粒子间的凝集会变得过密的技术思想(专利文献1的段落[0044])，因此在意图实现氧化铝粉末的微细化即烧结性提高方面存在局限。

而且，以往的氧化铝粉末在成形性上也存在问题。即，强粉碎而得的微细氧化铝粉末由于粒子形状为不定形，因而流动性差。因此，即使以干式或湿式将氧化铝粉末成形，也难以得到高密度的成形体。

本发明人鉴于这样的以往问题点进行了深入的研究。结果发现，体积粒度分布中的50％粒径D₅₀和BET比表面积S_BET满足特定关系且钠等杂质在特定量以下的氧化铝粉末能够兼具优异烧结性和浆液特性。而且，还发现该氧化铝粉末的流动性良好，成形性也优异。进而还发现，该氧化铝粉末除了烧结性、浆液特性和成形性之外，还适合作为在高频区域显示出优异介电特性的烧结体用原料。

本发明是基于这样的发现而完成的，其所要解决技术问题在于提供一种具有优异的浆液特性和烧结特性并且流动性和成形性优异、进而在高频区域显示出优异介电特性的高纯度微粒氧化铝粉末。

解决技术问题的手段

本发明包括下述(1)～(9)的形态。另外，本说明书中，“～”的表述包含其两端的数值。即，“X～Y”与“X以上且Y以下”同义。

(1)一种高纯度微粒氧化铝粉末，其中，体积粒度分布中的50％粒径(D₅₀)和BET比表面积(S_BET)满足由式：D₅₀≤0.20μm和式：D₅₀×S_BET≤2.0×10^-6m³/g所表示的关系，并且钠(Na)、硅(Si)、铁(Fe)和钙(Ca)各自的含量在10ppm以下。

(2)如上述(1)所述的高纯度微粒氧化铝粉末，其中，体积粒度分布中的50％粒径(D₅₀)和BET比表面积(S_BET)满足由式：D₅₀≤0.17μm和式：D₅₀×S_BET≤1.8×10^-6m³/g所表示的关系。

(3)如上述(1)或(2)的氧化铝粉末，其中，满足由式：1.55×10^-6m³/g≤D₅₀×S_BET所表示的关系。

(4)如上述(1)～(3)中任一项的氧化铝粉末，其中，X射线衍射图中，(113)衍射线的半峰全宽(FWHM)在0.240°以下。

(5)如上述(1)～(4)中任一项的氧化铝粉末，其中，加压堆积密度(GD)在2.20g/cm³以上。

(6)如上述(1)～(5)中任一项的氧化铝粉末，其中，体积粒度分布中的10％粒径D₁₀、50％粒径D₅₀和90％粒径D₉₀满足由式：(D₉₀-D₁₀)/D₅₀≤1.5所表示的关系。

(7)如上述(1)～(6)中任一项的氧化铝粉末，其中，α化度在80.0％以上。

(8)如上述(1)～(7)中任一项所述的氧化铝粉末的制造方法，其包括：

准备氢氧化铝粉末和α-氧化铝种子的工序，

在所述氢氧化铝粉末中混合所述α-氧化铝种子而得到含有1～20质量％α-氧化铝种子的氢氧化铝混合原料的工序，

对所述氢氧化铝混合原料实施使用干式珠磨机的机械化学处理而得到结晶水含量在21.0质量％以下且通过差示扫描量热分析在750～850℃的温度范围内显示出发热峰的无定形氢氧化铝的工序，以及

以900～1100℃范围内的温度对所述无定形氢氧化铝进行热处理而得到氧化铝粉末的工序，

其中，所准备的α-氧化铝种子的平均粒径(D₅₀)为0.1～0.5μm。

(9)如上述(8)所述的方法，其中，所准备的α-氧化铝种子的平均粒径(D₅₀)为0.1～0.3μm，且所述氢氧化铝混合原料含有3～5质量％的α-氧化铝种子。

发明效果

根据本发明，能够提供具有优异的浆液特性和烧结特性并且流动性和成形性优异、进而在高频区域显示出优异介电特性的高纯度微粒氧化铝粉末。

附图说明

图1示出静水压式浆液评价装置的剖面示意图。

图2示出通过沉降压测定的浆液评价的原理。

图3示出氧化铝粉末的SEM图像。

图4示出氧化铝粉末的SEM图像。

图5示出氧化铝粉末的SEM图像。

图6示出氧化铝粉末的SEM图像。

图7示出氧化铝粉末的粒度分布曲线。

图8示出烧成温度(烧结温度)与烧结体堆积密度的关系。

图9示出氧化铝粉末的XRD图谱(X射线衍射图)。

图10示出浆液的剪切速度与粘度的关系。

图11示出浆液沉降静水压的时间变化。

图12示出氧化铝粉末的SEM图像。

图13示出氧化铝粉末的粒度分布曲线。

图14示出烧成温度(烧结温度)与烧结体堆积密度的关系。

具体实施方式

下面，对本发明的具体实施方式(以下称为“本实施方式”)进行说明。另外，本发明并不限于以下实施方式，在不变更本发明主旨的范围内可以进行各种变更。

<1.高纯度微粒氧化铝粉末>>

本实施方式的高纯度微粒氧化铝粉末(以下有时统称为“氧化铝粉末”)的体积粒度分布中的50％粒径(D₅₀)和BET比表面积(S_BET)满足由式：D₅₀≤0.20μm和式：D₅₀×S_BET≤2.0×10^-6m³/g所表示的关系。通常，粉末的粒径越小，比表面积越大，与其他粒子的接触点数目越多。而且，随着粒子的曲率半径变小，表面变得更有活性，烧结驱动力变大。因此，从获得高烧结性的观点考虑，将D₅₀设在0.20μm以下。

另一方面，仅减小粉末的粒径则可能存在操作性产生问题并且烧结性反而恶化的情况。即，如果通过强粉碎等方法使粉末微细化，则粉末中的粒子会产生碎屑，其结果是，粒子成为有棱角的形状。如果将这样的粉末制成浆液而供于湿式处理，则存在浆液粘度变得过高并且浆液状态变不稳定之虞。而且，即使在进行干式处理的情况下，粉末的流动性有时也会恶化而难以提高填充密度，导致烧结性的恶化。

与此相对，通过减小平均粒径(D₅₀)并将D₅₀×S_BET维持在较小值，能够在良好地维持操作性的同时实现烧结性的提高。即，如果粒径相同，则粒子形状越圆，比表面积(S_BET)就越小。因此，通过减小D₅₀并将D₅₀×S_BET抑制在较低值，则即使粒径小也能形成断裂面或碎屑少的粒子。本实施方式的氧化铝粉末其中所含的粒子的形状呈圆形且粒径均匀。因此，在将其制成浆液时能够抑制浆液粘度的过度上升或不稳定。而且，流动性和成形性优异。这些发挥协同作用的结果是，能够兼具优异的烧结性和操作性。D₅₀可以在0.19μm以下、0.18μm以下、0.17μm以下或0.16μm以下。D₅₀×S_BET可以在1.9×10^-6m³/g以下、1.8×10^-6m³/g以下、1.7×10^-6m³/g以下或1.6×10^-6m³/g以下。另一方面，如果粒径过小，则不易抑制操作性恶化的影响。因此D₅₀可以在0.05μm以上，可以在0.10μm以上，也可以在0.15μm以上。

本实施方式的氧化铝粉末优选体积粒度分布中的50％粒径(D₅₀)和BET比表面积(S_BET)满足由式：D₅₀≤0.17μm和式：D₅₀×S_BET≤1.8×10^-6m³/g所表示的关系。通过将平均粒径(D₅₀)和D₅₀×S_BET进一步限定在较小值，能够进一步提高氧化铝粉末的成形性和烧结性。

并且，本实施方式的氧化铝粉末的钠(Na)、硅(Si)、铁(Fe)和钙(Ca)各自的含量在10ppm以下。即，Na量在10ppm以下，Si量在10ppm以下，Fe量在10ppm以下，Ca量在10ppm以下。杂质在烧结体中形成晶界相。例如，钠(Na)和钙(Ca)与硅(Si)一起形成玻璃相。而钙(Ca)有时会与主相中的氧化铝(Al₂ O₃)反应形成CaO·6Al₂O₃等化合物。这种晶界相会引起异常晶粒生长，因而是不好的。即，如果发生异常晶粒生长，则局部会产生粗大粒子，作为整体的均质烧结性受到损害。其结果是，有时会产生闭合空孔，最终的烧结密度变低。另外，杂质的一部分有可能混入主相中而减小主相的电阻。例如，钠(Na)混入主相氧化铝(Al₂O₃)中而成为β-氧化铝(Na₂O·11Al₂O₃)。β-氧化铝是用作为电池的固体电解质的材料，其导电性高。如果这样的杂质多，则烧结性或电阻性(绝缘性)会恶化。

特别是，本实施方式的氧化铝粉末的平均粒径(D₅₀)小，烧结驱动力大。因此，容易受到杂质对烧结性和电阻的不良影响。所以，杂质(Na、Si、Fe和Ca)各自的含量限定在10ppm以下。各自的含量优选在9ppm以下，更优选在8ppm以下。尤其是钠(Na)会降低氧化铝粉末的烧结性和绝缘性，因此优选抑制其含量。所以，特别优选将钠(Na)的含量抑制在5ppm以下。

本实施方式的氧化铝粉末也可以满足由式：1.55×10^-6m³/g≤D₅₀×S_BET所表示的关系。如果氧化铝粒子的形状最大限度地呈圆形，则其成为正球状粒子。用氧化铝的密度(3.98g/cm³)通过计算求出完全正球状粒子的D₅₀×S_BET时，其值为1.51×10^-6m³/g。制造正球状氧化铝粒子的方法也广为人知，但这些方法必需要价格昂贵的原料，并且制法复杂。而如后述实施例中所说明的那样，构成本实施方式的氧化铝粉末的粒子呈圆形且粒径均匀，但并不是完全的正球状粒子。而且，不需要价格昂贵的原料，制法也很简单。因此，D₅₀×S_BET不需要像完全正球状粒子那样低，能够将制造成本抑制得很低。D₅₀×S_BET可以在1.6×10^-6m³/g以上，1.7×10^-6m³/g以上，1.8×10^-6m³/g以上。

本实施方式的氧化铝粉末优选X射线衍射(XRD)图中的(113)衍射线的半峰全宽(FWHM)在0.240°以下，更优选在0.230°以下。通常，微细的粉末通过强粉碎(强粉碎)制作而得。但是，在施加强粉碎力而破碎的氧化铝粉末中，在其一次粒子的结晶表面会产生变形。这种结晶表面的变形有可能使氧化铝粒子表面活性化而对操作特性和浆液特性产生不良影响。与此相对，本实施方式的氧化铝粉末虽然由微细的一次粒子构成，但结晶变形少，结晶性优异。FWHM越小越好，但通常在0.200°以上。

本实施方式的氧化铝粉末的加压堆积密度(GD)优选在2.20g/cm³以上，更优选在2.30g/cm³以上。通过像这样制成加压堆积密度高的粉末，能够提高由该粉末制成的成形体的密度，其结果是，在烧结体中也能够抑制气孔(缺陷)的产生。另外，加压堆积密度是将氧化铝粉末以350kgf/cm²的压力在无加压时间(0分钟)的条件下加压成形而得的成形体(成形件)的堆积密度。另外，加压堆积密度的上限越高越好，但典型地在2.50g/cm³以下。

氧化铝粉末优选体积粒度分布中的10％粒径(D₁₀)、50％粒径(D₅₀)和90％粒径(D₉₀)满足由式：(D₉₀-D₁₀)/D₅₀≤1.5所表示的关系。在氧化铝粉末的粒度分布过宽的情况下，存在烧结性和操作性恶化之虞。因此，不优选过宽的粒度分布。(D₉₀-D₁₀)/D₅₀可以在1.3以下，也可以在1.1以下。

本实施方式的氧化铝粉末优选α化度在80.0％以上，更优选在90.0％以上。如果α化度小于80.0％，则在由氧化铝粉末制作烧结体之际烧成时的收缩大，容易生成气孔。因此，烧结体难以致密化，存在特性劣化之虞。所以，α化度越高越好。另外，α化度可以藉由以下方式求得：通过X射线衍射法求出氧化铝粉末的X射线衍射图(XRD谱图)，将衍射图形的(012)面和(116)面的X射线衍射强度与α化度为100％的标准样品的衍射强度进行比较来求出。

这样的本实施方式的氧化铝粉末利用了微细的特征而烧结性优异。实际上，本发明人确认其与以往的氧化铝粉末相比能够在明显低的温度下制造致密的烧结体。

而且，本实施方式的氧化铝粉末虽然微细但浆液特性优异。即，含有该氧化铝粉末的浆液其粘度低且稳定。通常，如果粉末的粒径变小，则粒子间的相互作用变强，难以良分散。因此，为使粉末在浆液中分散，需要施加更强的剪切力。另外，粉末即使暂时分散也容易在浆液中凝集或凝胶化，浆液会变得不稳定。与此相对，本实施方式的氧化铝粉末即使采用弱剪切力也能分散，而且浆液长时间维持良分散状态。推测这是因为粒子形状呈圆形且粒径均匀，所以粒子间的相互作用小，这使得浆液低粘度化和稳定化。

而且，本实施方式的氧化铝粉末由于流动性良好，因此成形性优异。即，由于流动性良好，因此在以干式或湿式成形时填充性高，其结果是，能够得到高密度的成形体。

而且，本实施方式的氧化铝粉末在高频区域显示出优异的介电特性。因此，通过将该氧化铝粉末用作原料，可以制作介电损耗和传输损耗小的氧化铝烧结体。实际上，本发明人确认可以得到在10GHz以上的高频区域的介电正切(tanδ)和传输损耗小的氧化铝烧结体。

这样的氧化铝粉末可以广泛适用于电子部件、耐火物、研磨材料、绝缘材料、火花塞、填充剂、催化剂载体等用途。由于烧结性特别优异，因此在将氧化铝粉末以干式或湿式成形和烧成来制作烧结体时是有利的。另外，作为用氧化铝粉末作为填料与树脂等高分子化合物混炼来制作复合材料时的原料也是有利的。

＜2.浆液＞

本实施方式的浆液是通过将上述氧化铝粉末、水等溶剂和根据需要使用的分散剂混合而制作的。浆液中的氧化铝粉末浓度没有限定，例如可以为10～70质量％，可以为30～70质量％。分散剂没有限定，可例举聚羧酸铵系分散剂，分散剂的含量例如可以为1～10质量％。

本实施方式的浆液具有无论剪切速度如何都粘度低的特征。例如，在剪切速率在300～1000/秒的范围内上升和下降时，粘度都可以维持在6mPa·秒以下。浆液为非牛顿流体，剪切速率与剪切应力不成比例关系。因此，在评价浆液的流动特性时，优选由剪切速度与剪切应力的关系即流动曲线来评价。作为这种方法，可例举使用JIS Z8803中规定的圆锥-平板型旋转粘度计(锥板式旋转粘度计)的方法。使用锥板式旋转粘度计时，用圆锥板和平板夹住试料(浆液)，使圆锥板以一定速度旋转，测定此时的旋转转矩。剪切应力可以由旋转扭矩来计算。

而且，本实施方式的浆液具有长时间稳定的特征。浆液的稳定性可以通过研究重力场中的沉降状态来评价。作为这种方法，可例举采用静水压式浆液评价装置的沉降静水压测定。用图1和图2来说明沉降静水压测定的测定原理。如图1所示，静水压式浆液评价装置由上面开口的沉降管、前端装入该管内的压力传递管、以及设置在该压力传递管的另一端部的压力传感器构成。在沉降管中加入浆液，测定深度H处的静水压。在浆液中的所有粒子都悬浮的状态下，静水压达到最大。而在浆液中的所有粒子都通过深度H沉降时，静水压达到最小。因此，如果求出静水压(P)关于时间(t)的函数，就能评价粒子的分散稳定性。例如如图2所示，良分散性的浆液即使经过长时间后静水压的变化也小。而浆液中的粒子凝集或凝胶化时静水压就减小。本实施方式的浆液分散状态良好，静水压的变化小。

<3.氧化铝烧结体>>

本实施方式的氧化铝烧结体是通过将上述氧化铝粉末成形后将所得成形体烧成(烧结)而制作的。成形可以采用加压成形、浇铸成形、注射成形和挤出成形等公知方法来进行。另外，也可以对成形体实施冷等静压(CIP)处理。烧成也可以在公知条件下进行。例如，可以在大气、真空或氢气氛下以1300～1500℃的温度烧成1～5小时的条件进行烧成。

本实施方式的氧化铝烧结体具有在高频区域显示出良好介电特性的特征。例如，10GHz下的相对介电常数(εr)可以为8.0～12.0，也可以为9.0～11.0。而10GHz下的介电正切(tanδ)可以在0.20×10^-4以下，也可以在0.15×10^-4以下。像这样在高频区域的相对介电常数和介电正切小的氧化铝烧结体适合作为第5代移动通信系统(5G)的天线材料，但并不限于此。

就这一点加以说明，第5代移动通信系统(5G)是继以智能手机为代表的第4代(4G)之后的系统，从2020年春天开始启动在日本的商用服务。5G利用小于6GHz的微波以及24GHz以上的毫米波这样的极高频区域的电波。利用这样的高频的5G具有高速大容量、高可靠性·低延迟通信、多个同时连接这3个特征。

对于利用高频的5G，减小天线材料的传输损耗尤为重要。即，在无线通信中发送的电波会被天线材料转化成热量。此时产生的传输损耗的损耗量(a)如下式(1)所示，与电波的频率(f)、天线材料的相对介电常数(εr)的平方根和天线材料的介电损耗角正切(tanδ)的乘积成正比。下式(1)中，K是比例常数。

【数1】

由于传输损耗(a)与频率(f)成正比，因此需要进一步减小随着使用频率变高而产生的天线材料的损耗。作为4G之前的频率范围内的天线材料，已知有聚四氟乙烯(PTFE)，但随着频率提高到5G，PTFE的损耗大而已不足以作为天线材料。本实施方式的氧化铝烧结体在高频区域的介电正切(tanδ)和传输损耗可以比PTFE小。因此，有望作为5G的天线材料。

另外，本实施方式的氧化铝烧结体的用途并不限于5G天线材料。不用说，其在电路基板、电容·电阻用基板、IC基板、传感器部件用基板、多层基板、封装件、RF窗以及半导体制造装置等天线以外的用途中也是有用的。

<4.氧化铝粉末的制造方法>>

本实施方式的氧化铝粉末只要满足上述的要件，其制造方法并没有限定。但是，优选的制造方法包括：准备氢氧化铝粉末和α-氧化铝种子的工序(准备工序)，在准备好的氢氧化铝粉末中混合α-氧化铝种子而得到含有1～20质量％α-氧化铝种子的氢氧化铝混合原料的工序(混合工序)，对所得的氢氧化铝混合原料实施使用干式珠磨机的机械化学处理而得到结晶水含量在21.0质量％以下且通过差示扫描量热分析在750～850℃的温度范围内显示出发热峰的无定形氢氧化铝的工序(机械化学处理工序)，以及以900～1100℃范围内的温度对所得的无定形氢氧化铝进行热处理而得到氧化铝粉末的工序(热处理工序)。其中，所准备的α-氧化铝种子的平均粒径(D₅₀)为0.1～0.5μm。

该制造方法的特征在于，将对氢氧化铝粉末和α-氧化铝种子的混合原料实施机械化学处理而制成的特定的无定形氢氧化铝作为中间原料。该无定形氢氧化铝向α-氧化铝的晶体转变温度明显低。因此，通过将该无定形氢氧化铝作为中间原料，可以简便地得到微细且高α化度的高品质的α-氧化铝粉末。以下对各工序的详细进行说明。

＜准备工序＞

准备工序中，准备氢氧化铝粉末和α-氧化铝种子。作为氢氧化铝粉末，可以使用三水铝石或三羟铝石等。但是，从制造成本考虑，优选三水铝石。另外，氢氧化铝粉末可以用任何方法来制造，但优选用拜耳法来制造。从粉末的流动性和容易操作的观点考虑，优选氢氧化铝粉末的平均粒径(D₅₀)为3～50μm、BET比表面积(S_BET)为0.2～5.0m²/g。通用的氢氧化铝粉末的平均粒径和BET比表面积在上述范围内。本实施方式的制造方法中，可以使用通用的氢氧化铝粉末原料，其结果是，能够最大限度地发挥制造成本降低和简便的优点。

另一方面，从使无定形氢氧化铝的α化转变温度变低的观点考虑，α-氧化铝种子优选高α化度。α化度优选在90％以上，更优选在95％以上。另外，从意图实现制造后的氧化铝粉末的微细化以及改善成形性和烧结性的观点考虑，α-氧化铝种子的平均粒径(D₅₀)限定在0.1～0.5μm。α-氧化铝种子优选是微细的。D₅₀优选为0.1～0.3μm。并且α-氧化铝种子的BET比表面积(S_BET)优选为5～15m²/g，更优选为10～15m²/g。

＜混合工序＞

混合工序中，在准备好的氢氧化铝粉末中混合α-氧化铝种子而制成含有1～20质量％α-氧化铝种子的氢氧化铝混合原料。混合方法没有特别限定。通过加入α-氧化铝种子，能够使所得无定形氢氧化铝的结晶转变温度降低的效果充分发挥。从使α化转变的温度降低的观点考虑，优选以一定量添加α-氧化铝种子。但是，如果α-氧化铝种子过多，则存在制造后的氧化铝粉末粗大化并且烧结性劣化之虞。更高品质的α-氧化铝种子价格昂贵。α-氧化铝种子的含量优选为1～15质量％，更优选为1～10质量％，进一步优选为2～8质量％，特别优选为3～5质量％。特别是，通过使用少量的微细α-氧化铝种子，可以得到微细且成形性和烧结性优异的氧化铝粉末。因此，特别优选使用平均粒径(D₅₀)为0.1～0.3μ的微细α-氧化铝种子且其含量为3～5质量％。

对于由α-氧化铝种子产生的结晶转变温度降低推测如下。即，通过将α-氧化铝作为种子少量添加到氢氧化铝原料中来使α化转变温度降低的现象早已为人所知。本实施方式中，先将原料氢氧化铝(三水铝石等)和α-氧化铝种子调制成混合状态的原料粉体，然后同时实施机械化学处理来将其粉碎至明显变小。因此，比表面积增大的无定形氢氧化铝一次粒子和α-氧化铝种子在粒子界面处紧密凝集，并且所需的相互作用变得更加均匀。其结果是，认为无定形氢氧化铝能够不经过χ-氧化铝等中间氧化铝相就在通常不发生相变的低温区域中发生α化转变。

＜机械化学处理工序＞

机械化学处理工序中，对所得的氢氧化铝混合原料实施使用干式珠磨机的机械化学处理而制成无定形氢氧化铝。无定形氢氧化铝以无定形化的氢氧化铝为主体。氢氧化铝是在完全结晶状态下具有三水铝石(Al(OH)₃)等组成的化合物。无定形氢氧化铝的氢氧化铝的结晶性消失或降低，并且一部分结晶水脱离。因此，无定形氢氧化铝与完全结晶状态的氢氧化铝的结晶状态和结晶水量不同。无定形化的程度可以通过X射线衍射测定的三水铝石的结晶峰(002)面的强度(CPS)和结晶水含量(LOI)来评价。本实施方式中，无定形氢氧化铝是指通过X射线衍射测定的三水铝石的结晶峰(002)面的强度在350CPS以下且结晶水量在21.0质量％以下的氢氧化铝。与此相对，未被无定形化的三水铝石的结晶水量为34.7质量％左右。

本实施方式的无定形氢氧化铝的结晶水含量(LOI)在21.0质量％以下。无定形氢氧化铝的结晶水量比完全结晶状态的氢氧化铝少。如后所述，本实施方式无定形氢氧化铝可以通过对氢氧化铝粉末和α-氧化铝种子构成的混合原料实施使用干式球磨机的机械化学处理(无定形化处理)来制作。在使用干式珠磨机的无定形化处理时，构成三水铝石等氢氧化铝结晶的一次粒子被磨碎到微细范围，内含的结晶水被排出外部。据推测，通过进行粉碎直到结晶水量变少并成为足够微细的一次粒子，能够充分降低向α-氧化铝转变的结晶转变温度。从促进无定形化的观点考虑，结晶水含量优选在17.0质量％以下。结晶水含量的下限值没有特别限定，但典型地可以在15.0质量％以上。

而且，本实施方式的无定形氢氧化铝通过差示扫描量热分析在750～850℃的温度范围内显示出发热峰。该发热峰是对应于向α-氧化铝的结晶转变(形成α-氧化铝)的峰。通常的氢氧化铝向α-氧化铝转变的结晶转变温度为1100～1200℃。与此相对，本实施方式的无定形氢氧化铝的结晶转变温度极低，为750～850℃。无定形氢氧化铝优选在810～830℃的温度范围内显示出发热峰。

无定形氢氧化铝的BET比表面积没有特别限定，但通常为15～50m²/g。BET比表面积可以根据JIS1626用比表面积自动测定装置(Micromeritics公司、FlowSorb II2300型)来测定。

无定形氢氧化铝优选铝(Al)、氧(O)和氢(H)以外的元素的含量在0.1质量％以下。特别优选钠(Na)含量在0.01质量％以下，锆(Zr)含量在0.05质量％以下。为制造作为最终产品的易烧结陶瓷，钠或锆是阻碍烧结的成分，优选尽可能少。本实施方式的无定形氢氧化铝在其制造时，即使使用钠含量多的三水铝石等氢氧化铝作为原料，无定形化处理时结晶中内含的钠也会排出外部，因此能够简单地进行清洗和除去。另外，如果使用钠含量少的原料，则当然能减少无定形氢氧化铝的钠含量。

如果继续对晶体进行研磨操作，则新生表面增加且失去连接的表面原子和/或分子的数量增加，并且它们的结合状态的紊乱到达表面层附近。其结果是，粉碎粒子被活化。另外，在干式粉碎的情况下，发生粉末的凝集，表观表面积减少。粉碎粒子的活性表面将空气中的水分或气体表面吸附，化学势降低而变得稳定。在这一系列反应中，发生各种相变。这种现象和效果称为机械化学反应，引起这种机械化学反应的处理称为机械化学处理。

本实施方式的制造方法中，作为机械化学处理，进行使用干式珠磨机的处理。干式珠磨机处理中，对混合原料施加高粉碎剪切，有效地引起机械化学反应。干式珠磨机是介质搅拌型粉碎机的一种，由原料投入口、圆筒容器(容器)、设置在圆筒容器内的旋转搅拌部件(搅拌器)、以及处理粉的出口构成。另外，在容器内的搅拌器间隙中填充有多个粉碎介质(磨珠)。干式珠磨机在运作时搅拌器高速旋转并搅拌磨珠。此时，从原料投入口投入的原料与搅拌器、磨珠和容器内壁反复碰撞，被冲击力、剪切力和摩擦力等所粉碎，同时引起机械化学反应，成为干式处理粉而从出口排出。

由干式珠磨机处理来进行的机械化学反应的详细机理尚不明确，但推测如下。处理时，对氢氧化铝连续施加高剪切状态下的干式粉碎处理。因此，氢氧化铝中的一部分结晶水脱离。与此同时，由于粉碎粒子和磨珠和容器内壁的摩擦使装置内高温化，其结果是，在粉碎粒子(氢氧化铝)中局部地发生水热反应或溶解再析出这样的相变现象。实际上，在使用三水铝石(结晶水含量34.7质量％)作为原料氢氧化铝粉末且α-氧化铝种子的混合量为20质量％的情况下，氢氧化铝混合原料的结晶水含量在27.0质量％以上，与此相对，干式珠磨机处理后的干式处理粉的结晶水含量降低至21.0质量％以下，有时降低至17.0质量％以下。由此可知，通过干式珠磨机处理，引起了结晶水的脱离。

干式珠磨机的搅拌器周速(转速)优选为5.0～6.0m/秒，更优选为5.0～5.5m/秒，磨珠填充量优选为60～70容量％，更优选为60～65容量％。另外，进料量优选为1.0～4.0kg/小时，更优选为2.0～3.0kg/小时。搅拌器周速和磨珠填充量越高，机械化学处理越有效进行，可得到高品质的无定形氢氧化铝。此外，进料量越少，混合原料的滞留时间越长，氢氧化铝的无定形化越得以促进。但是，如果搅拌器周速和磨珠填充量过高，则难以进行稳定的连续运转。而如果进料量过少，则因粉碎粉泄漏而导致的收率下降等问题会变得明显，生产效率变差。如果搅拌器周速、磨珠填充量和进料量在上述数值范围内，则能够高生产率地得到高品质的无定形氢氧化铝。

机械化学处理之际，可以用干式珠磨机对氢氧化铝混合原料进行1次处理(1轮处理)，也可以进行多次处理(2轮处理、3轮处理等)。如上所述，进料量越少，则越促进氢氧化铝的无定形化，但生产效率会变差。对于这一点，通过多次处理，则即使增加进料量，也能够得到与减少进给量进行一次处理的情况相同的结果。因此，可以在维持生产效率的同时得到高品质的无定形氢氧化铝。优选进料量为2.0～3.0kg/小时并进行2轮处理。另外，在机械化学处理时，根据需要，也可以在氢氧化铝混合原料中加入粉碎助剂。作为粉碎助剂，可例举乙醇。

在使用干式珠磨机以外的常用干式粉碎机例如干式球磨机进行处理的情况下，处理粉的机械化学反应不充分，不能得到无定形氢氧化铝。而且，使用这种常用干式粉碎机的话，即使延长处理时间，粉碎粒子的微粒化也有限，无法充分提高比表面积。而在使用湿式粉碎机进行处理的情况下，可以将粉碎粒子微粒化到1μm以下，但机械化学反应不充分。因此，不能得到无定形氢氧化铝。而且，在使用湿式粉碎机的情况下，还存在污染(杂质)增加并且生产率差的问题。

与此相对，本实施方式制造方法中，通过作为干式处理的干式磨珠处理，可以使氢氧化铝混合原料的机械化学反应充分进行，其结果是，能够简便地得到向α-氧化铝转变的结晶转变温度明显低的无定形氢氧化铝。特别是，本实施方式的制造方法中，由于采用了由干式珠磨机来进行的机械化学处理，因此即使以通用的氢氧化铝为起始原料，也能够以低成本得到加工难度高的无定形氢氧化铝。因此，不需要湿式粉碎处理所需的精密过滤装置或大型干燥设备，生产性优异。进而，在使用连续式装置作为干式珠磨机的情况下，可以进行连续处理。

＜热处理工序＞

在热处理工序中，以900～1100℃的范围内的温度对所得的无定形氢氧化铝进行热处理(烧成)。另外，根据需要，也可以对热处理后的热处理粉实施破碎处理或清洗处理。本实施方式的无定形氢氧化铝由于向α-氧化铝转变的结晶转变温度明显低，因此即使用900～1100℃的较低温度的热处理也能得到α化度足够高的α-氧化铝粉末。另外，由于热处理温度低，因而能够抑制热处理时的晶粒生长。因此，可以得到微粒且高α化度的氧化铝粉末。热处理温度优选为900～1050℃，更优选为950～1050℃。如此，可以制造本实施方式的高纯度微粒氧化铝粉末。

实施例

用以下的实施例更详细地说明本发明。但是，本发明并不限于以下实施例。

[实验例A]

实验例A中，对氢氧化铝粉末和α-氧化铝种子实施磨珠处理和热处理而合成氧化铝粉末，将其特性与以往的氧化铝粉末进行对比。

(1)氧化铝粉末的合成

[例1(实施例)]

＜准备工序＞

准备作为原料的氢氧化铝粉末和α-氧化铝种子。使用通过拜耳法制造的三水铝石(日本轻金属株式会社制BHP39)作为氢氧化铝粉末。并使用α-高纯度微粒氧化铝(日本轻金属株式会社制)作为氧化铝种子。该α-氧化铝种子(高纯度微粒氧化铝)的平均粒径(D₅₀)为0.18μm。

＜混合工序＞

接着，在准备好的氢氧化铝粉末中添加和混合α-氧化铝种子(高纯度微粒氧化铝)而制成混合原料。此时，混合原料中的α-氧化铝种子的含量调整为10质量％。

＜机械化学处理工序＞

对所得的混合原料实施使用干式珠磨机(芦泽精美技术株式会社(アシザワ·ファイテンテック社)制SDA-1)的机械化学处理而得到干式处理粉。机械化学处理使用PSZ(部分稳定氧化锆)制介质珠和粉碎助剂(乙醇)，在磨珠填充率60容量％、周速4.5～5.0m/秒、进料量1.0kg/小时的条件下进行，使混合原料通过干式珠磨机1轮。

＜热处理工序＞

将所得的干式处理粉填充到高纯度氧化铝坩埚(纯度99％)中。然后，用高速升温电炉(本山株式会社(株式会社モトヤマ)制Superburn)对填充好的干式处理粉进行热处理而制成热处理粉(α-氧化铝粉末)。热处理在升温速度200℃/小时、最高温度1070℃、保持时间30分钟的条件下进行。

＜清洗工序＞

随后，为除去Na成分，将所得的热处理粉在质量比为2倍量的纯水中搅拌清洗，进而用质量比为5倍量的水进行通水清洗。之后，用干燥机在110℃×24小时的条件下使清洗后的热处理粉干燥。

＜破碎工序＞

用球磨机将干燥后的热处理粉粉碎。籍此得到例1的氧化铝粉末。

[例2(比较例)]

购入市售的高纯度氧化铝粉末(其他公司产品)，以其为例2。

[例3(比较例)]

以作为开发品(LS超微粒)的氧化铝粉末为例3。

[例4(比较例)]

购入市售的高纯度氧化铝粉末(日本轻金属株式会社制AHP200)，以其为例4。

(2)氧化铝粉末的评价

对例1～例4按照以下所示的顺序进行各种特性的评价。

＜SEM观察＞

用扫描电子显微镜(SEM)观察氧化铝粉末。观察用扫描电子显微镜(株式会社日立高新技术制S4700、日本电子株式会社制JSM-7200)在倍率50000倍的条件下进行。

<杂质量>

用ICP发光光谱分析仪(精工仪器株式会社制SP3100)测定氧化铝粉末中的杂质(Si、Fe、Ca)量。首先，将氧化铝粉末投入加压分解容器，在干燥机中用硫酸加压分解10小时。然后，用水对加压分解物进行定容而制作试料溶液。将样品溶液置于分析装置中，测定各元素在波长下的发光强度。之后，用同时求出的校准线计算出各元素的浓度。

氧化铝粉末中的杂质(Na)量用原子吸光装置(株式会社日立高新技术制偏振塞曼原子吸收分光光度计Z-2000)来测定。首先，将氧化铝粉末投入加压分解容器，用水稀释到一定量而制作试料溶液。将试料容器置于装置中，用空气-乙炔火焰测定波长589.0nm的吸光度。然后，用同时求出的标准溶液的吸光度计算出Na量。

＜粉体特性-BET比表面积＞

氧化铝粉末的BET比表面积(S_BET)用比表面积自动测定装置(Micromeritics公司、FlowSorb II2300型)根据JIS1626来测定。

＜粉体特性-粒度＞

用激光衍射·散射式粒度分布测定装置(日机装株式会社制Microtrack MT3300)测定氧化铝粉末的粒度。首先，使用均化器(日本精密制作所制US-600T)在600W、20kHz、1分钟的条件下对氧化铝粉末进行分散处理。然后，将分散处理后的氧化铝粉末导入测定装置，在该处测定粒度。对所得的数据进行分析，求出体积粒度分布中的累积10％粒径(D₁₀)、累积50％粒径(平均粒径；D₅₀)和累积90％粒径(D₉₀)。

＜粉体特性－加压堆积密度＞

以如下方式测定氧化铝粉末的加压堆积密度(GD)。首先，将氧化铝粉末投入模具，以350kgf/cm²的压力加压成形。此时，设为没有加压时间(0分钟)。测定所得的成形件(成形体)的质量和尺寸，用这些值来计算出堆积密度。

＜烧结性＞

评价氧化铝粉末的烧结性。首先，将氧化铝粉末填充到模具中，以350kgf/cm²的压力进行单轴加压成形。将所得的成型体用高速升温电炉(本山株式会社制SuperBurn)烧成而制成烧结体。烧成在升温速度200℃/小时、最高温度(烧结温度)1350～1600℃、保持时间2小时的条件下进行。通过阿基米德法来测定所得烧结体的密度(堆积密度)。

＜X射线衍射＞

通过粉末X射线衍射(XRD)法来分析氧化铝粉末。分析以如下方式进行。首先，将氧化铝粉末置于专用试料板上，轻轻推开成20mm×20mm×0.5mm的尺寸而制作测定试样。接着，用X射线衍射装置求出测定试样的X射线衍射图谱。X射线衍射的条件如下。

-装置：理学株式会社制RINT(试样水平型；UltimaII)

-射线源：CuKα线

-电压：40kV

-电流：40mA

-扫描速度：4°/分钟

-试样宽度：0.05°

-起始角度：5°

-结束角度：90°

在所得的衍射图谱中，基于α-氧化铝的结晶峰即(012)、(104)、(113)、(116)和(300)面的峰(衍射线)，计算出这些峰的半宽(半峰全宽；FWHM)。并且，将(012)和(116)面的峰强与标准试料(α化度100％)的峰强(衍射强度)相比较而求出氧化铝粉末的α化度。

＜浆液特性-粘度＞

调整氧化铝粉末的浆液(悬浮液)，评价其粘度。首先，将200g氧化铝粉末、164g纯水和4g聚羧酸铵系分散剂(圣诺普科有限公司制NOPCOSPERSE 5600)与600g的介质球一起投入容量1L的罐中。然后将罐以72rpm的转速旋转2小时而混合内容物。籍此制作浓度55质量％的浆液。

用圆锥-平板型旋转粘度计即精密旋转粘度计(英弘精机株式会社制RST-CPS)测定所得浆液的粘度。具体是在25℃下用60秒钟使剪切速率从1/秒变化为1000/秒，每1秒测定粘度值。

＜浆液特性－沉降静水压力＞

使用静水压式浆液评价装置(JAPAN HOTEL GOODS SUPPLY株式会社、HYSTAP-3)测定浆液的沉降静水压。用于测定的浆液使用粘度评价时调整好的浆液。另外，在考虑分散于流体中的粒子一边相互干扰一边沉降的干扰沉降的同时计算出沉降速度，根据该沉降速度绘制良分散线。此时，以氧化铝粒子密度为3.98g/cm³、水的密度为1.00g/cm³、重力加速度为9.80665m/秒²、介质液(水)的粘度为0.00089Pa·秒(25℃)来计算出沉降速度。

<烧结体的介电特性>

由氧化铝粉末制作烧结体，评价其介电特性。首先，将氧化铝粉末填充到模具中，以19.6MPa的压力进行单轴加压成形。接着，将所得的成形体真空包敷后，以245MPa的压力实施1分钟的冷等静压(CIP)处理。将CIP处理后的成形体用高速升温电炉(本山株式会社制Superburn)烧成而制成烧结体。烧成在升温速度200℃/小时、最高温度1500℃、保持时间2小时的条件下进行。

对所得烧结体测定1GHz、5GHz和10GHz下的介电特性。1GHz的值用阻抗分析仪(是德科技公司制E4991B)在大气气氛下于室温下测定。而5GHz和10GHz下的值用PNA微波网络分析仪(是德科技公司制N5227A)根据JIS1627在大气气氛下、温度24℃、湿度45％的条件下测定。

(3)评价结果

＜SEM观察＞

对于例1～例4的氧化铝粉末，图3～图6分别示出粉末的SEM像。实施例1的氧化铝粉末微细且粒径均匀。而且，粒子形状呈圆形。断裂面少，未观察到碎屑粒子(图3)。另一方面，作为比较例的例2的氧化铝粉末虽然微细，但粒子形状有棱角。而且，还观察到少许断裂面和碎屑粒子(图4)。而作为比较例的例3和例4的氧化铝粉末则粒径不均。而且，还观察到很多断裂面和碎屑粒子(图5、图6)。

<杂质量和粉体特性>

例1～例4的氧化铝粉末的杂质量和粉体特性示于表1。实施例1中，钠(Na)、硅(Si)、铁(Fe)和钙(Ca)任一种杂质的含量都很少，均在10ppm以下。而在作为比较例的例2～例4中，一些杂质的含量超过10ppm。特别是在例3中，Na、Si、Fe和Ca任一种杂质的含量都多达100～200ppm。

例1中D₅₀≤0.20μm以下且满足D₅₀×S_BET≤2.0×10^-6m³/g的条件。而例2～例4的D₅₀×S_BET超过2.0×10^-6m³/g。特别是例2，其D₅₀与例1相同，但S_BET大，其结果是D₅₀×S_BET大。

【表1】

表1杂质量和粉体特性

注)「*」表示比较例

例1～例4的氧化铝粉末的粒度分布曲线示于图7。这里，图7中横轴表示粒径(粒子径)，纵轴表示频率。例1的氧化铝粉末的粒径显示出以粒径0.2μm为中心相对均匀的尖锐粒度分布。例2的氧化铝粉末虽然也显示出以粒径0.2μm为中心的尖锐粒度分布，但也存在大小几μm左右的粒子。因此，总体上形成了较宽的粒度分布。例3的氧化铝粉末与例1和例2相比，显示出更宽的粒度分布。而且，还存在不少大小几μm左右的粒子。例4的氧化铝粉末则显示出中心粒径为0.4～0.5μm那么大且很宽的粒度分布。

＜烧结性＞

由例1～例4的氧化铝粉末制作的烧结体的密度(堆积密度)示于图8。例1和例2的氧化铝粉末即使在较低的烧成温度下也进行致密化，在1350℃下显示出3.8g/cm³以上的密度。而且，密度在1450℃以上达到大致恒定。而例3的氧化铝粉末的致密化比例1和例2差，1350℃下的密度停留在3.6～3.7g/cm³。实施例4的氧化铝粉末的致密化则最差，1350℃下的密度低至小于3.4g/cm³。并且密度在1550℃以上才达到恒定。

烧结性的结果与平均粒径(D₅₀)的结果对应。即，例1和例2氧化铝粉末的D₅₀为0.18～0.19μm，是微细的，因此烧结性优异，而例3和例4氧化铝粉末的D₅₀为0.23～0.45μm，是粗大的，因此被认为烧结性差。

＜X射线衍射＞

对于例1、例2和例3的氧化铝粉末，表2示出(012)、(104)、(113)、(116)和(300)衍射线的半峰全宽(FWHM)值。其中，例1的氧化铝粉末的XRD图谱示于图9。

如表2所示，例1的氧化铝粉末在任一条衍射线中的峰半宽度(FWHM)都比例2和例3小。另外，如图9所示，在例1的氧化铝粉末的XRD图谱中，几乎没有观察到来自α-氧化铝以外的结晶相的衍射线。由此可知，例1的氧化铝粉末的结晶变形小，结晶性非常优异，并且几乎不含异相。

【表2】

表2 FWHM和α化度

注)「*」表示比较例

＜浆液特性-粘度＞

对于含有例1～例4的氧化铝粉末的浆液，剪切速度与粘度的关系示于图10。图10中，示出了提高剪切速度时的粘度(一部分试料在图中用向右箭头表示)和降低剪切速度时的粘度(在图中用向左箭头表示)这两者。

例1的浆液的粘度小，并且无论剪切速度如何都大致恒定。而且，提高剪切速度和降低剪切速度时的粘度几乎没有差异，对剪切速度显示出可逆的响应。由此可知，例1的浆液粘度小且稳定，对剪切速度显示出可逆的响应。而例2和例3的浆液的粘度大。特别是例2的浆液，尽管其中所含的氧化铝粉末的平均粒径与例1大致相同，但提高剪切速度时和降低剪切速度时的粘度差异大，对剪切速度显示出不可逆的响应。例4的浆液则与例1相同，粘度小，无论剪切速度如何都大致恒定。

根据粘度测定作出如下推测。即，例1的浆液虽然其中所含的氧化铝粉末微细，但粒子形状呈圆形，粒径均匀。因此，即使在浆液中粒子相互接触或碰撞，也能够迅速避免，相互干扰小。所以，浆液粘度低且稳定。而例2的浆液虽然其中所含的氧化铝粉末的粒径与例1几乎相同，但含有碎屑粒子而粒度分布较宽，而且粒子形状也有棱角。因此，当粒子相互接触或碰撞时会相互干涉，浆液粘度变得不稳定。例4的浆液则由于其中所含的氧化铝粉末粗大，因此粘度小。

＜浆液特性－沉降静水压＞

含有例1和例2的氧化铝粉末的浆液的沉降静水压的时间变化示于图11。同时图11还示出显示理想的良分散状态的浆液的沉降静水压线(良分散线)。例1的浆液的沉降静水压的时间变化小，接近理想的良分散状态。而例2的浆液的沉降静水压的时间变化大。由此推测，例1的浆液长时间维持良分散状态，而例2的浆液一部分凝集。

<烧结体的介电特性>

例1、例2和例4的氧化铝烧结体的介电特性(相对介电常数εr、介电损耗角正切tanδ、(εr)^1/2×tanδ)示于表3。表3中也一并示出聚四氟乙烯(PTFE)的特性。

例1的氧化铝烧结体在高频区域(5GHz、10GHz)的介电损耗角正切和(εr)^1/2×tanδ比其他试样小。由此可知，例1是作为天线材料传输损耗小且优异的材料。

与此相对，例2的烧结体在高频区域(5GHz、10GHz)的介电损耗角正切和(εr)^1/2×tanδ比例1大。例2中，氧化铝粉末的BET比表面积比例1大因而成形密度变小，认为这对烧结体中的气孔(缺陷)产生和介电特性产生了影响。而例4的烧结体的介电损耗角正切和(εr)^1/2×tanδ都比例1和例2大。实施例4中，氧化铝粉末含大量钠(Na)，认为这对烧结体密度和电阻产生了不良影响。另一方面，PTFE在1GHz下的介电损耗角正切相对较小，但在10GHz下的介电损耗角正切比氧化铝烧结体(例1、例2和例4)大得多。

天线材料的传输损耗量(a)如下式(1)所示那样与(εr)^1/2×tanδ成正比。因此，可知例1的烧结体在10GHz以上的高频区域的传输损耗最小，有望作为天线材料。

【数2】

【表3】

表3介电特性

注)「*」表示比较例

[实验例B]

在实验例B中，改变α-氧化铝种子的粒径和添加量来合成氧化铝粉末，并对其进行评价。

(1)氧化铝粉末的合成

[例5(实施例)]

在例5中，使用平均粒径(D₅₀)为0.16μm且BET比表面积(S_BET)为10.2m²/g的α-氧化铝种子。并且，混合原料中的α-氧化铝种子的含量变更为4质量％。除此之外，以与例1同样的方式合成氧化铝粉末。

[例6(实施例)]

使用平均粒径(D₅₀)为0.23μm且BET比表面积(S_BET)为8.29m²/g的α-氧化铝种子。除此之外，以与例5同样的方式合成氧化铝粉末。

[例7(实施例)]

混合原料中的α-氧化铝种子的含量变更为7质量％。除此之外，以与例5同样的方式合成氧化铝粉末。

[例8(实施例)]

混合原料中的α-氧化铝种子的含量变更为7质量％。除此之外，以与例6同样的方式合成氧化铝粉末。

[例9(实施例)]

混合原料中的α-氧化铝种子的含量变更为10质量％。除此之外，以与例5同样的方式合成氧化铝粉末。

[例10(实施例)]

混合原料中的α-氧化铝种子的含量变更为10质量％。除此之外，以与例6同样的方式合成氧化铝粉末。

[例11(实施例)]

混合原料中α-氧化铝种子的含量变更为20质量％。除此之外，以与例5同样的方式合成氧化铝粉末。

[例12(实施例)]

在例12中，使用平均粒径(D₅₀)为0.19μm且BET比表面积(S_BET)为13.1m²/g的α-氧化铝种子。并且，混合原料中α-氧化铝种子的含量变更为20质量％。除此之外，以与例5同样的方式合成氧化铝粉末。

(2)氧化铝粉末的评价

对于例5～例12中所得的氧化铝粉末，以与例1～例4同样的方式进行粉体特性(BET比表面积、粒度和加压堆积密度)的评价。并且，除了将烧结温度变更为1300～1450℃以外，以与例1～例4同样的方式制作烧结体，进行氧化铝粉末的烧结性评价。

(3)评价结果

将例5～例12中所得的氧化铝粉末的特性与制造条件一起示于表4。在α-氧化铝种子量相同的情况下，使用粒径小的α-氧化铝种子制作的氧化铝粉末(例5、例7、例9)的平均粒径(D₅₀)粒径小于使用粒径大的α-氧化铝种子制作的氧化铝粉末(例6、例8、例10)。并且，其结果是，加压堆积密度和烧结堆积密度变大。在α-氧化铝种子的粒径相同的情况下，在α-氧化铝种子量少的条件下制作的氧化铝粉末(例5和例7)的加压堆积密度和烧结堆积密度大于在α-氧化铝种子量多的条件下制作的氧化铝粉末(例9和例10)。

图12示出例7中所得的氧化铝粉末的SEM像。可知例7的氧化铝粉末的一次粒径小，而且几乎没有凝集。

将例7中所得的氧化铝粉末的粒度分布曲线与例1和例4中所得的结果一起示于图13。使用α-氧化铝种子进行干式珠磨机处理而制作的例1和例7的氧化铝粉末与作为以往例的例4的氧化铝粉末相比，微细且粒度分布均一。而且，例7的氧化铝粉末与使用粒径大的α-氧化铝种子并增加其添加量而制作的例1的氧化铝粉末相比，变得更微细。

例7中所得的氧化铝粉末的烧成温度(烧结温度)与烧结体堆积密度的关系与例1和例4中所得的结果一起示于图14。例1和例7的氧化铝粉末与作为以往例的例4的氧化铝粉末相比，烧结性显著提高。例如，例7的氧化铝粉末为得到相同的烧结堆积密度所需的烧成温度比例4的氧化铝粉末低约200℃。而且，例7的氧化铝粉末与使用粒径大的α-氧化铝种子并增加其添加量而制作的例1的氧化铝粉末相比，烧结性更优异。

根据以上结果可知，通过使用α-氧化铝种子进行干式珠磨机处理，可以得到微细且成形性和烧结性优异的氧化铝粉末。而且，通过使用粒径小的α-氧化铝种子并减少其添加量，可以得到更微细且成形性和烧结性更优异的氧化铝粉末。

【表4】

表4氧化铝粉末的制造条件和粉体特性

注1)「-」表示未测定

表4(续)氧化铝粉末的制造条件和粉体特性

Claims

1.一种高纯度微粒氧化铝粉末，其中，体积粒度分布中的50％粒径(D₅₀)和BET比表面积(S_BET)满足由式：D₅₀≤0.20μm和式：D₅₀×S_BET≤2.0×10^-6m³/g所表示的关系，并且钠(Na)、硅(Si)、铁(Fe)和钙(Ca)各自的含量在10ppm以下。

2.如权利要求1所述的高纯度微粒氧化铝粉末，其中，体积粒度分布中的50％粒径(D₅₀)和BET比表面积(S_BET)满足由式：D₅₀≤0.17μm和式：D₅₀×S_BET≤1.8×10^-6m³/g所表示的关系。

3.如权利要求1或2所述的氧化铝粉末，其中，满足由式：1.55×10^-6m³/g≤D₅₀×S_BET所表示的关系。

4.如权利要求1～3中任一项所述的氧化铝粉末，其中，X射线衍射图中，(113)衍射线的半峰全宽(FWHM)在0.240°以下。

5.如权利要求1～4中任一项所述的氧化铝粉末，其中，加压堆积密度(GD)在2.20g/cm³以上。

6.如权利要求1～5中任一项所述的氧化铝粉末，其中，体积粒度分布中的10％粒径D₁₀、50％粒径D₅₀和90％粒径D₉₀满足由式：(D₉₀-D₁₀)/D₅₀≤1.5所表示的关系。

7.如权利要求1～6中任一项所述的氧化铝粉末，其中，α化度在80.0％以上。

8.权利要求1～7中任一项所述氧化铝粉末的制造方法，其包括：

准备氢氧化铝粉末和α-氧化铝种子的工序，

9.如权利要求8所述的方法，其中，所准备的α-氧化铝种子的平均粒径(D₅₀)为0.1～0.3μm，且所述氢氧化铝混合原料含有3～5质量％的α-氧化铝种子。