TW201940456A - 粉末及混合粉末 - Google Patents

Abstract

本發明的一面向係提供一種粉末，其含有ZnO、Al₂O₃及SiO₂三成分，以三成分的合計含量為基準，三成分的含量分別為ZnO：17~43莫耳%、Al₂O₃：9~20莫耳%、SiO₂：48~63莫耳%。

Description

粉末及混合粉末

本發明係關於粉末及混合粉末。

一般而言，基於使玻璃材料、樹脂材料等基材的物性或功能等提升的目的，可使用各式各樣粉末狀的填料。例如，非晶質氧化矽具有0.5×10^-6/℃左右的小的熱膨脹係數且較能夠容易取得，因此可用作供控制基材的熱膨脹係數用的填料。然而，為了在添加至接合、封接或密封等所用的基材之際，使填料的熱膨脹係數和基材的熱膨脹係數相匹配，同時，抑制熱應力的產生，而期待具有比非晶質氧化矽更小的熱膨脹係數的填料。

作為熱膨脹係數比非晶質氧化矽小的材料，已知有磷酸鋯、鎢酸鋯、錳氮化物等許多材料。但是，這些材料的比重大，摻合後的樹脂材料等也變重，因此一般不用於電子零件等。為了彌補此缺點，專利文獻1中揭示了SiO₂-TiO₂玻璃、Li₂O-Al₂O₃-SiO₂系結晶化玻璃及ZnO-Al₂O₃-SiO₂系結晶化玻璃，作為輕量且熱膨脹係數小的材料。此外，專利文獻2中揭示了一種無機物粉末，其具有從β-鋰霞石、β-鋰霞石固溶體、β-石英、β-石英固溶體所選出的1種以上的結晶相。此外，非專利 文獻1中揭示了Zn_0.5AlSi₂O₆、LiAlSi₂O₆、LiAlSiO₄。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本特開平2-208256號公報

專利文獻2：日本特開2007-91577號公報

[非專利文獻]

非專利文獻1：Journal of Materials Science 26 p.3051 (1991)

本發明的目的在於提供一種摻合於基材中的情況下減低熱膨脹係數的效果優異的粉末、及使用了此粉末的混合粉末。

本發明提供以下所示的粉末及混合粉末。

(1)一種粉末，其含有ZnO、Al₂O₃及SiO₂三成分，以三成分的合計含量為基準，三成分的含量分別為ZnO：17~43莫耳%、Al₂O₃：9~20莫耳%、SiO₂：48~63莫耳%。

(2)如(1)的粉末，其平均圓形度為0.60以上。

(3)如(1)或(2)的粉末，其中以粉末總量基準計，含有50質量%以上的β-石英固溶體作為結晶相。

(4)如(1)至(3)中任一項的粉末，其中以粉末總量基 準計，Li、Na及K的含量分別小於100質量ppm。

(5)如(1)至(4)中任一項的粉末，其係摻合於玻璃中或樹脂中使用。

(6)一種混合粉末，其含有如(1)至(4)中任一項的粉末的第一粉末、和與第一粉末不同的第二粉末。

(7)如(6)的混合粉末，其中第二粉末的平均圓形度為0.80以上。

(8)如(6)或(7)的混合粉末，其中以混合粉末總量基準計，第一粉末的含量為10體積%以上。

(9)如(6)至(8)中任一項的混合粉末，其中第二粉末為氧化矽的粉末或氧化鋁的粉末。

(10)如(6)至(9)中任一項的混合粉末，其係摻合於玻璃中或樹脂中使用。

若根據本發明的話，便能夠提供一種摻合於基材中的情況下減低熱膨脹係數的效果優異的粉末、及使用了此粉末的混合粉末。

圖1係實施例2的粉末的X線繞射圖案。

[實施發明之形態]

以下針對本發明的實施形態進行說明。但是，本發明不限於以下的實施形態。

一實施形態的粉末含有ZnO、Al₂O₃及SiO₂ 三成分。以三成分的合計含量為基準，三成分的含量分別為ZnO：17~43莫耳%、Al₂O₃：9~20莫耳%、SiO₂：48~63莫耳%。

以三成分的合計含量為基準，ZnO的含量為17~43莫耳%，從減低基材的熱膨脹係數的效果更優異的觀點來看，較佳為20~40莫耳%，更佳為22~39莫耳%，再佳為25~35莫耳%。以三成分的合計含量為基準，ZnO的含量可以是17~40莫耳%、17~39莫耳%、17~35莫耳%、20~43莫耳%、20~39莫耳%、20~35莫耳%、22~43莫耳%、22~40莫耳%、22~35莫耳%、25~43莫耳%、25~40莫耳%、或25~39莫耳%。

以三成分的合計含量為基準，Al₂O₃的含量為9~20莫耳%，較佳為10~19莫耳%，更佳為11~18莫耳%。以三成分的合計含量為基準，Al₂O₃的含量可以是9~19莫耳%、9~18莫耳%、10~20莫耳%、10~18莫耳%、11~20莫耳%、或11~19莫耳%。

以三成分的合計含量為基準，SiO₂的含量為48~63莫耳%，較佳為49~62莫耳%，更佳為50~62莫耳%，再佳為50~55莫耳%。以三成分的合計含量為基準，SiO₂的含量可以是48~62莫耳%、48~55莫耳%、49~63莫耳%、49~55莫耳%、或50~63莫耳%。

藉由使粉末具有上述組成，能夠使摻合有粉末的基材的熱膨脹係數減低。此外，在製造粉末時，能夠容易使原料熔融，也能夠使結晶化變容易。特別是，以三成分的合計含量為基準，藉由具有ZnO的含量為25 ~35莫耳%、Al₂O₃的含量為11~18莫耳%、SiO₂的含量為50~55莫耳%的組成，能夠使摻合有粉末的基材的熱膨脹係數進一步減低。

粉末可以包含屬於無法避免的雜質的離子性雜質，但從提升耐濕可靠性、抑制電子裝置類故障的觀點來看，其含量較佳為盡量少。作為離子性雜質，可舉出Li、Na、K等鹼金屬類。在本實施形態的粉末中，以粉末總量基準計，Li、Na及K的合計含量較佳為小於500質量ppm，更佳為小於300質量ppm，再佳為小於200質量ppm。

以粉末總量基準計，Li的含量較佳為小於100質量ppm，更佳為小於50質量ppm，再佳為小於20質量ppm。以粉末總量基準計，Na的含量較佳為小於100質量ppm，更佳為小於90質量ppm，再佳為小於80質量ppm。以粉末總量基準計，K的含量較佳為小於100質量ppm，更佳為小於70質量ppm，再佳為小於40質量ppm。

在不會對熱膨脹係數造成影響的範圍內，粉末可以進一步含有氧化鋯、氧化鈦等。從減低基材的熱膨脹係數的效果更優異的觀點來看，以粉末總量基準計，上述三成分的含量較佳為95莫耳%以上，更佳為98莫耳%以上，再佳為99莫耳%以上。從相同的觀點來看，在一實施形態中，粉末可以僅由上述三成分及無法避免的雜質所組成，也可以僅由上述三成分所組成。

本實施形態的粉末較佳為含有β-石英固溶體 作為結晶相。粉末可以含有β-石英固溶體作為主結晶。以粉體總量為基準，β-石英固溶體的含量較佳為50質量%以上，更佳為60質量%以上，再佳為70質量%以上，可以是72質量%以上、或75質量%以上。β-石英固溶體的含量較佳為盡量多。藉由使β-石英固溶體的含量在上述範圍內，粉體本身的熱膨脹係數變小，因此能夠使基材的熱膨脹係數進一步減低。特別是，若β-石英固溶體的含量為70質量%以上，則得以更有效地利用粉末減低基材的熱膨脹。另外，由於能夠使粉末對基板的摻合量(填充量)變多，因此能夠使基材的熱膨脹係數變得容易控制。又，本實施形態中的粉末所具有的β-石英固溶體的構造能夠表示為xZnO-yAl₂O₃-zSiO₂。結晶相的確定及含量的測定，能夠藉由粉末X線繞射測定/裏特沃爾德法(Rietveld method)來進行。

粉末，除了包含β-石英固溶體相外，還可以進一步包含非晶質相，也可以進一步包含其他結晶相。粉末可以包含矽鋅礦相(Zn₂SiO₄)，作為其他結晶相。在粉末包含其他結晶相當中的鋅尖晶石相(ZnAl₂O₄)、莫來石相(Al₆Si₂O₁₃)及方矽石相(SiO₂)的情況下，熱膨脹係會數變得比較高，因此粉末較佳為不包含這些結晶相。

粉末的形狀可以是球狀、圓柱狀、角柱狀等，較佳為球狀。粉末是否為球狀，能夠藉由算出粉末的平均圓形度來確認。本說明書中的平均圓形度係依以下方式操作而求出。即，求出使用電子顯微鏡而拍攝到的粒子(粉末粒子)的投影面積(S)和投影周長(L)，代入以下的 式(1)，從而算出圓形度。而且，其係為一定的投影面積圓(包含100個以上的粒子的面積)中所含的全部粒子的圓形度的平均值。

圓形度=4πS/L² (1)

平均圓形度較佳為盡量大，較佳為0.60以上，更佳為0.70以上，再佳為0.80以上，特佳為0.85以上，最佳為0.90以上。藉此，與基材混合之際的粒子的滾動阻力變小，能夠使基材的黏度降低，且使基材的流動性提升。特別是，若平均圓形度成為0.90以上，則基材的流動性變得更高，因此能夠將粉末高量填充至基材中，得以容易地降低熱膨脹係數。

粉末的平均粒徑沒有特別的限定，但若考慮要用作摻合於基材的填料，則可以是0.5~100μm，也可以是1~50μm。能夠利用雷射繞射式粒度分布測定裝置來計算粒度分布，將所測定到的粒徑值乘以相對粒子量(差分%)並除以相對粒子量的合計(100%)，來求出粉末的平均粒徑。又，%係體積%。

從使摻合有粉末的基材的熱膨脹係數進一步減低的觀點來看，粉末的熱膨脹係數較佳為盡量小，較佳為2×10^-6/℃以下，更佳為1×10^-6/℃以下，再佳為0.5×10^-6/℃以下。熱膨脹係數能夠利用熱機械分析(Thermomechanical Analysis：TMA)來進行測定。

接著，說明本實施形態的粉末的製造方法。一實施形態的粉末的製造方法具備：製作原料粉末的步驟(原料粉末製作步驟)；將原料粉末形成為球狀的步驟 (球狀化步驟)；和將原料粉末結晶化的步驟(結晶化步驟)。製造方法較佳為依序具備：原料粉末步驟、球狀化步驟及結晶化步驟。

在原料粉末製作步驟方面，首先，混合原料，調製原料混合物。原料可以是作為Zn源的氧化鋅等、作為Al源的氧化鋁或者氫氧化鋁等、和作為Si源的氧化矽(α-石英、方矽石、非晶質氧化矽等)。

以Zn源、Al源及Si源的原料的合計量為基準，原料的摻合量係Zn源：17~43莫耳%、Al源：9~20莫耳%、Si源：48~63莫耳%。

在原料粉末製作步驟中，除了添加上述原料外，在不會對熱膨脹係數造成影響的範圍內還可以添加氧化鋯、氧化鈦等一般的成核劑。

在原料混合物中，離子性雜質的含量較佳為盡量少。從提升耐濕可靠性、抑制電子裝置類的故障的觀點來看，原料混合物中所含的鹼金屬類的含量較佳為500質量ppm以下，更佳為150質量ppm以下，再佳為100質量ppm以下，特佳為50質量ppm以下。

原料氧化物的混合方法，若為Na、Li或K等鹼金屬類、及Fe等金屬元素很難混入的方法的話，便沒有特別的限定，例如，可以是利用瑪瑙研缽、球磨機、振動磨機等的粉碎機、各種混合機類來進行混合的方法。

在原料粉末製作步驟方面，接著，將原料混合物放入鉑坩堝、氧化鋁坩堝等的容器，以電爐、高頻爐、聚焦爐(image furnace)等的加熱爐或引火焰燈(flame burner)等進行熔融，之後將這些熔融物取出至空氣中或水中進行驟冷。藉此，得到原料玻璃。可藉由將所得到的原料玻璃粉碎來得到原料粉末。原料玻璃的粉碎方法沒有特別的限定，可以是利用瑪瑙研缽、球磨機、振動磨機、噴射磨機、濕式噴射磨機等的方法。粉碎可以以乾式進行，也可以混合水或醇等液體和原料粉末而以濕式進行。

在球狀化步驟方面，是利用粉末熔融法來將原料粉末進行球狀化。利用粉末熔融法的球狀化法，係將原料粉末投入化學火焰、熱電漿、縱型管狀爐或落下式急速燒成爐中以使其熔融，藉由本身的表面張力使其球狀化的方法。

在粉末熔融法方面，將原料玻璃進行粉碎而成的粒子、或將原料粉末利用噴灑乾燥機(spray dryer)進行造粒而成的粒子，以成為所要的粒徑分布的方式進行調整，藉此能夠調整球狀化後的粒徑分布。一邊抑制粒子的凝集一邊將這些粒子投入化學火焰或熱電漿、縱型管狀爐或落下式急速燒成爐等之中，使其熔融，從而進行球狀化。或者，也可以調配分散於溶劑等而成的原料粉末的分散液，並使用噴嘴等將該液狀原料噴霧進化學火焰或熱電漿、縱型管狀爐或落下式急速燒成爐等之中，使分散媒介蒸發之後，使原料粉末熔融，從而進行。

在粉末熔融法中，化學火焰，係指藉由以燃燒器(burner)燃燒可燃性氣體來產生的火焰。作為可燃性氣體，若為可到達原料粉末的熔點以上的溫度即可，例 如，能夠使用天然氣、丙烷氣體、乙炔氣體、液化石油氣(LPG)、氫等。可以將作為助燃性氣體的空氣、氧等和可燃性氣體併用。化學火焰的大小、溫度等的條件，能夠藉由燃燒器的大小、可燃性氣體和助燃性氣體的流量來調整。

在結晶化步驟方面，在高溫下加熱原料粉末而使其結晶化。作為結晶化之際的裝置，若可得到所要的加熱溫度的話，則可以使用任何加熱裝置，例如，能夠使用電爐、旋轉窯、推式爐、輥道窯(roller hearth kiln)等。

加熱結晶化的溫度(結晶化溫度)較佳為750~900℃。藉由將加熱溫度設為750℃以上，能夠縮短結晶化的時間，得以充分的結晶化，藉此能夠提高β-石英固溶體相的含量。因此，能夠使摻合有粉末的基材的熱膨脹係數進一步減低。藉由結晶化溫度為900℃以下，會變得難以生成β-石英固溶體相以外的結晶相，例如鋅尖晶石相、方矽石相、矽鋅礦相等，能夠使摻合有粉末的基材的熱膨脹係數進一步減低。

加熱時間(結晶化時間)較佳為1~24小時。藉由加熱時間為1小時以上，能夠充分地進行成為β-石英固溶體相的結晶化，使摻合有粉末的基材的熱膨脹係數進一步減低。藉由加熱時間為24小時以下，能夠壓抑成本。藉由經歷結晶化步驟，能夠得到本實施形態的粉末。

在結晶化步驟所得到的粉末，有會成為複數 個粒子凝集的凝集體的情形。可以將凝集體本身用作粉末，但也可以根據需要而將凝集體解碎後，將其製成粉末。凝集體的解碎方法沒有特別的限定，可以是利用瑪瑙研缽、球磨機、振動磨機、噴射磨機、濕式噴射磨機等的方法。解碎可以以乾式進行，也可以和水或醇等液體混合而以濕式進行。在利用濕式的解碎方面，可藉由在解碎後進行乾燥來得到本實施形態的粉末。乾燥方法沒有特別的限定，可以是加熱乾燥、真空乾燥、凍結乾燥、超臨界二氧化碳乾燥等。

粉末的製造方法方面，在其他實施形態中，可以進一步具備：以可得到所要的平均粒徑的方式將粉末進行分級的步驟、使用偶合劑的表面處理步驟。藉由施加表面處理，能夠進一步提高對基材的摻合量(填充量)。表面處理所使用的偶合劑較佳為矽烷偶合劑。矽烷偶合劑可以是鈦酸鹽偶合劑或鋁酸鹽系偶合劑等。

能夠使用上述粉末、和與上述粉末組成不同的粉末，而得到混合粉末。即，一實施形態的混合粉末含有：包含上述粉末的第一粉末、和與第一粉末不同的第二粉末。藉由混合上述粉末和第二粉末，摻合於基材的情況下能夠更容易地調整熱膨脹係數、導熱率、填充率等。

作為第二粉末，可舉出：氧化矽、氧化鋁等的無機氧化物的粉末。作為氧化矽或氧化鋁，較佳為純度更高者。氧化矽的導熱率小，因此使用氧化矽作為第二粉末的情況下，能夠使基材的熱膨脹係數更進一步減 低。此外，使用氧化鋁作為第二粉末的情況下，能夠容易地調整基材的導熱率。

粉末的形狀，可以與上述粉末(第一粉末)相同，較佳為球狀。從與上述粉末(第一粉末)相同的觀點來看，第二粉末的平均圓形度較佳為盡量大，較佳為0.80以上，更佳為0.85以上，再佳為0.90以上。第二粉末的平均圓形度，可藉由與上述粉末(第一粉末)的平均圓形度相同的方法算出。

第二粉末的平均粒徑(中位徑(D₅₀))可以是0.01μm以上、0.05μm以上、或0.1μm以上，此外，較佳為3μm以下，更佳為2μm以下，再佳為1μm以下。藉此，能夠使摻合有混合粉末的基材的黏度變小。第二粉末的平均粒徑(中位徑(D₅₀))可以是0.01~3μm、0.05~3μm、0.1~3μm、0.01~2μm、0.05~2μm、0.1~2μm、0.01~1μm、0.05~1μm、或0.1~1μm。

從相同的觀點來看，第二粉末的平均粒徑(中位徑(D₅₀))較佳為10μm以上，更佳為20μm以上，再佳為30μm以上，且可以是100μm以下、90μm以下、或80μm以下。第二粉末的平均粒徑(中位徑(D₅₀))可以是10~100μm、20~100μm、30~100μm、10~90μm、20~90μm、30~90μm、10~80μm、20~80μm、或30~80μm。

以混合粉末總量基準計，混合粉末中的第二粉末的含量較佳為90體積%以下，更佳為70體積%以下，再佳為50體積%以下，特佳為40體積%以下。藉此，能夠更有效地減低基材的熱膨脹係數。第二粉末的含量 可以是0.1體積%以上，較佳為1體積%以上。以混合粉末總量基準計，混合粉末中的第二粉末的含量可以是0.1~90體積%、1~90體積%、0.1~70體積%、1~70體積%、0.1~50體積%、1~50體積%、0.1~40體積%、或1~40體積%。

從有效地減低基材的熱膨脹係數的觀點來看，以混合粉末總量基準計，混合粉末中的第一粉末的含量較佳為10體積%以上，更佳為30體積%以上，再佳為50體積%以上，特佳為60體積%以上。以混合粉末總量基準計，混合粉末中的第一粉末的含量，例如，可以是99.9體積%以下，較佳為99體積%以下。以混合粉末總量基準計，混合粉末中的第一粉末的含量可以是10~99.9體積%、10~99體積%、30~99.9體積%、30~99體積%、50~99.9體積%、50~99體積%、60~99.9體積%、或60~99體積%。

以混合粉末總量基準計，混合粉末中的第一粉末及第二粉末的合計量可以是90體積%以上、92體積%以上、或95體積%以上。混合粉末可以僅由第一粉末及第二粉末所組成。

混合粉末可以進一步含有與第一粉末及第二粉末組成不同的其他粉末。在第二粉末為氧化矽的粉末的情況下，其他粉末可以是氧化鋁的粉末。在第二粉末為氧化鋁的粉末的情況下，其他粉末可以是氧化矽的粉末。其他粉末，例如，可以是從包含氧化鋅、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋯的群組所選出的至少一種粉末。在混合 粉末含有其他粉末的情況下，以混合粉末總量基準計，其他粉末的含量，例如，可以是0.1~10體積%。

本實施形態的粉末或混合粉末可以被摻合於基材中使用。基材，在一實施形態中可以是玻璃。作為玻璃的種類，可舉出具有PbO-B₂O₃-ZnO系、PbO-B₂O₃-Bi₂O₃系、PbO-V₂O₅-TeO₂系、SiO₂-ZnO-M¹ ₂O系(M¹ ₂O為鹼金屬氧化物)、SiO₂-B₂O₃-M¹ ₂O系、或SiO₂-B₂O₃-M²O系(M²O為鹼土金屬氧化物)等組成的玻璃。

基材，在其他實施形態中，可以是樹脂。作為樹脂的種類，可舉出：環氧樹脂、矽酮樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、脲樹脂、不飽和聚酯、氟樹脂、聚醯胺(聚醯亞胺、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺等)、聚對苯二甲酸丁二酯、聚酯(聚對苯二甲酸乙二酯等)、聚苯硫醚、全芳香族聚酯、聚碸、液晶聚合物、聚醚碸、聚碳酸酯、馬來醯亞胺改性樹脂、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)樹脂、AAS(丙烯腈-丙烯酸橡膠-苯乙烯)樹脂、AES(丙烯腈-乙烯‧丙烯‧二烯橡膠-苯乙烯)樹脂等。基材可以是這些樹脂的混合物。

基材中的粉末的摻合量(填充量)係根據作為目標的熱膨脹係數等物性而適宜選擇。以添加粉末後的基材總量為基準，粉末的摻合量可以是30~95體積%，較佳為40~90體積%。

在將混合粉末摻合於基材中的情況下，作為混合方法，可以在基材中混合第一粉末及第二粉末，也可以預先混合第一粉末及第二粉末後再摻合於基材中。

藉由將本實施形態的粉末或混合粉末摻合於基材，能夠使摻合粉末或混合粉末後的基材的黏度變低。摻合有本實施形態的粉末或混合粉末的基材，由於係低黏度，因此流動性佳，成形性優異。此外，在摻合本實施形態的粉末或混合粉末之際，也能夠使摻合量(填充率)增大。

[實施例]

以下，藉由實施例來更具體地說明本發明，但本發明不限於實施例。

[實施例1] (原料粉末製作步驟)

如表1所示，將氧化鋅、氧化鋁及二氧化矽分別作為原料，以振動混合機(Resodyn公司製，低頻共振音響混合機Lab RAM II)混合這些原料。將此混合物100g放入鉑坩堝，以電爐加熱而使其熔融。此時，熔融時的電爐的爐內溫度設為1600℃，在1600℃下的保持時間設為30分鐘。熔融後，將其連同坩堝一起沒入水中驟冷，從而得到原料玻璃。從鉑坩堝回收原料玻璃，利用球磨機，以成為平均粒徑5μm的方式加以粉碎，得到原料粉末。

(球狀化步驟)

利用載氣(氧)，將所得到的原料粉末投入由LPG和氧氣所形成的高溫火焰中，進行基於粉末熔融法的球狀化處理。

(結晶化步驟)

將球狀化處理後的粉末粉碎之後，放入氧化鋁坩堝，在空氣環境下，使用電爐，結晶化時的電爐的爐內溫度設為800℃，在800℃下的保持時間設為1小時，來使其結晶化。藉此，得到實施例1的粉末。

[實施例2~7]

將原料的摻合量設為如表1所示的組成，另外，在結晶化步驟中，使用電爐，電爐的爐內溫度設為800℃，在800℃下的保持時間設為4小時，來使其結晶化，除此之外係以與實施例1相同的方法得到實施例2~7的粉末。

[實施例8]

在實施例1的方法中，不進行球狀化步驟，且在結晶化步驟中，使用電爐，電爐的爐內溫度設為800℃，在800℃下的保持時間設為4小時，來使其結晶化，除此之外係以與實施例1相同的方法得到實施例8的粉末。

[實施例9] (混合步驟)

將以與實施例8相同的方法得到的粉末作為第一粉末，使用球狀氧化矽(FB-40R(D₅₀=40μm)，Denka股份有 限公司製)作為第二粉末。以相對於第一粉末成為50體積%的方式混合第二粉末，得到實施例9的混合粉末(以混合粉末總量基準計的第二粉末的含量：33體積%)。

[實施例10] (混合步驟)

將在實施例2得到的粉末作為第一粉末，使用球狀氧化矽(SFP-30M(D₅₀=0.3μm)，Denka股份有限公司製)作為第二粉末。以相對於第一粉末成為25體積%的方式混合第二粉末，得到實施例9的混合粉末(以混合粉末總量基準計的第二粉末的含量：20體積%)。

[比較例1~5]

將原料的摻合量設為如表2所示的組成，另外，在結晶化步驟中，使用電爐，電爐的爐內溫度設為800℃，在800℃下的保持時間設為4小時，來使其結晶化，除此之外係以與實施例1相同的方法得到比較例1~5的粉末。

[比較例6]

將原料的摻合量設為如表2所示的組成，除此之外係以與實施例1相同的方法得到比較例6的粉末。

[比較例7]

將原料的摻合量設為如表2所示的組成，除此之外 係以與實施例8相同的方法得到比較例7的粉末。

[比較例8]

以與比較例2相同的方法製作第一粉末，以與實施例10相同的方法混合第二粉末，得到比較例8的混合粉末。

用以下的方法評價結晶化粉末的各特性。將各評價結果顯示於表1~2。

[結晶相的確定]

結晶化後的粉末中所含的結晶相的確定、及含量的定量係藉由粉末X線繞射測定/裏特沃爾德法來進行。使用裝置係使用試料水平型多目的X線繞射裝置(Rigaku公司製，RINT-Ultima IV)，以X線源為CuKα、管電壓40kV、管電流40mA、掃描速度5.0°/min、2θ掃描範圍10°~80°的條件進行測定。將實施例2的粉末的X線繞射圖案顯示於圖1。結晶相的定量分析係使用裏特沃爾德法軟體(MDI公司製，統合粉末X線軟體Jade+9.6)。以成為50質量%(添加後的試料總量基準)的方式將NIST製X線繞射用標準試料的α-氧化鋁(內標準物質)添加於結晶化粉末而得到試料，對該試料進行X線繞射測定，使用以裏特沃爾德解析所得到的β-石英固溶體的比例a(質量%)，藉由下述的式(2)算出β-石英固溶體相的含量b(質量%)。又，所得到的粉末的β-石英固溶體的結晶構造係參考先前技術(例如，Journal of Non-Crystalline Solids 351 149(2005))，以Zn_x/2Al_xSi_3-xO₆(x=1)進行裏特沃爾德解析。結晶相的定量分析係針對全部的實施例及比較例進行，將結果顯示於表1~表2。

b=100a/(100-a) (2)

[ZnO、Al ₂O ₃、SiO ₂的分析及雜質的定量]

ZnO、Al₂O₃、SiO₂的分析(含量的分析)及雜質的定量係藉由感應偶合電漿發光分光分析來進行。作為分析裝置，使用ICP發光分光分析裝置(SPECTRO公司製，CIROS-120)。在ZnO、Al₂O₃、SiO₂的分析方面，將粉末0.01g秤取至鉑坩堝，熔解於混合有碳酸鉀、碳酸鈉及硼酸的熔劑後，進一步加入鹽酸而溶解，從而製作測定溶液。在雜質的分析方面，將粉末0.1g秤取至鉑坩堝，使用氟酸及硫酸，在200℃下進行加壓酸分解，從而製作測定溶液。

[平均圓形度]

以碳膠帶(carbon tape)將粉末固定在試料台後，進行鋨塗布，將以掃描型電子顯微鏡(日本電子公司製，JSM-7001F SHL)拍攝到的倍率500~5000倍、解析度2048×1356畫素的影像存入電腦。將此影像使用影像解析裝置(日本Roper公司製，Image-Pro Premier Ver.9.3)，算出粒子(粉末粒子)的投影面積(S)和粒子的投影周長(L)，然後藉由下述的式(1)算出圓形度。求出包含100個以上的粒子的任意的投影面積圓中的各粒子的圓 形度，將其平均值設為平均圓形度。

圓形度=4πS/L² (1)

[第一粉末的平均粒徑]

使用雷射繞射式粒度分布測定裝置(Beckman Coulter公司製，LS 13 320)進行平均粒徑的測定。向玻璃燒杯放入50cm³的純水、和所得到的粉末0.1g，以超音波均質機(BRANSON公司製，SFX250)進行分散處理1分鐘。以吸量管，一滴一滴地將進行過分散處理的粉末的分散液添加至雷射繞射式粒度分布測定裝置，在添加既定量起30秒後進行測定。由以雷射繞射式粒度分布測定裝置內的感測器檢測到的粒子所產生的繞射/散射光的光強度分布的數據，計算粒度分布。將所測定的粒徑的值乘以相對粒子量(差分%)並除以相對粒子量的合計(100%)來求出平均粒徑。又，此處的%係體積%。

[黏度]

以粉末(在為混合粉末的情況下，為第一粉末和第二粉末的合計)成為整體的50體積%的方式，與雙酚A型液狀環氧樹脂(三菱Chemical公司製，JER828)進行混合，以行星式攪拌機(THINKY公司製，「Awatori練太郎AR-250」，轉速2000rpm)進行混練，製作樹脂組成物。對於所得到的樹脂組成物使用流變計(日本Siberhegner公司製，MCR-300)，以下述條件測定黏度。

板形狀：圓形平板25mm

試料厚度：1mm

溫度：25±1℃

剪斷速度：1s^-1

[樹脂組成物的熱膨脹係數]

準備了以質量比為雙馬來醯亞胺：烯丙基酚醛型酚樹脂=1：0.9來混合雙馬來醯亞胺(K‧I化成股份有限公司製)及烯丙基酚醛型酚樹脂(明和化成股份有限公司製)而成的樹脂組成物。以在各實施例及比較例所得到的粉末或混合粉末成為整體的60體積%的方式，混合粉末或混合粉末和樹脂組成物，並在160℃下加以熔融，在210℃下進行硬化5小時後，以TMA裝置(Bruker．AXS公司製，TMA4000SA)評價樹脂組成物的熱膨脹係數。測定條件方面，將升溫速度設為3℃/min，將測定溫度設為-10℃~280℃，將氣體環境設為氮氣環境，由所得到的結果算出20℃~200℃的熱膨脹係數。又，未混合有粉末或混合粉末的狀態下的樹脂組成物的熱膨脹係數為49×10^-6/℃。

與含有比較例1~8的粉末或混合粉末的樹脂組成物相比，含有實施例1~10的粉末或混合粉末的樹脂組成物達成了熱膨脹係數經進一步壓低這樣的結果。

[產業上之可利用性]

本發明的粉末或混合粉末，可以利用為在填充於玻璃、樹脂等基材的情況下能夠使基材的熱膨脹係數變低的填料。此外，含有本發明的粉末或混合粉末的基材具有低黏度、高流動性，因此可以利用為能夠高量填充的填料。

Claims (10)

1. 一種粉末，其含有ZnO、Al ₂O ₃及SiO ₂三成分，以該三成分的合計含量為基準，該三成分的含量分別為ZnO：17~43莫耳%、Al ₂O ₃：9~20莫耳%、SiO ₂：48~63莫耳%。
2. 如請求項1的粉末，其平均圓形度為0.60以上。
3. 如請求項1或2的粉末，其中以該粉末總量基準計，含有50質量%以上的β-石英固溶體作為結晶相。
4. 如請求項1至3中任一項的粉末，其中以該粉末總量基準計，Li、Na及K的含量分別小於100質量ppm。
5. 如請求項1至4中任一項的粉末，其係摻合於玻璃中或樹脂中使用。
6. 一種混合粉末，其含有如請求項1至4中任一項的粉末的第一粉末、和與該第一粉末不同的第二粉末。
7. 如請求項6的混合粉末，其中該第二粉末的平均圓形度為0.80以上。
8. 如請求項6或7的混合粉末，其中以該混合粉末總量基準計，該第一粉末的含量為10體積%以上。
9. 如請求項6至8中任一項的混合粉末，其中該第二粉末為氧化矽的粉末或氧化鋁的粉末。
10. 如請求項6至9中任一項的混合粉末，其係摻合於玻璃中或樹脂中使用。