JPH01219014A - 誘電体材料粉末の製造方法 - Google Patents

誘電体材料粉末の製造方法

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JPH01219014A
JPH01219014A JP4609388A JP4609388A JPH01219014A JP H01219014 A JPH01219014 A JP H01219014A JP 4609388 A JP4609388 A JP 4609388A JP 4609388 A JP4609388 A JP 4609388A JP H01219014 A JPH01219014 A JP H01219014A
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JP
Japan
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dielectric material
crystal
component
powder
point
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JP4609388A
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English (en)
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Kazuhiro Sano
佐野 一広
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AGC Techno Glass Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、セラミックコンデンサなどの電子部品となる
誘電体素子の製造に適する誘電体材料粉末の製造方法に
関する。
(従来の技術) 従来から、セラミックコンデンサなどとして使用されて
いるBaT103.5rTi(hなどやこれらセラミッ
クコンデンサにキュリー点のシフターなどとして添加さ
れるCaTiO2、BaZr0 zなどの酸化物系誘電
体材料粉末の製造方法としては、固相反応法が一般的に
用いられている。この固相反応法をBaTiO3を例と
して説明すると、たとえばTiO2とBaC03とを出
発原料として使用し、これらを充分に混合した後、10
00℃〜1200℃程度の温  ・度で仮焼して結晶化
させ、得られた焼成物を粉砕、後処理して粉末とする方
法である。また、この固相反応性以外に、共沈法、アル
コキシド法、水熱合成法などが知られている。
そして、これらの方法によって得た誘電体材料粉末をバ
インダ成分などとともに混合し、所定の形状の成形体を
作製した後、焼成して焼結させることによって目的とす
る誘電体素子を得ている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上述した固相反応法は、経済性、量産性
などに優れている半面、得られる粉末の粒径が2μfi
l〜3μlと比較的大きく、また粒度の分布幅も広いと
いう問題があった。また、固相反応性以外の共沈法、ア
ルコキシド法、水熱合成法などによって製造される誘電
体材料粉末は、粒径が0.5μm=1.5μm程度と比
較的微細な粉末であり、粒径的にはセラミックコンデン
サ用として適しているが、やはり上述した固相反応法と
同様に粒度分布幅が広く、粒径のばらつきが大きいとい
う問題があった。このように、粒径が不均一であると、
焼結させた際に得られる焼結体の機械的強度が部分的に
不均一となり、素子の寿命を短くする原因となるため、
より粒径の均一な誘電体材料粉末が求められている。
また、近年、電子機器の小型化に伴いセラミックコンデ
ンサなどの素子も小型大容量のものが望まれている。こ
のセラミックコンデンサなどの素子の小型大容量化を実
現する一つの手段として積層型セラミックコンデンサが
知られており、積層数を増してさらに大容量化すること
が試みられている。しかし、積層数を増加させることは
誘電体層間に設けられる内部電極数をも増加させること
となり著しいコストの上昇を招いてしまう。これは、B
aT103、BaZr03、CaTiO3、SrTiO
3などの焼結温度が1300℃〜1400℃と高いため
、内部電極として高価なPt’PPdを使用せざる得な
いためである。
これに対する解決策の一つとして誘電体材料粉末を微細
化して焼結温度を低下させ、内部電極にAgなどの比較
的安価な材料の使用を可能にする方法が考えられている
が、上述したような従来法によって製造された誘電体材
料粉末は、上記要求を満足していないため、この方法に
適した高品位で微細な誘電体材料粉末が強く求められて
いる。
本発明は、このような従来技術の課題に対処するべくな
されたもので、粒径が微細で、かつ粒度分布の均一な誘
電体材料粉末を安定して得ることを可能にした誘電体材
料粉末の製造方法を提供することを目的としている。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の誘電体材料粉末の製造方法は、上記目的を達成
するために、誘電体材料の基本成分としてAO酸成分A
はBaSBeSqg、 Ca5Sr、 Raから選ばれ
た少なくとも一種の元素を示す。以下同じ。)オヨヒD
02成分(D ハTI、 Zr5Hf、 Thから選ば
れた少なくとも一種の元素を示す。以下同じ。)とガラ
ス形成成分としてB2O3成分およびAO酸成分を少な
くとも含有する原料混合物を加熱溶融する工程と、この
溶融物を急冷して非晶質体とする工程と、この非晶質体
に熱処理を施してAD(hで表される誘電体材料結晶を
析出させる工程と、この熱処理工程によって得た焼成物
を粉砕する工程と、得られた粉末を希酸で処理してガラ
ス形成成分を除去し、ADO3で表される誘電体材料の
結晶粉末を抽出する工程とを有することを特徴としてい
る。
(作 用) 本発明においては、まずAO−DO2−B203系の原
料混合物を溶融した後、急冷することにって非晶質体を
作製する。そして、この非晶質体に熱処理を施すことに
よってADO3の結晶を析出させる。このADO3結晶
の析出反応は、固相内での原子拡散に支配されるため、
ゆっくりと反応が進み、析出するADO3結晶を非常に
微細な粒子とすることが可能となる。また、析出させる
結晶粒子の粒径の熱処理温度依存性が緩かであるため、
熱処理条件や原料混合物中の成分組成を変化させること
で、粒径の制御を容易に行うことが可能である。
この熱処理条件は、目的とする誘電体材料によって異な
るが、通常600℃〜850℃程度の温度条件下で、1
時間〜8時間程度行う。
また、原料混合物中の各成分組成は、第1図に示す三角
成分図中におけるA050mo1%−820350to
1%の点aと00255mo1%−AO45mo1%の
点すとB0245mol1%−AO55mo1%の点C
とで囲まれた範囲内(図中斜線で示す。)の組成を有す
るものが好ましい。
これは、非晶質体を熱処理した際に、まずAB204(
あるいはAO・ B203)相が析出する。
これは示差熱分析およびX線回折の結果などからADO
3に優先して析出することを確認している。
したがってADO3の基本成分となるAOがB2O3と
等量モルより少ない場合、AOはB2O3と化合してA
B204となり易いため、目的とするADO3の析出量
が減少し、残部がDO2として析出してしまう。このD
O2は後工程の希酸処理によって除去することが比較的
困難であるため、最終生成物であるADO3中に残存し
やすい。また、8203mの減少と共に溶融温度の上昇
を招き経済性が悪化する。以上の影響を考慮すると、第
1図中の点aと点すとを結ぶ線上の組成およびそれより
AOが過剰となる組成が好ましい組成範囲となる。
一方、AOがB2O3のモル数より過剰である場合には
、AOが非晶質体中に残存し、ADO3+AB204 
+AOが析出する。このAOはAB204と共・ に希
酸処理によって容易に除去することが可能であるが、A
Oの析出量の増加に伴ってADO3の収率が低下し、ま
た希酸処理工程への負担が増大し、生産性が損われるた
め、第1図中の点aと点Cとを結ぶ線上の組成およびそ
れよりDO2が過剰となる組成が好ましい組成範囲とな
る。
したがって、第1図中の点aと点すと点Cとで囲まれた
範囲内の成分組成を有する原料混合物を使用することが
好ましい。さらに、化学量論比としテハ、点aと点d1
すなわち00250mo1%−AO5(1mo1%の点
とを結ぶ線上の組成であり、この線上の組成が最も望ま
しい成分組成となる。
(実施例) 以下、本発明の方法をB a (T i x Z r 
1−x ) o3の製造に適、用した一実施例について
説明する。なお、ここでZrはBaTiO3のキュリー
点をシフトさせる成分で、TIに対してx−0,80〜
1.0程度の範囲で選択的に置換するものである。
まず、ガラス形成物質としてBao−B2O3を用い、
原料混合物を溶融冷却して得られる非晶質体において、
Ba(Tlxzrl−x)03:Bao−B2O3がモ
ル比でso:so左なるように、それぞれの出発原料で
あるTiO2、ZrO2、H3BO3、BaC03を所
定世評量し、これらを充分に混合した後、白金ルツボに
収容し、1300℃〜1400℃の温度条件で加熱溶融
した。この溶融物を白金ルツボ底部のノズルから流出さ
せ、直径20011110%回転数50Or、p、m−
、線圧5t、onの水冷双ロール上に注いで急冷して薄
板状の非晶質体とした。
次に、この非晶質体をボールミルまたは振動ミルによっ
て微粉砕し、所定の容器に充填して電気炉内に収容し、
750℃〜850℃で5時間熱処理を行い、Ba (T
I、 Zr1−x) 03結晶を含む焼成物を作製した
。この焼成物を20メツシユ以下となるように粉砕し、
10%酢酸溶液で処理してガラス形成物質の溶解除去を
行った。なお、この際の結晶粉末の量は、酢酸溶液に対
して20重量%とし、80℃の液中で行った。次いで、
この酸処理後の処理物に対して繰返し水洗を行い、pH
が6以上となったところで水洗を終了して、脱水および
乾燥を行い、Ba (TixZrl−、) 03結晶機
粒子を得た。
得られたBa (TiXZr1−x) 03粉末は、測
定の結果、平均粒径0.5μm1粒度分布(3σ) 0
.08であった。
一方、本発明との比較のため、共沈法によってBa(T
i工Z r 1□)03粉末を作製し、この粉末につい
ても同様な測定を行ったところ、平均粒径1.6μm1
粒度分布(3σ)0,5であり、上記実施例によるBa
 (TixZr、、 ) 01粉末が粒径のそろった均
一なものであることを確認した。またこの結果は、各B
a (TlxZrl−x) O、粉末の電子顕微鏡写真
からもいっそう明らかとなった。
次に、上記実施例によって得たBa (TixZrl−
x)03粉末を用い、焼結体を作製したところ、均質で
焼結強度が高く、非常に安定した長寿命の素子を得るこ
とができた。
なお、上記実施例においては、出発原料となる原料混合
物の組成や熱処理条件を変えることによって容易に粒径
を制御することができ、これらの組合わせにより、必要
に応じて0.01μm〜数μIの範囲で粒径を制御する
ことが可能である。
また、上記実施例では、本発明の製造方法をBa (T
ixZr1□)03の製造に適用した例について説明し
たが、ADO3のAが1365Mg 、 Ca、 Sr
やRaで、DがHf’やThの場合でも同様な結果が得
られた。
[発明の効果] 以上説明したように本発明の誘電体材料粉末の製造方法
によれば、微細で粒度分布の幅が狭い均質な誘電体材料
粉末が得られ、また原料混合物の組成範囲や非晶質体へ
の熱処理条件を変えることにより粒径の制御が容易にで
き、希望する粒径の微粒子粉末を比較的大きいものから
、非常に微細なものまでコストを上げることなく安定し
て得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る原料混合物の各出発原料の組成を
示す三角成分図である。 出願人      東芝硝子株式会社 代理人 弁理士  須 山 佐 − 輸お 二角l * t!l (mo 1%) 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)誘電体材料の基本成分としてAO成分(AはBa
    、Be、Mg、Ca、Sr、Raから選ばれた少なくと
    も一種の元素を示す。)およびDO_2成分(DはTi
    、Zr、Hr、Thから選ばれた少なくとも一種の元素
    を示す。)とガラス形成成分としてB_2O_3成分お
    よびAO成分とを含有する原料混合物を加熱溶融する工
    程と、この溶融物を急冷して非晶質体とする工程と、こ
    の非晶質体に熱処理を施してADO_3で表される誘電
    体材料結晶を析出させる工程と、この熱処理工程によっ
    て得た焼成物を粉砕する工程と、得られた粉末を希酸で
    処理してガラス形成成分を除去し、ADO_3で表され
    る誘電体材料の結晶粉末を抽出する工程とを有すること
    を特徴とする誘電体材料粉末の製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004331492A (ja) * 2003-04-18 2004-11-25 Asahi Glass Co Ltd チタン酸ジルコン酸鉛微粒子の製造方法
JP2007326735A (ja) * 2006-06-07 2007-12-20 Asahi Glass Co Ltd セリア−ジルコニア固溶体微粒子の製造方法
JP2008143733A (ja) * 2006-12-08 2008-06-26 Asahi Glass Co Ltd ジルコニア微粒子の製造方法
JP2011105542A (ja) * 2009-11-17 2011-06-02 Asahi Glass Co Ltd チタン酸化合物粒子の製造方法及びチタン酸化合物粒子

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