JP4747091B2 - 複合誘電体材料 - Google Patents

複合誘電体材料 Download PDF

Info

Publication number
JP4747091B2
JP4747091B2 JP2006511554A JP2006511554A JP4747091B2 JP 4747091 B2 JP4747091 B2 JP 4747091B2 JP 2006511554 A JP2006511554 A JP 2006511554A JP 2006511554 A JP2006511554 A JP 2006511554A JP 4747091 B2 JP4747091 B2 JP 4747091B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
composite
powder
composite dielectric
titanium
barium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006511554A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2005093763A1 (ja
Inventor
田邉信司
成重尚昭
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Original Assignee
Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Chemical Industrial Co Ltd filed Critical Nippon Chemical Industrial Co Ltd
Priority to JP2006511554A priority Critical patent/JP4747091B2/ja
Publication of JPWO2005093763A1 publication Critical patent/JPWO2005093763A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4747091B2 publication Critical patent/JP4747091B2/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00Compounds of titanium
    • C01G23/003Titanates
    • C01G23/006Alkaline earth titanates
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B3/00Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties
    • H01B3/02Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances
    • H01B3/12Insulators or insulating bodies characterised by the insulating materials; Selection of materials for their insulating or dielectric properties mainly consisting of inorganic substances ceramics
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01GCAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES, LIGHT-SENSITIVE OR TEMPERATURE-SENSITIVE DEVICES OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G4/00Fixed capacitors; Processes of their manufacture
    • H01G4/002Details
    • H01G4/018Dielectrics
    • H01G4/20Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06
    • H01G4/206Dielectrics using combinations of dielectrics from more than one of groups H01G4/02 - H01G4/06 inorganic and synthetic material
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K1/00Printed circuits
    • H05K1/16Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor
    • H05K1/162Printed circuits incorporating printed electric components, e.g. printed resistor, capacitor, inductor incorporating printed capacitors
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/30Three-dimensional structures
    • C01P2002/34Three-dimensional structures perovskite-type (ABO3)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/50Solid solutions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/12Surface area
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01PINDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/40Electric properties
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05KPRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/02Fillers; Particles; Fibers; Reinforcement materials
    • H05K2201/0203Fillers and particles
    • H05K2201/0206Materials
    • H05K2201/0209Inorganic, non-metallic particles

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Geology (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Insulating Materials (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)

Description

本発明は主として高分子材料と無機誘電体粉末からなる複合誘電体材料に用いる無機誘電体粉末およびこれを含有する複合誘電体材料に関するものである。
電子機器に対する小型化、薄型化、高密度化のため、プリント配線板に多層板が多く使用されるようになってきた。この多層プリント配線板は内層又は表層に高誘電率の層を設けることにより、実装密度を向上させ電子機器のいっそうの小型化、薄型化、高密度化が可能となる。
従来の高誘電率材料はセラミック粉末を成形後焼成して得たセラミック焼結体を用いているため、その寸法、形状は成形法により制約を受けた。また、焼結体は高硬度で脆性であるため、自由な加工が困難であり、任意の形状や複雑な形状を得るには困難を極めた。
このため、樹脂中に無機誘電体粒子を分散させた複合誘電体が注目されている。この複合誘電体で用いる高誘電率の無機粉末として、例えば、ペロブスカイト型複合酸化物を用いることが種々提案されている。
これまで提案されているペロブスカイト型複合酸化物は、セラミック化した焼結品を用いること(例えば、特許文献1〜3参照。)等が提案されているが、焼結品は硬い粒子であり、更なる二次加工がし難く、また、粒子が粗大で充填性に問題がある。
また、チタン酸バリウム等の粒子表面の一部又は全体に、導電性の金属、有機化合物或いは導電性の無機酸化物を被覆したものを用いる方法(例えば、特許文献4〜5参照。)、或いはチタン酸バリウム粉末と副成分元素を含有する化合物粉末との混合物を1100〜1450℃で10分以上焼成するチタン酸バリウム系材料を用いる方法(例えば、特許文献6参照。)等も提案されているが、更に、充填性に優れ、複合誘電体として用いたときに高い比誘電率を有する複合誘電体用の無機誘電体の開発が望まれていた。
特公昭49−25159号公報 特開平5-267805号公報 特開平5−94717号公報 特開2002−231052号公報 特開2002−365794号公報 特開2004−241241号公報
従って、本発明の目的は高い充填性を有し、複合誘電体として用いたときに高い比誘電率を発現する複合誘電体材料用無機誘電体粉末及び電子部品、特にプリント回路基板、半導体パッケージ、コンデンサー、高周波用アンテナ、無機EL等の電子部品の誘電体層として用いることができる高い比誘電率を有する複合誘電体材料を提供することにある。
本発明者らは、これらの課題を解決するべく鋭意研究を重ねた結果、チタン化合物、バリウム化合物及び副成分を含有する化合物とを湿式反応し、次いで得られた生成物を仮焼して調製されたペロブスカイト型複合酸化物粒子からなる無機誘電体粉末は、高分子材料に対する充填性に優れること、更に該無機誘電体粉末を充填した複合誘電体材料は、高い比誘電率を有するものとなることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち、本発明は、高分子材料と、無機誘電体粉末を含有し、該無機誘電体粉末が、チタン酸バリウム粒子中に副成分元素を固溶させたペロブスカイト型複合酸化物粒子からなり、且つ該ペロブスカイト型複合酸化物粒子はチタン化合物、バリウム化合物及び副成分元素を含有する化合物とを湿式反応し、次いで得られた生成物を400〜1100℃で仮焼して調製された未焼結のペロブスカイト型複合酸化物粒子であることを特徴とする複合誘電体材料である。
以下、本発明をその好ましい実施形態に基づき詳細に説明する。
本発明の複合誘電体材料用無機誘電体粉末は、チタン酸バリウム粒子中に副成分元素を固溶させたペロブスカイト型複合酸化物粒子であり、更にチタン化合物、バリウム化合物及び副成分を含有する化合物とを湿式反応し、次いで得られた生成物を仮焼して調製されたペロブスカイト型複合酸化物であることを必須構成要件とするものである。
即ち、本発明にかかる複合誘電体材料用無機誘電体粉末は、従来の複合誘電体材料用の副成分元素を含むチタン酸バリウム系無機誘電体粉末と比べ、副成分元素がチタン酸バリウム粒子内部まで均質に含有されているチタン酸バリウム系ペロブスカイト型複合酸化物であり、更に本発明の無機誘電体粉末は、ペロブスカイト型複合酸化物粉末をバインダー樹脂と共に加圧成形し高温下で焼成し焼結緻密化された従来の所謂セラミック化したチタン酸バリウム系ペロブスカイト型複合酸化物とは異なり、仮焼のみの加熱処理を行った未焼結のX線回折分析的に単相のペロブスカイト構造を示すチタン酸バリウム系ペロブスカイト型複合酸化物粒子からなることも特徴の一つである。
本発明にかかる無機誘電体粉末は、前記特性を有するペロブスカイト型複合酸化物粒子から構成されることにより、充填性に優れ、更に複合誘電体材料としてもちいたときに、該複合誘電体材料に優れた誘電特性を付与することができる。
前記副成分元素としては、Ti、Ba以外の原子番号3以上の金属元素、半金属、遷移金属元素及び希土類元素から選ばれる少なくとも1種以上であり、この中、希土類元素、V、Ca、Bi、Al、W、Mo、Zr及びNbから選ばれる少なくとも1種以上であることが好ましく、また、前記希土類元素はPr、Ce及びLaから選ばれる少なくとも1種以上であると他の希土類元素を使用したものに比べ比誘電率を更に向上させることができる点で特に好ましい。
前記副成分元素の含有量は、チタン酸バリウムに対して0.1〜20モル%、好ましくは0.5〜5モル%である。この理由は副成分元素の含有量が0.5モル%未満では比誘電率の向上の効果が少なく、一方、副成分元素の含有量が20モル%を越えると連続した固溶相に対し、異相を形成する懸念があるため好ましくない。
本発明にかかる無機誘電体粉末に含有されるペロブスカイト型複合酸化物粒子は、前述したようにチタン化合物、バリウム化合物及び副成分元素を含有する化合物とを湿式反応し、次いで得られた生成物を仮焼して調製されたペロブスカイト型複合酸化物粒子である。
本発明において、前記湿式反応は、共沈法、加水分解法、水熱合成法、常圧加熱反応法が挙げられる。
前記共沈法により本発明で用いる無機誘電体粉末を得るには、チタン化合物、バリウム化合物及び副成分元素を含有する化合物の塩化物又は水酸化物を含む水溶液に、共沈剤の苛性ソーダ等のアルカリを添加し、チタン、バリウム及び副成分元素を含む含水酸化物の混合物または水酸化物の混合物を得た後、該混合物の仮焼を行ったり、或いはチタン化合物、バリウム化合物及び副成分元素を含有する化合物の塩化物を含む水溶液に、共沈剤としてシュウ酸、クエン酸等の有機酸を加えて有機酸複合塩を得た後、該有機酸複合塩を仮焼する方法により製造することができる。なお、この場合の仮焼条件は仮焼温度が400〜1200℃、好ましくは700〜1100℃、特に好ましくは1000〜1100℃で、仮焼時間が2〜30時間、好ましくは5〜20時間である。
本発明において、加水分解法とは、少なくともチタンの金属アルコキシドを使用してこれを加水分解して反応を行うものを示し、具体的には(A)チタン、バリウム及び副成分元素の各金属アルコキシドを含む混合液を加水分解し、次に得られる生成物を仮焼する方法、(B)チタンの金属アルコキシドと副成分元素の金属アルコキシドを加水分解して調製されたチタンと副成分元素を含む混合液に、水酸化バリウムを添加して反応を行って生成された生成物を仮焼する方法、(C)副成分元素を含有する化合物を溶解した水溶液に、チタンの金属アルコキシドを添加して調製されたチタンと副成分元素を含む混合液に、水酸化バリウムを添加し反応を行って生成された生成物を仮焼する方法等を用いることができる。前記(C)の副成分元素を含有する化合物としては、例えば、これらの副成分元素を含有する水溶性の塩を使用することができる。また、前記(A)、(B)、(C)の混合液の成分となる金属アルコキシド以外の溶媒としては、金属アルコシドに対して不活性な溶媒であれば特に制限はなく、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノール、n−プロパノール等の低級アルコール、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素類、アセトニトリル、プロピオニトリル等のニトリル類、クロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素及び塩化メチレン、クロロホルム等のハロアルカン類等が挙げられ、これらは1種又は2種以上を組合わせて用いることができる。
なお、これらの加水分解法で用いる仮焼条件は仮焼温度が400〜1200℃、好ましくは700〜1100℃、特に好ましくは1000〜1100℃で、仮焼時間が2〜30時間、好ましくは5〜20時間である。
前記水熱合成法により本発明で用いる無機誘電体粉末を得るには、四塩化チタン等のチタン化合物及び塩化バリウム等のバリウム化合物との混合溶液を反応が進行するpH、通常はpH10以上になるようにアルカリで調製し、アルカリ性混合物水溶液を得、これを加圧下で通常100〜300℃で反応させ、得られる生成物を仮焼する方法において、前記チタン化合物とバリウム化合物の混合溶液に、前記副成分元素を含有する酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、アルコキシド等の化合物を所定量添加し、得られる生成物を仮焼する方法により製造することができる。なお、この場合の仮焼条件は仮焼温度が400〜1200℃、好ましくは700〜1100℃、特に好ましくは1000〜1100℃で、仮焼時間が2〜30時間、好ましくは5〜20時間である。
前記常圧加熱反応法により本発明で用いる無機誘電体粉末を得るには、四塩化チタン等のチタン化合物及び塩化バリウム等のバリウム化合物との混合溶液を反応が進行するpH、通常はpH10以上になるようにアルカリで調製し、アルカリ性混合物水溶液を得、常圧下で沸騰させて反応させ、得られる生成物を仮焼する方法において、前記チタン化合物とバリウム化合物の混合溶液に、前記副成分元素を含有する酸化物、水酸化物、塩化物、硝酸塩、酢酸塩、炭酸塩、アンモニウム塩、アルコキシド等の化合物を所定量添加し、得られる生成物を仮焼する方法により製造することができる。なお、この場合の仮焼条件は仮焼温度が400〜1200℃、好ましくは700〜1100℃、特に好ましくは1000〜1100℃で、仮焼時間が2〜30時間、好ましくは5〜20時間である。
また、前記常圧加熱反応或いは前記加水分解反応において、チタン化合物、バリウム化合物及び副成分元素を含有する化合物との湿式反応は、例えばエチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)、ジエチレンアミンペンタ酢酸(DTPA)、ニトリロトリ酢酸(NTA)、トリエチレンテトラヘキサ酢酸(TTHA)、トランス−1,2−シクロヘキサンジアミン−N,N,N',N'−四酢酸(CDTA)又はこれらのアンモニウム塩、ナトリウム塩、又はカリウム塩、過酸化水素等のキレート化剤の存在下に行ってもよい(特開平5−330824号、Coiloid and Surface,32(1988),257‐274p参照。)。
本発明において、これらの湿式反応の中、加水分解法により調製されたペロブスカイト型複合酸化物が好ましく、特に前記加水分解法において、前述の(B)又は(C)の方法により調製されたペロブスカイト型複合酸化物が比誘電率が高く、複合誘電体材料に特に優れた誘電特性を付与することができることから好ましい。
なお、本発明の無機誘電体粉末において、仮焼は、所望により何度行ってもよく、粉体特性を均一にするため1度仮焼したものを粉砕し、次いで再仮焼を行ったものであってもよい。
本発明の無機誘電体粉体の他の物性としては、走査型電子顕微鏡写真(SEM)から求められる平均粒径が4μm以下、好ましくは0.05〜1μmである。平均粒径が当該範囲にあると樹脂への分散時の凝集、分離を軽減できる点で好ましい。
また、本発明に係る無機誘電体粉末は、BET比表面積が0.8m2/g以上,好ましくは2〜15m2/gである。BET比表面積が該範囲内にあると、分散時の粘度低下、高充填の実現の上で好ましい。
本発明にかかる無機誘電体粉体を構成するペロブスカイト型複合酸化物粒子の形状は、特に制限されるものではなく、球状、粒状、板状、麟片状、ウィスカー状、棒状、フィラメント状であってもよいが、球状のものが分散時の粘度低下、高充填の実現の上で特に好ましい。
また、本発明に係る無機誘電体粉末は、異なる粒子形状のものを適宜選択して2種以上で用いてもよく、前記平均粒径の範囲内において異なる平均粒径のものを適宜組み合わせて用いてもよい。
次いで、本発明の複合誘電体材料について説明する。
本発明の複合誘電体材料は、高分子材料と前記無機誘電体粉末を含有するものである。
本発明の複合誘電体材料は、後述する高分子材料に前記無機誘電体粉末を60重量%以上、好ましくは70〜85重量%含有させることで30以上、好ましくは40以上の比誘電率を有する材料である。
本発明において用いることができる高分子材料としては、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂又は光感光性樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂は、公知のものを用いることができ、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、メラミン樹脂、シアネート樹脂類、ビスマレイミド類、ビスマレイミド類とジアミンとの付加重合物、多官能性シアン酸エステル樹脂、二重結合付加ポリフェニレンオキサイド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリビニルベンジルエーテル樹脂、ポリブタジエン樹脂、フマレート樹脂などがあげられ、熱硬化時の耐熱性に優れるものを用いること望ましく、これらを単独もしくは混合して用いることができるが、これらに限定されない。これら熱硬化性樹脂の中でも耐熱性、加工性、価格等のバランスからエポキシ樹脂が好ましい。
本発明で用いるエポキシ樹脂とは、1分子内に少なくとも2個のエポキシ基を有するモノマー、オリゴマー、ポリマー全般あり、例えば、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、オルソクレゾールノボラック型エポキシ樹脂をはじめとするフェノール、クレゾール、キシレノール、レゾルシン、カテコール、ビスフェノールA、ビスフェノールF等のフェノール類及び/又は痾−ナフトール、竈−ナフトール、ジヒドロキシナフタレン等のナフトール類とホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、プロピオンアルデヒド、ベンズアルデヒド、サリチルアルデヒド等のアルデヒド類とを酸性触媒下で縮合又は共縮合させて得られるノボラック樹脂をエポキシ化したもの、ビスフェノールA、ビスフェノールB、ビスフェノールF、ビスフェノールS、アルキル置換又は非置換のビフェノール等のジグリシジルエーテル、フェノール類とジシクロペンタジエンやテルペン類との付加物または重付加物をエポキシ化したもの、フタル酸、ダイマー酸等の多塩基酸とエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルエステル型エポキシ樹脂、ジアミノジフェニルメタン、イソシアヌル酸等のポリアミンとエピクロルヒドリンの反応により得られるグリシジルアミン型エポキシ樹脂、オレフィン結合を過酢酸等の過酸で酸化して得られる線状脂肪族エポキシ樹脂、及び脂環族エポキシ樹脂などが挙げられ、特にこれらに限定されるものではない。これらは1種または2種以上を併用して用いることができる。
エポキシ樹脂硬化剤としては、当業者において公知のものはすべて用いることができるが、特に、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのC2 〜C200の直鎖脂肪族ジアミン、メタフェニレンジアミン、パラフェニレンジアミン、パラキシレンジアミン、4, 4'−ジアミノジフェニルメタン、4, 4'−ジアミノジフェニルプロパン、4, 4'−ジアミノジフェニルエーテル、4, 4'−ジアミノジフェニルスルフォン、4, 4'−ジアミノジシクロヘキサン、ビス(4−アミノフェニル)フェニルメタン、1, 5−ジアミノナフタレン、メタキシリレンジアミン、パラキシリレンジアミン、1, 1−ビス(4−アミノフェニル)シクロヘキサン、ジシアノジアミドなどのアミン類、フェノールノボラック樹脂、クレゾールノボラック樹脂、tert−ブチルフェノールノボラック樹脂、ノニルフェノールノボラック樹脂などのノボラック型フェノール樹脂、レゾール型フェノール樹脂、ポリパラオキシスチレンなどのポリオキシスチレン、フェノールアラルキル樹脂、ナフトール系アラルキル樹脂などの、ベンゼン環やナフタリン環その他の芳香族性の環に結合する水素原子が水酸基で置換されたフェノール化合物と、カルボニル化合物との共縮合によって得られるフェノール樹脂や、酸無水物などが挙げられ、これらは1種又は2種以上で用いることができる。
かかるエポキシ樹脂硬化剤の配合量は、エポキシ樹脂に対して、当量比で0.1〜10、好ましくは0.7〜1.3の範囲である。
また、本発明においてエポキシ樹脂の硬化反応を促進させる目的で公知の硬化促進剤を用いることができる。硬化促進剤としては、例えば、1,8−ジアザ−ビシクロ(5,4,0)ウンデセン−7、トリエチレンジアミン、ベンジルジメチルアミン等の三級アミン化合物、2−メチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、2−フェニル−4−メチルイミダゾール等のイミダゾール化合物、トリフェニルホスフィン、トリブチルホスフィン等の有機ホスフィン化合物、ホスホニウム塩、アンモニウム塩等が挙げられ、これらは1種又は2種以上で用いられる。
本発明で用いる熱可塑性樹脂としては、(メタ)アクリル樹脂、ヒドロキシスチレン樹脂、ノボラック樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ナイロン樹脂、ポリエーテルイミド樹脂等公知のものを使用できる。
本発明で用いることができる感光性樹脂としては公知のものを使用することができ、例えば光重合性樹脂または光架橋性樹脂が挙げられる。
前記光重合性樹脂としては、エチレン性不飽和基を有するアクリル系共重合体(感光性オリゴマー)と光重合性化合物(感光性モノマー)と光重合開始剤を含むもの、エポキシ樹脂と光カチオン重合開始剤とを含むもの等が挙げられる。感光性オリゴマーとしてはエポキシ樹脂にアクリル酸を付加したもの、それをさらに酸無水物と反応させたものやグリシジル基を有する(メタ)アクリルモノマーを含む共重合体に(メタ)アクリル酸を反応させたもの、さらにそれに酸無水物を反応したもの、水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーを含む共重合体に(メタ)アクリル酸グリシジルを反応させたもの、さらにそれに酸無水物を反応したもの、無水マレイン酸を含む共重合体に水酸基を有する(メタ)アクリルモノマーあるいはグリシジル基を有する(メタ)アクリルモノマーを反応させたもの等があり、これらは1種又は2種以上で使用することができるが、特にこれらに限定されるものではない。
光重合性化合物(感光性モノマー)としては、例えば2ーヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2ーヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、Nービニルピロリドン、アクリロイルモルフォリン、メトキシポリエチレングリコール(メタ)アクリレート、ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、N,Nージメチルアクリルアミド、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパン(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートジ(メタ)アクリレート、トリス(ヒドロキシエチル)イソシアヌレートトリ(メタ)アクリレート等が挙げられ、これらは1種又は2種以上で用いることができる。
光重合開始剤としては、ベンゾインとそのアルキルエーテル類、ベンゾフェノン類、アセトフェノン類、アントラキノン類、キサントン類、チオキサントン類などがあり、これらを単独または混合して使用する。尚、これらの光重合開始剤は安息香酸系、第三アミン系などの公知慣用の光重合促進剤を併用することができる。光カチオン重合開始剤としては、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、ジフェニルスルホニウムヘキサフルオロアンチモネート、トリフェニルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ベンジルー4ーヒドロキシフェニルメチルスルホニウムヘキサフルオロホスフェート、ブレンステッド酸の鉄芳香族化合物塩(チバ・ガイギー社、CG24ー061)等が挙げられ、これらは1種又は2種以上で用いることができる。
光カチオン重合開始剤によってエポキシ樹脂が開環重合するが、光重合性は通常のグリシジルエステル系エポキシ樹脂よりも脂環エポキシ樹脂の方が反応速度が速いのでより好ましい。脂環エポキシ樹脂とグリシジルエステル系エポキシ樹脂を併用することもできる。脂環エポキシ樹脂としては、ビニルシクロヘキセンジエポキサイド、アリサイクリックジエポキシアセタール、アリサイクリックジエポキシアジペート、アリサイクリックジエポキシカルボキシレートまたはダイセル化学工業(株)製、EHPEー3150などがあり、単独または混合して使用できる。
光架橋性樹脂としては、水溶性ポリマー重クロム酸塩系、ポリケイ皮酸ビニル(コダックKPR)、環化ゴムアジド系(コダックKTFR)等が挙げられ、これらは1種又は2種以上で用いることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
これらの感光性樹脂の誘電率は一般に2.5〜4.0と低い。従って、バインダーの誘電率を上げるために、感光性樹脂の感光特性を損なわない範囲で、より高誘電性のポリマー(例えば、住友化学のSDP−E(蛩:15<)、信越化学のシアノレジン(蛩:18<))や高誘電性液体(例えば、住友化学のSDP−S(蛩:40<))を添加することもできる。
本発明において、前記高分子材料は1種又は2種以上で適宜組み合わせて用いることができる。
本発明の複合誘電体材料において、前記無機誘電体粉末の配合量は樹脂固形分100重量部に対して150〜1800重量部、好ましくは300〜600重量部である。この理由は300重量部未満では十分な比誘電率が得られない傾向があり、一方、600重量部を越えると粘度が増加し分散性が悪くなる傾向があるとともに、複合物の固形時に十分な強度が得られない懸念があることから好ましくない。
また、本発明の複合誘電体材料は本発明の効果を損なわない範囲の添加量で充填剤を含有させることができる。用いることができる充填剤としては、例えばアセチレンブラック、ケッチェンブラック等のカーボン微粉、黒鉛微粉、炭化ケイ素などが挙げられる。
また、本発明の複合誘電体材料は、上記以外の化合物としては、硬化剤、ガラス粉末、カップリング剤、高分子添加剤、反応性希釈剤、重合禁止剤、レベリング剤、濡れ性改良剤、界面活性剤、可塑剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、帯電防止剤、無機系充填剤、防カビ剤、調湿剤、染料溶解剤、緩衝剤、キレート剤、難燃剤、シランカップリング剤等を含有させることができる。これらの添加剤は1種又は2種以上で用いることができる。
本発明の複合誘電体材料は、複合誘電体ペーストを調製し、溶媒を除去或いは硬化反応又は重合反応を行うことにより、複合誘電体材料とすることができる。
前記複合誘電体ペーストは、樹脂成分、前記無機誘電体粉末及び必要により添加される添加剤及び必要により有機溶剤を含有させたものである。
誘電体ペーストに含有される前記樹脂成分は熱硬化性樹脂の重合性化合物、熱可塑性樹脂の重合体及び感光性樹脂の重合性化合物である。なお、これらの樹脂成分は必要により単独又は混合物として用いてもよい。
ここで、重合性化合物とは、重合性基を有する化合物を示し、例えば完全硬化前の前駆体重合体、重合性オリゴマー、単量体を含む。また、重合体とは、実質的に重合反応が完了した化合物を示す。
必要により添加される有機溶媒としては、用いる樹脂成分により異なり、樹脂成分を溶解できるものであれば特に制限されるものではないが、多くの場合、N-メチルピロリドン、ジメチルホルムアミド、エーテル、ジエチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサン、1〜6個の炭素原子を有する場合によっては分岐したアルキル基を有するモノアルコールのエチルグリコールエーテル、プロピレングリコールエーテル、ブチルグリコールエーテル、ケトン、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソプロピルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン、エステル、エチルアセテート、ブチルアセテート、エチレングリコールアセテートおよびメトキシプロピルアセテート、メトキシプロパノール、その他ハロゲン化炭化水素および脂環式および/または芳香族炭化水素であり、これらのうちヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、トルエンおよびジキシレン等の溶媒を用いることができ、これらの溶媒は、単独でまたはそれらの混合物として使用することができる。
本発明において、前記複合誘電体ペーストは、所望の粘度に調製して使用される。複合誘電体ペーストの粘度は、多くに場合1,000〜1,000,000mPa・s(25℃)、好ましくは10,000〜600,000mPa・s(25℃)であると複合誘電体ペーストの塗布性が良好になるため好ましい。
本発明の複合誘電体材料はフィルムとして、あるいはバルク状や所定形状の成形体として加工して用いることができ、特に薄膜形状の高誘電体フィルムとして用いることができる。
例えば、本発明の複合誘電材料を用いて複合誘電体フィルムを製造するには従来公知の複合誘電体ペーストの使用方法に従って製造すればよく、下記にその一例を示す。
前記複合誘電体ペーストを基材上に塗布した後、乾燥することによりフィルム状に成形することができ、前記基材としては、例えば、表面に剥離処理がなされたプラスチックフィルムを用いることができる。剥離処理が施されたプラスチックフィルム上に塗布してフィルム状に成形した場合、一般には成形後、フィルムから基材を剥離して用いることが好ましい。基材として用いることができるプラスチックフィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルム、ポリエステルフィルム、ポリイミドフィルム、アラミド、カプトン、ポリメチルペンテン等のフィルムを挙げることができる。また、基材として用いるプラスチックフィルムの厚みとしては、1〜100μmであることが好ましく、さらに好ましくは1〜40μmである。また、基材表面上に施す離型処理としては、シリコーン、ワックス、フッ素樹脂などを表面に塗布する離型処理が好ましく用いられる。
また、基材として金属箔を用い、金属箔の上に誘電体フィルムを形成してもよい。このような場合、基材として用いた金属箔をコンデンサの電極として用いることができる。
基材上に前記複合誘電体ペーストを塗布する方法としては、特に限定されるものではなく、一般的な塗布方法を用いることができる。例えば、ローラー法、スプレー法、シルクスクリーン法等により塗布することができる。
このような誘電体フィルムは、プリント基板などの基板に組み込んだ後、加熱して熱硬化することができる。また、感光性の樹脂を用いた場合には、選択的に露光することによりパターニングすることができる。
また、例えば、カレンダー法等により、本発明の複合誘電体材料を押出成形して、フィルム状に成形してもよい。
押出成形した誘電体フィルムは、上記の基材上に押し出されるように成形されてもよい。また、基材として、金属箔を用いる場合、金属箔としては、銅、アルミニウム、真鍮、ニッケル、鉄等を材料とする箔の他、これらの合金の箔、複合箔などを用いることができる。金属箔には、必要時に応じて表面粗面化の処理や、接着剤の塗布等の処理を施しておいてもよい。
また、金属箔の間に誘電体フィルムを形成してもよい。この場合、金属箔上に前記複合誘電体ペーストを塗布した後、この上に金属箔を載せ、金属箔の間に複合誘電体ペーストを挟んだ状態で乾燥させることにより、金属箔の間に挟まれた状態の誘電体フィルムを形成してもよい。また、金属箔の間に挟まれるように押出成形することにより、金属箔の間に設けられた誘電体フィルムを形成してもよい。
本発明の複合誘電体材料は高い比誘電率を有することから電子部品、特にプリント回路基板、半導体パッケージ、コンデンサー、高周波用アンテナ、無機EL等の電子部品の誘電体層として好適に用いることができる。
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
実施例1
チタンブトキシド750gに対して、0.5mol/kgニオブエトキシド溶液(トルエン溶媒)44.1gを加えて攪拌し、複合アルコキシド添加液を作製する。10L反応容器に水2500gを張り、攪拌しながら複合アルコキシド溶液を徐々に滴下し加水分解する。ここで得られる縣濁液に対して、水3000gに水酸化バリウム8水和物975gを添加し、80℃で溶解した水溶液を滴下する。容器を加熱し、毎時10℃の昇温速度となるよう調整しながら90℃まで昇温し、1時間90℃で保持した後、加熱および攪拌を止めて冷却した。ブフナーロートを濾過瓶に設置し、アスピレーターで吸引しながら固液分離を行った。得られた合成粉はバリウムリッチな組成を有しているため、酢酸を添加した水溶液で洗浄しながらバリウムとチタンのモル比が1.000ア0.005となるよう調整した後、再び固液分離し、得られたケーキを120℃で8時間以上乾燥した。得られた乾燥粉を乳鉢で解砕した後、1100℃で4時間仮焼した。乾燥工程から熱処理の工程において存在する凝集はボールミルで除いた。容器の容積は700ml、ボールは粒径5mmのZrO2を1100gとし、溶媒はエタノール100gとし、熱処理した粉末を30g仕込み、密閉した後100rpmの回転数で2時間に渡り解砕した。解砕終了後はボール込みで全量を乾燥し、篩でボールと分離した粉末はさらに乳鉢で解砕して試料とした。
得られた複合ペロブスカイト試料の組成は、蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、1.002であった。また、ICP−AES測定から算出されたニオブ(Nb)の含有量はチタン酸バリウムに対して0.93mol%であった。
また、この試料粉末のX線回折像は単相のペロブスカイト構造を示し、ニオブがチタン酸バリウム中に完全固溶している状態が確認された。SEM像から算出したSEM平均粒径は0.48μm、比表面積は、3.43m2/gであった。
実施例2
10L反応容器に水2500gを張り、2.6gのバナジン酸アンモニウム添加し攪拌して溶解液を得る。この溶液を攪拌しているところへ、チタンブトキシド750gを徐々に滴下し加水分解する。ここで得られる縣濁液に対して、水3000gに水酸化バリウム8水和物975gを添加し、80℃で溶解した水溶液を滴下する。容器を加熱し、毎時10℃の昇温速度となるよう調整しながら90℃まで昇温し、1時間90℃で保持した後、加熱および攪拌を止めて冷却した。ブフナーロートを濾過瓶に設置し、アスピレーターで吸引しながら固液分離を行った。得られた合成粉はバリウムリッチな組成を有しているため、酢酸を添加した水溶液で洗浄しながらバリウムとチタンのモル比が1.000ア0.005となるよう調整した後、再び固液分離し、得られたケーキを120℃で8時間以上乾燥した。得られた乾燥粉を乳鉢で解砕した後、1100℃で4時間仮焼した。乾燥工程から熱処理の工程において存在する凝集はボールミルで除いた。容器の容積は700ml、ボールは粒径5mmのZrO2を1100gとし、溶媒はエタノール100gとし、熱処理した粉末を30g仕込み、密閉した後100rpmの回転数で2時間に渡り解砕した。解砕終了後はボール込みで全量を乾燥し、篩でボールと分離した粉末はさらに乳鉢で解砕して試料とした。
得られた複合ペロブスカイト試料の組成は、蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、1.005であった。ICP−AES測定から算出されたバナジウムはチタン酸バリウムに対して0.90mol%であった。
この試料粉末のX線回折像は単相のペロブスカイト構造を示し、バナジウムがチタン酸バリウム中に完全固溶している状態が確認された。SEM像から算出したSEM平均粒径は0.62μm、比表面積は、2.43m2/gであった。
実施例3
10L反応容器に水1000gを張り、塩化カルシウム2水和物9gを添加して溶解液を得る。これに対して、チタンブトキシド715gとジルコニウムブトキシド175gの混合液を徐々に滴下し加水分解する。ここで得られる縣濁液に対して、水2500gに水酸化バリウム8水和物1250gを添加し、80℃で溶解した水溶液を滴下する。容器を加熱し、毎時30℃の昇温速度となるよう調整しながら90℃まで昇温し、1時間90℃で保持した後、加熱および攪拌を止めて冷却した。ブフナーロートを濾過瓶に設置し、アスピレーターで吸引しながら固液分離を行った。得られた合成粉はバリウムリッチな組成を有しているため、酢酸を添加した水溶液で洗浄しながら、バリウムおよびカルシウムの総モル数とチタンおよびジルコニウムの総モル数の比が1.000ア0.005となるよう調整した後、再び固液分離し、得られたケーキを120℃で8時間以上乾燥し、乳鉢で解砕後、900℃で4時間仮焼した。乾燥工程から熱処理の工程において存在する凝集はボールミルで除いた。容器の容積は700ml、ボールは粒径5mmのZrO2を1100gとし、溶媒はエタノール100gとし、熱処理した粉末を30g仕込み、密閉した後100rpmの回転数で2時間に渡り解砕した。解砕終了後はボール込みで全量を乾燥し、篩でボールと分離した粉末はさらに乳鉢で解砕して試料とした。
得られた複合ペロブスカイト試料の組成は、蛍光X線を用いたガラスビード法で測定した結果、Ba49.46mol%、Ca0.55mol%、Ti42.02mol%、Zr7.97mol%であった。また、バリウム(Ba)およびカルシウム(Ca)の総モル(Ba+Ca)とチタン(Ti)およびジルコニウム(Zr)の総モルの比((Ba+Ca)/(Ti+Zr))は1.001であった。
この試料粉末のX線回折像は単相のペロブスカイト構造を示し、4成分の完全固溶状態が確認された。SEM像から算出したSEM平均粒径は0.18μm、比表面積は、8.62m2/gであった。
実施例4
実施例2のバナジン酸アンモニウムを酢酸プラセオジウム2水塩9.1gとした以外は、実施例2と同様にして複合ペロブスカイト試料を得た。得られた複合ペロブスカイト試料の組成は、蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、1.003であった。ICP−AES測定から算出されたプラセオジウムはチタン酸バリウムに対して0.98mol%であった。
この試料粉末のX線回折像は単相のペロブスカイト構造を示し、プラセオジウムがチタン酸バリウム中に完全固溶している状態が確認された。SEM像から算出したSEM平均粒径は0.47μm、比表面積は、2.94m2/gであった。
実施例5
実施例2のバナジン酸アンモニウムを酢酸セリウム1水塩8.1gとした以外は、実施例2と同様にして複合ペロブスカイト試料を得た。得られた複合ペロブスカイト試料の組成は、蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、1.005であった。ICP−AES測定から算出されたセリウムはチタン酸バリウムに対して0.96mol%であった。
この試料粉末のX線回折像は単相のペロブスカイト構造を示し、プラセオジウムがチタン酸バリウム中に完全固溶している状態が確認された。SEM像から算出したSEM平均粒径は0.56μm、比表面積は、2.40m2/gであった。
実施例6
実施例2のバナジン酸アンモニウムを塩化ランタン7水塩9.0gとした以外は、実施例2と同様にして複合ペロブスカイト試料を得た。得られた複合ペロブスカイト試料の組成は、蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、1.002であった。ICP−AES測定から算出されたランタンはチタン酸バリウムに対して0.97mol%であった。
この試料粉末のX線回折像は単相のペロブスカイト構造を示し、ランタンがチタン酸バリウム中に完全固溶している状態が確認された。SEM像から算出したSEM平均粒径は0.50μm、比表面積は、2.77m2/gであった。
比較例1
炭酸バリウム(比表面積3.35m2/g)71.2g、酸化チタン(比表面積6.70m2/g)28.8gを軽量し、150gのエタノールを溶媒、粒径5mmのZrO2ボール1100gをメディアとして容積700mlのポットによるボールミル分散・混合を10時間行った。この後全量を乾燥し、篩にてメディアと粉末とを分離して乾燥粉を得た。この乾燥粉を900℃で4時間仮焼を行った。乾燥工程から熱処理の工程において存在する凝集はボールミルで除いた。容積は700ml、ボールは粒径5mmのZrO2を1100gとし、溶媒はエタノール100gとし、熱処理した粉末を30g仕込み、密閉した後100rpmの回転数で2時間に渡り解砕した。解砕終了後はボール込みで全量を乾燥し、篩でボールと分離した粉末はさらに乳鉢で解砕して試料とした。
得られたチタン酸バリウム試料の組成は蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、0.999であった。また、SEM像から算出したSEM平均粒径は0.30μm、比表面積は、4.04m2/gであった。
比較例2
実施例2でバナジン酸アンモニウムを添加しないで仮焼温度を900℃とした以外は実施例2と同様にしてチタン酸バリウムを得た。
得られたチタン酸バリウム試料の組成は蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、1.002であった。
また、SEM像から算出したSEM平均粒径は0.58μm、比表面積は、2.64m2/gであった。
比較例3
市販の蓚酸塩法で得られたチタン酸バリウムを用いた。このチタン酸バリウムの組成は蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、1.003であった。また、SEM像から算出したSEM平均粒径は0.46μm、比表面積は、3.64m2/gであった。
比較例4
比較例3で用いた蓚酸塩法チタン酸バリウム30gに10wt%ポリビニルアルコール水溶液を3g添加し、乳鉢で混合しながら造粒を行い、250μmの篩を通して造粒粉を得た。この粉末を105℃で2時間乾燥して水分を除いた後、金型を用いて1tの一軸加圧で厚さ約0.5mmの成形体を得た。この成形体を1300℃で2時間処理してセラミック化した後、乳鉢内で粗粉砕を行った。粗粉砕で得られた粉末は更にボールミルで湿式粉砕を行った。容器の容積は700ml、ボールは粒径5mmのZrO2を1100gとし、溶媒はエタノール100gとし、熱処理した粉末を20g仕込み、密閉した後100rpmの回転数で5時間に渡り解砕した。解砕終了後はボール込みで全量を乾燥し、250μm篩でボールと分離して試料とした。この試料のレーザー分析による平均粒径D50は0.66μm、比表面積は、6.65m2/gであった。
比較例5
10L反応容器に水2500gを張り、攪拌しているところへ、チタンブトキシド750gを徐々に滴下し加水分解する。ここで得られる縣濁液に対して、水3000gに水酸化バリウム8水和物975gを添加し、80℃で溶解した水溶液を滴下する。容器を加熱し、毎時10℃の昇温速度となるよう調整しながら90℃まで昇温し、1時間90℃で保持した後、加熱および攪拌を止めて冷却した。ブフナーロートを濾過瓶に設置し、アスピレーターで吸引しながら固液分離を行った。得られた合成粉はバリウムリッチな組成を有しているため、酢酸を添加した水溶液で洗浄しながらバリウムとチタンのモル比が1.050ア0.005となるよう調整した後、再び固液分離し、得られたケーキは1000gの水に再び分散させ60℃に調整する。これに対し、硝酸アルミニウム9水和物26gを水200gに溶解させた水溶液を滴下し、60℃に保持しながら1時間攪拌して表面にアルミニウムをコートした。ブフナーロートを濾過瓶に設置し、アスピレーターで吸引しながら固液分離を行った。得られたケーキを120℃で8時間以上乾燥し、乳鉢で解砕後、1100℃で4時間仮焼した。乾燥工程から熱処理の工程において存在する凝集はボールミルで除いた。容器の容積は700ml、ボールは粒径5mmのZrO2を1100gとし、溶媒はエタノール100gとし、熱処理した粉末を30g仕込み、密閉した後100rpmの回転数で2時間に渡り解砕した。解砕終了後はボール込みで全量を乾燥し、篩でボールと分離した粉末はさらに乳鉢で解砕して試料とした。
得られた複合ペロブスカイト試料の組成は、蛍光X線を用いたガラスビード法でバリウム(Ba)とチタン(Ti)のモル比(Ba/Ti)を測定した結果、1.001であった。ICP−AES測定から算出されたアルミニウムはチタン酸バリウムに対して2.96mol%であった。
この試料粉末のX線回折像は単相のペロブスカイト構造を示し、アルミニウムがチタン酸バリウム表面近傍で完全固溶している状態が確認された。SEM像から算出したSEM平均粒径は0.50μm、比表面積は、3.04m2/gであった。
Figure 0004747091
注)なお、表1中の粒子形状の欄は、SEM写真から判断される粒子形状を示し概略球状のものを球状とし、それ以外のものを不定形とした。
実施例7〜12及び比較例6〜11
<複合誘電体材料の調製>
実施例1〜6及び比較例1〜5で調製した無機誘電体粉末試料を用いて表2及び表3のエポキシ樹脂組成物を調製した。
用いた樹脂は熱硬化性のエポキシ樹脂(ジャパンエポキシレジン社製、商品名(エピコート815;分子量は約330、比重は1.1で25℃での公称粘度は9〜12P)である。また、硬化促進剤として1イソブチル2メチルイミダゾールを用いた。硬化促進剤の25℃での公称粘度は4-12Pである。
また、無機誘電体粉末のエポキシ樹脂への混練には、脱泡機能が付いた攪拌機(THINKY社製、商品名;泡取り練太郎)を用い、混練時間は撹拌運転5分、脱泡運転5分とした。
<複合誘電体材料の評価>
プラスチックの下地にバイトン製O−リングを置き、上記で調製した複合誘電体試料をこのリング内に流し込み、更に上部にプラスチックプレートをあてて、乾燥機内において120℃、30分で硬化させて、ディスク状の評価用試料とした。なお、O−リングの線形は1.5mm、内径は11mmであるため、試料の有効サイズは厚さ約1.5mm、直径約10mmである。
また、平行平板法による電気特性評価のために、ディスクの表面に電極塗布を施した。ディスクの片面は6mmφのマスクをつけて、20nmの膜厚となるよう白金蒸着を行い、対面はディスクの全面に20nm膜厚の白金蒸着を行った。
次いで、この電極を塗布した複合誘電体試料について、絶縁抵抗値及び25℃における比誘電率と誘電損失を測定した。その結果を表2及び表3に示す。
なお、電気特性評価にはLCRメーターを用い、周波数1kHz、信号電圧1Vとした。試料は温度制御されたチャンバー内に設置し、−55℃〜150℃に渡る温度特性として評価した。また表3には比較用として、樹脂のみを硬化させた試料のデータも比較例11として併記した。
Figure 0004747091
Figure 0004747091
表2及び表3から純粋にバリウムとチタンのみからなるチタン酸バリウムは、樹脂との複合物を形成したとき、充填率75wt%において比誘電率は29〜31とその製法による影響は極めて少ない(比較例6、7、9)。これに対して本発明の添加剤を固溶させた誘電体粉末試料(実施例1〜6)はいずれも複合物の比誘電率が、純粋なチタン酸バリウムより高く、最小でも12%、最大47%の特性向上が確認された。また、充填率を70wt%とした実施例9の粉末試料においても充填率75wt%の比較例と同等又は同等以上の比誘電率を示しており、実質上の特性向上が確認された。
本発明の複合誘電体材料用無機誘電体粉末によれば、高い充填性を有し、複合複合体として用いたときに高い比誘電率を発現する。更に該無機誘電体粉末を含有する複合誘電体材料は高い比誘電率を有し、電子部品、特にプリント回路基板、半導体パッケージ、コンデンサー、高周波用アンテナ、無機EL等の電子部品の誘電体層として好適に用いることができる。

Claims (10)

  1. 高分子材料と、無機誘電体粉末を含有し、該無機誘電体粉末が、チタン酸バリウム粒子中に副成分元素を固溶させたペロブスカイト型複合酸化物粒子からなり、且つ該ペロブスカイト型複合酸化物粒子はチタン化合物、バリウム化合物及び副成分元素を含有する化合物とを湿式反応し、次いで得られた生成物を400〜1100℃で仮焼して調製された未焼結のペロブスカイト型複合酸化物粒子であることを特徴とする複合誘電体材料。
  2. 前記無機誘電体粉末を60重量%以上含有することを特徴とする請求項記載の複合誘電体材料。
  3. 前記湿式反応により得られる生成物が、チタンの金属アルコキシドと副成分元素の金属アルコキシドを加水分解して調製されたチタンと副成分元素を含む混合液に、水酸化バリウムを添加して生成された生成物であることを特徴とする請求項1又は2記載の複合誘電体材料。
  4. 前記湿式反応により得られる生成物が、副成分元素を含有する化合物を溶解した水溶液に、チタンの金属アルコキシドを添加して調製されたチタンと副成分元素を含む混合液に、水酸化バリウムを添加して生成された生成物であることを特徴とする請求項1又は2記載の複合誘電体材料。
  5. 前記副成分元素が、希土類元素、V、Ca、Bi、Al、W、Mo、Zr及びNbから選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項1乃至記載の複合誘電体材料。
  6. 前記希土類元素が、Pr、Ce及びLaから選ばれる少なくとも1種以上であることを特徴とする請求項記載の複合誘電体材料。
  7. 前記副成分元素の含有量が0.1〜20モル%であることを特徴とする請求項1乃至記載の複合誘電体材料。
  8. 平均粒径が4μm以下であることを特徴とする請求項1乃至記載の複合誘電体材料。
  9. BET比表面積が0.8m2/g以上であることを特徴とする請求項1乃至記載の複合誘電体材料。
  10. 比誘電率が30以上であることを特徴とする請求項1乃至9記載の複合誘電体材料。
JP2006511554A 2004-03-29 2005-03-28 複合誘電体材料 Expired - Fee Related JP4747091B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006511554A JP4747091B2 (ja) 2004-03-29 2005-03-28 複合誘電体材料

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004095371 2004-03-29
JP2004095371 2004-03-29
JP2006511554A JP4747091B2 (ja) 2004-03-29 2005-03-28 複合誘電体材料
PCT/JP2005/005714 WO2005093763A1 (ja) 2004-03-29 2005-03-28 複合誘電体材料用無機誘電体粉末及び複合誘電体材料

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2005093763A1 JPWO2005093763A1 (ja) 2008-02-14
JP4747091B2 true JP4747091B2 (ja) 2011-08-10

Family

ID=35056444

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006511554A Expired - Fee Related JP4747091B2 (ja) 2004-03-29 2005-03-28 複合誘電体材料

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20070049485A1 (ja)
JP (1) JP4747091B2 (ja)
KR (1) KR101136665B1 (ja)
CN (1) CN1934659B (ja)
CA (1) CA2558594A1 (ja)
WO (1) WO2005093763A1 (ja)

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100502609C (zh) * 2004-12-29 2009-06-17 郑岩 场致发光线
JP2007112689A (ja) * 2005-10-24 2007-05-10 Tdk Corp 誘電体粉末の製造方法、複合電子部品およびその製造方法
JP5017979B2 (ja) * 2006-09-19 2012-09-05 パナソニック株式会社 チタン酸バリウムの製造方法およびこのチタン酸バリウムを用いて作製されたセラミック電子部品
KR20090104029A (ko) * 2007-01-18 2009-10-05 니폰 가가쿠 고교 가부시키가이샤 개질 페로브스카이트형 복합 산화물, 그 제조 방법 및 복합 유전체 재료
CN101583672A (zh) * 2007-01-18 2009-11-18 日本化学工业株式会社 无机填料和使用该无机填料的复合电介质材料
TW200838805A (en) * 2007-02-20 2008-10-01 Nippon Chemical Ind Amorphous fine-particle powder, process for production thereof and perovskite-type barium titanate powder made by using the same
WO2008155945A1 (ja) * 2007-06-20 2008-12-24 Murata Manufacturing Co., Ltd. 誘電体セラミック組成物及び積層セラミックコンデンサ
JP4530057B2 (ja) * 2008-02-13 2010-08-25 Tdk株式会社 誘電体粉末の製造方法
JP5410124B2 (ja) * 2008-03-19 2014-02-05 日本化学工業株式会社 誘電体材料の製造方法
WO2009125681A2 (ja) * 2008-03-19 2009-10-15 日本化学工業株式会社 チタン酸バリウムの製造方法
JP5362280B2 (ja) * 2008-07-18 2013-12-11 日本化学工業株式会社 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料
CN102131732B (zh) * 2008-07-18 2014-08-06 日本化学工业株式会社 改性钙钛矿型复合氧化物、其制造方法和复合电介质材料
JP5283995B2 (ja) * 2008-07-18 2013-09-04 日本化学工業株式会社 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料
JP5341417B2 (ja) * 2008-07-18 2013-11-13 日本化学工業株式会社 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料
US20110183834A1 (en) * 2008-07-18 2011-07-28 Nippon Chemical Industrial Co., Ltd. Modified perovskite type composite oxide, method for preparing the same, and composite dielectric material
JP5283996B2 (ja) * 2008-07-18 2013-09-04 日本化学工業株式会社 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料
US9090479B2 (en) * 2008-09-05 2015-07-28 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Ceramic powder, dielectric composite material containing the ceramic powder, and dielectric antenna
US9390857B2 (en) 2008-09-30 2016-07-12 General Electric Company Film capacitor
US9247645B2 (en) * 2009-11-06 2016-01-26 3M Innovative Properties Company Dielectric material with non-halogenated curing agent
US20110244123A1 (en) * 2010-03-02 2011-10-06 Eestor, Inc. Oxide coated ceramic powders
JP5337316B2 (ja) 2012-01-30 2013-11-06 モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社 高誘電絶縁性樹脂組成物
KR102006046B1 (ko) * 2012-04-26 2019-07-31 미쯔비시 케미컬 주식회사 감광성 수지 조성물, 경화물, 층간 절연막, tft 액티브 매트릭스 기판 및 액정 표시 장치
CN103943358B (zh) * 2014-03-28 2017-01-18 张海鹏 一种用于稀释贴片电容浆料的稀释剂
JP6329236B2 (ja) * 2015-12-01 2018-05-23 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサ用誘電体材料および積層セラミックコンデンサ
US9919970B2 (en) * 2015-12-01 2018-03-20 Taiyo Yuden Co., Ltd. Dielectric material for multilayer ceramic capacitor, and multilayer ceramic capacitor
JP6571048B2 (ja) 2016-06-24 2019-09-04 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサ、セラミック粉末、およびそれらの製造方法
JP6823975B2 (ja) * 2016-09-06 2021-02-03 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP6823976B2 (ja) 2016-09-06 2021-02-03 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法
JP6795422B2 (ja) * 2017-02-16 2020-12-02 太陽誘電株式会社 積層セラミックコンデンサおよびその製造方法
WO2019123916A1 (ja) 2017-12-20 2019-06-27 日本化学工業株式会社 改質ペロブスカイト型複合酸化物及びその製造方法、並びに複合誘電体材料
CN114573335A (zh) * 2020-12-01 2022-06-03 日本化学工业株式会社 电介质陶瓷形成用组合物及电介质陶瓷材料
CN113999461B (zh) * 2021-09-24 2023-01-03 西安交通大学 基于聚四甲基一戊烯-钛酸钡纳米粒子改性复合薄膜的制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5939724A (ja) * 1982-08-27 1984-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 厚膜用誘電体粉末の製造法
JPS5939725A (ja) * 1982-08-27 1984-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 厚膜用誘電体粉末の製造法
JPS5939723A (ja) * 1982-08-27 1984-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 厚膜用誘電体粉末の製造法
JPH01239704A (ja) * 1988-03-18 1989-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高誘電率磁器組成物
JPH06318404A (ja) * 1993-05-07 1994-11-15 Murata Mfg Co Ltd 誘電体磁器組成物粉末およびそれを用いた積層セラミックコンデンサ

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3637531A (en) * 1970-05-01 1972-01-25 Texas Instruments Inc Method for making ceramic titanate elements and materials therefor
JPS6131345A (ja) * 1984-07-25 1986-02-13 堺化学工業株式会社 組成物の製造方法
CN85100507B (zh) * 1985-04-01 1987-11-11 中国科学院上海硅酸盐研究所 改性铌酸铅钡钠压电陶瓷材料
US4863883A (en) * 1986-05-05 1989-09-05 Cabot Corporation Doped BaTiO3 based compositions
US4764493A (en) * 1986-06-16 1988-08-16 Corning Glass Works Method for the production of mono-size powders of barium titanate
US4880758A (en) * 1987-08-24 1989-11-14 The Dow Chemical Company Preparation of ABO3 compounds from mixed metal aromatic coordination complexes
US5453262A (en) * 1988-12-09 1995-09-26 Battelle Memorial Institute Continuous process for production of ceramic powders with controlled morphology
US5155072A (en) * 1990-06-29 1992-10-13 E. I. Du Pont De Nemours And Company High K dielectric compositions with fine grain size
CN1084919C (zh) * 1992-03-05 2002-05-15 纳幕尔杜邦公司 具有精细晶粒尺寸的高介电常数介电组合物
JP2002231052A (ja) * 2001-01-29 2002-08-16 Jsr Corp 誘電体用複合粒子、誘電体形成用組成物および電子部品
KR100528950B1 (ko) * 2001-01-29 2005-11-16 제이에스알 가부시끼가이샤 유전체용 복합 입자, 초미립자 복합 수지 입자, 유전체형성용 조성물 및 그의 용도
US6673274B2 (en) * 2001-04-11 2004-01-06 Cabot Corporation Dielectric compositions and methods to form the same
JP2002356619A (ja) * 2001-05-29 2002-12-13 Nippon Paint Co Ltd 熱硬化性複合誘電体フィルム及びその製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5939724A (ja) * 1982-08-27 1984-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 厚膜用誘電体粉末の製造法
JPS5939725A (ja) * 1982-08-27 1984-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 厚膜用誘電体粉末の製造法
JPS5939723A (ja) * 1982-08-27 1984-03-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 厚膜用誘電体粉末の製造法
JPH01239704A (ja) * 1988-03-18 1989-09-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高誘電率磁器組成物
JPH06318404A (ja) * 1993-05-07 1994-11-15 Murata Mfg Co Ltd 誘電体磁器組成物粉末およびそれを用いた積層セラミックコンデンサ

Also Published As

Publication number Publication date
CN1934659A (zh) 2007-03-21
CA2558594A1 (en) 2005-10-06
WO2005093763A1 (ja) 2005-10-06
KR101136665B1 (ko) 2012-04-18
US20070049485A1 (en) 2007-03-01
CN1934659B (zh) 2010-11-24
KR20060131939A (ko) 2006-12-20
JPWO2005093763A1 (ja) 2008-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4747091B2 (ja) 複合誘電体材料
JP5193882B2 (ja) 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料
US8609748B2 (en) Modified perovskite type composite oxide, method for preparing the same, and composite dielectric material
KR20110042185A (ko) 개질 페로브스카이트형 복합 산화물, 그의 제조 방법 및 복합 유전체 재료
JPWO2008087986A1 (ja) 無機充填材およびそれを用いた複合誘電体材料
KR102510234B1 (ko) 개질 페로브스카이트형 복합 산화물 및 그의 제조 방법, 그리고 복합 유전체 재료
JP5912583B2 (ja) 誘電体セラミック材料及びそれに用いるペロブスカイト型複合酸化物粗粒子の製造方法
JP5283996B2 (ja) 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料
JP5195342B2 (ja) コア−シェル構造粒子、組成物、誘電体組成物およびキャパシタ
JP5774510B2 (ja) 誘電体セラミック材料及びそれに用いるペロブスカイト型複合酸化物粗粒子の製造方法
JP5362280B2 (ja) 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料
JP5341417B2 (ja) 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料
JP5283995B2 (ja) 改質ペロブスカイト型複合酸化物、その製造方法及び複合誘電体材料

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071204

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110215

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110406

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20110406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110510

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110516

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees