JP4859640B2 - Barium titanate powder and method for producing the same, and dielectric ceramic - Google Patents

Barium titanate powder and method for producing the same, and dielectric ceramic Download PDF

Info

Publication number
JP4859640B2
JP4859640B2 JP2006321801A JP2006321801A JP4859640B2 JP 4859640 B2 JP4859640 B2 JP 4859640B2 JP 2006321801 A JP2006321801 A JP 2006321801A JP 2006321801 A JP2006321801 A JP 2006321801A JP 4859640 B2 JP4859640 B2 JP 4859640B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
barium titanate
titanate powder
temperature
precursor
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
JP2006321801A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2008133162A (en
Inventor
吉健 寺師
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.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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 Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2006321801A priority Critical patent/JP4859640B2/en
Publication of JP2008133162A publication Critical patent/JP2008133162A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4859640B2 publication Critical patent/JP4859640B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Ceramic Capacitors (AREA)

Description

本発明は、チタン酸バリウム粉末およびその製法、ならびに誘電体磁器に関し、特に、平均粒径が100nm以下のチタン酸バリウム粉末とその製法、ならびに、このチタン酸バリウム粉末を用いて形成される誘電体磁器に関する。   The present invention relates to a barium titanate powder, a method for producing the same, and a dielectric ceramic, and more particularly, a barium titanate powder having an average particle size of 100 nm or less, a method for producing the same, and a dielectric formed using the barium titanate powder. Related to porcelain.

近年のセラミック電子部品は、電子機器の小型化に対応するため、小型高性能化が急速に進んでいる。積層セラミックコンデンサもまた同様であり、誘電体材料の高性能化と共に、誘電体層の薄層化、高積層化が進められている。これらの目標に対するアプローチとして、誘電体層を構成する原料粉末の配合、成形、焼成など種々の要素技術の開発が行われている。   In recent years, ceramic electronic components have been rapidly reduced in size and performance in order to cope with downsizing of electronic devices. The same applies to the multilayer ceramic capacitor, and the dielectric layer has been made thinner and higher in number as the dielectric material has higher performance. As an approach to these goals, various elemental technologies such as blending, forming and firing of raw material powders constituting the dielectric layer have been developed.

ところで、積層セラミックコンデンサは誘電体層と内部電極層とが交互に積層された構造を有し、その誘電体層は、通常、主成分であるチタン酸バリウムなどの主原料粉末と、この主原料粉末の誘電特性を制御するための希土類元素の酸化物等、各種の副原料粉末が添加された混合粉末の焼結体で構成される。   By the way, a multilayer ceramic capacitor has a structure in which dielectric layers and internal electrode layers are alternately laminated. The dielectric layer is usually composed of a main raw material powder such as barium titanate as a main component, and the main raw material. It consists of a sintered body of mixed powder to which various auxiliary raw material powders such as oxides of rare earth elements for controlling the dielectric properties of the powder are added.

このため、誘電体層の薄層化に対応すべく、チタン酸バリウム粉末は微粒化が図られている(例えば、特許文献1、2参照)。   For this reason, in order to cope with the thinning of the dielectric layer, the barium titanate powder is atomized (see, for example, Patent Documents 1 and 2).

例えば、上記特許文献1では、バリウム源として水酸化バリウムを、一方、チタン源としてチタンアルコキシドを用い、これらの水溶液を加水分解する方法によって、平均粒径0.2μm以下のチタン酸バリウム粉末を得る方法が開示されている。   For example, in Patent Document 1, barium titanate powder having an average particle size of 0.2 μm or less is obtained by a method of hydrolyzing these aqueous solutions using barium hydroxide as the barium source and titanium alkoxide as the titanium source. A method is disclosed.

また、引用文献2によれば、加熱したアルコールまたはグリコールエーテル中において、原料であるチタンアルコキシドを水酸化バリウムの水和物と反応させることにより、平均粒径が10nm未満の極めて微粒のチタン酸バリウム粉末を得る方法が開示されている。
特開2000−281338号公報 特開2004−131364号公報
Further, according to the cited document 2, in a heated alcohol or glycol ether, a titanium alkoxide as a raw material is reacted with a hydrate of barium hydroxide to thereby form an extremely fine barium titanate having an average particle size of less than 10 nm. A method for obtaining a powder is disclosed.
JP 2000-281338 A JP 2004-131364 A

しかしながら、上述の特許文献1および2に開示された製法を基にして、平均粒径100nm以下のチタン酸バリウム粉末を得ようとしても、得られるチタン酸バリウム粉末は結晶構造が立方晶を主体としたものであるために高誘電率のチタン酸バリウム粉末が得られないという問題があった。   However, even if an attempt is made to obtain a barium titanate powder having an average particle size of 100 nm or less on the basis of the production methods disclosed in Patent Documents 1 and 2, the obtained barium titanate powder has a crystal structure mainly composed of cubic crystals. Therefore, there is a problem that a high dielectric constant barium titanate powder cannot be obtained.

しかも、上記特許文献1および2に開示されたチタン酸バリウム粉末の製法は、一旦、調製したチタン酸バリウム粉末を850〜1000℃の温度で仮焼を行う必要があるため、結果的に、最終的に得られるチタン酸バリウム粉末は平均粒径が大きくなり、しかも粒径のばらつきが大きくなるという問題があった。   In addition, the method for producing the barium titanate powder disclosed in Patent Documents 1 and 2 requires that the prepared barium titanate powder is temporarily calcined at a temperature of 850 to 1000 ° C. The barium titanate powder thus obtained has a problem that the average particle size becomes large and the variation in particle size becomes large.

従って本発明は、微粒であっても、正方晶を主体とする結晶構造を有するチタン酸バリウム粉末とその製法、ならびに誘電体磁器を提供することを目的とする。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a barium titanate powder having a crystal structure mainly composed of tetragonal crystals, a method for producing the same, and a dielectric ceramic.

本発明のチタン酸バリウム粉末は、純度が99%以上、平均粒径が35〜100nmであり、粒径の変動係数を標準偏差/平均粒径×100(%)として表したときに前記変動
係数が40%以下であって、チタン酸バリウムのX線回折パターンにおける(200)面の回折強度を100としたときに、前記チタン酸バリウムのX線回折パターンにおける(002)面の回折強度が30以上であり、(002)面の回折ピークのベースラインに対する低角度側に向けた仰角が38°以上であることを特徴とする。
The barium titanate powder of the present invention has a purity of 99% or more, an average particle size of 35 to 100 nm, and the variation coefficient when the variation coefficient of the particle diameter is expressed as standard deviation / average particle diameter × 100 (%). Is 40% or less, and when the diffraction intensity of the (200) plane in the X-ray diffraction pattern of barium titanate is 100, the diffraction intensity of the (002) plane in the X-ray diffraction pattern of barium titanate is 30. more der is, characterized der Rukoto elevation angle 38 ° or more toward the lower angle side with respect to the base line of the diffraction peak of the (002) plane.

また、上記チタン酸バリウム粉末では、平均粒径が35〜48nmであることが望ましい。   Moreover, in the said barium titanate powder, it is desirable that an average particle diameter is 35-48 nm.

次に、本発明のチタン酸バリウム粉末の製法は、純度99%以上のバリウムおよび純度99%以上のチタンを含む溶液に超音波を与えて、前記溶液を霧状にする工程と、霧状にした前記溶液を高温雰囲気中に導入して、チタン酸バリウム粉末の前駆体を調製する工程と、該チタン酸バリウム粉末の前駆体を気体中で分散した状態で900〜1200℃の温度で瞬時に加熱して溶融させる加熱工程と、瞬時に冷却して固化させる冷却工程とを有することを特徴とする。
Next, the method for producing the barium titanate powder of the present invention includes a step of applying ultrasonic waves to a solution containing barium having a purity of 99% or more and titanium having a purity of 99% or more to make the solution into a mist, Introducing the solution into a high-temperature atmosphere to prepare a barium titanate powder precursor, and instantaneously at a temperature of 900 to 1200 ° C. with the barium titanate powder precursor dispersed in a gas. and having a heating process of heating the Ru melted, and a cooling step of Ru solidified by cooling in an instant.

また、上記チタン酸バリウム粉末の製法では、前記加熱工程として、前記複合粒子を、温度が上昇する方向に変化する温度勾配を有し最高温度が1000℃以上に設定された空間を、前記複合粒子の周囲の温度が1000℃/sec以上で変化するように通過させるとともに、前記冷却工程として、前記複合粒子を、前記最高温度が1000℃以上に設定された空間から温度が低下する方向に変化する温度勾配を有する空間を、前記複合粒子の周囲の温度が1000℃/sec以上で変化するように通過させる。また、被膜成分として、希土類元素の酸化物粉末を用いること、前記被膜成分として、平均粒子径が10〜20nmの粒子を用いることが望ましい。
Further, in the method for producing the barium titanate powder, in the heating step, the composite particle is a space having a temperature gradient that changes in a direction in which the temperature rises and a maximum temperature set to 1000 ° C. or higher. with passing as the ambient temperature changes at 1000 ° C. / sec or more, the a cooling step, wherein the composite particles, the temperature from the maximum temperature is set to more than 1000 ° C. space is changed in the direction to decrease a space having a temperature gradient, the temperature of the periphery of the composite particles Ru passed to vary at 1000 ° C. / sec or higher. Further, as a film component, using an oxide powder of a rare earth element, as the coating component, the average particle diameter is preferably used particles: 10 to 20 nm.

次に、本発明の誘電体磁器は、上記のチタン酸バリウム粉末を成形し、焼成して得られることを特徴とする。   Next, the dielectric ceramic of the present invention is obtained by molding and firing the barium titanate powder.

本発明のチタン酸バリウム粉末は、上述のように、純度が高く、微粒かつ、粒径のばらつきが小さく、X線回折パターンにおいて正方晶性の高いチタン酸バリウム粉末である。このようなチタン酸バリウム粉末によれば、平均粒径が100nm以下の微粒であっても高誘電率を得ることができる。   As described above, the barium titanate powder of the present invention is a barium titanate powder having high purity, fine particles, small variation in particle size, and high tetragonal crystallinity in the X-ray diffraction pattern. According to such a barium titanate powder, a high dielectric constant can be obtained even with fine particles having an average particle size of 100 nm or less.

また本発明のチタン酸バリウム粉末の製法はバリウムおよびチタンを含む溶液に超音波を与えて霧状体とし、この霧状体を高温雰囲気中に導入してチタン酸バリウム粉末の前駆体を調製する製法であるため、得られるチタン酸バリウム粉末の粒子サイズが、大気中で浮遊するほどの微細な大きさとなり、微粒のチタン酸バリウム粉末を容易に得ることができる。   Further, in the method for producing barium titanate powder of the present invention, ultrasonic waves are applied to a solution containing barium and titanium to form a mist, and the mist is introduced into a high temperature atmosphere to prepare a precursor of barium titanate powder. Since it is a manufacturing method, the particle | grain size of the barium titanate powder obtained becomes micro size so that it floats in air | atmosphere, and it can obtain a fine barium titanate powder easily.

次に、本発明の製法では微粒の状態で得られたチタン酸バリウム粉末の前駆体を、気体中で分散した状態で瞬時に加熱し(溶融させ)冷却する(固化させる)工程を通過させて加熱するため、加熱されたチタン酸バリウム粉末は結晶性が高まり、微粒であっても正方晶性の高いものとなる。
Next, in the production method of the present invention, the precursor of the barium titanate powder obtained in a fine particle state is instantaneously heated (melted) and cooled (solidified ) while being dispersed in a gas, and then passed. Since the heating is performed, the heated barium titanate powder has high crystallinity, and even if it is a fine particle, it becomes highly tetragonal.

しかも、本発明の製法は気体中で分散した状態で瞬時に加熱し(溶融させ)冷却する(固化させる)工程であるために、チタン酸バリウム粉末同士が固まりの状態で加熱されることがないため粒成長が抑制され微粒化が容易となる。
Moreover, since the production method of the present invention is a step of instantaneously heating (melting) and cooling (solidifying ) in a dispersed state in the gas, the barium titanate powders are not heated in a solid state. Therefore, grain growth is suppressed and atomization is facilitated.

そして、このような製法により得られたチタン酸バリウム粉末は粒子の正方晶性が高いことから、高誘電率の誘電体磁器を容易に得ることが可能となり、高容量かつ高絶縁性の積層セラミックコンデンサに好適なものとなる。   Since the barium titanate powder obtained by such a manufacturing method has a high tetragonal nature of the particles, it is possible to easily obtain a dielectric ceramic having a high dielectric constant, and a high-capacity and high-insulation multilayer ceramic. It is suitable for a capacitor.

本発明のチタン酸バリウム粉末は純度が99%以上であることを特徴とするものであり、特に、99.1%以上の純度を有することが望ましいものである。ここでの純度はバリウムとチタンを酸化物として表したときの含有量である。   The barium titanate powder of the present invention is characterized by having a purity of 99% or more, and particularly preferably has a purity of 99.1% or more. The purity here is the content when barium and titanium are expressed as oxides.

チタン酸バリウム粉末の純度が99%以上であれば、不純物量が少なくチタン酸バリウムへの固溶量が低減されるために、ペロブスカイト型結晶構造の立方晶化が抑制され、正方晶が維持されやすいという利点がある。   If the purity of the barium titanate powder is 99% or more, the amount of impurities is small and the amount of solid solution in barium titanate is reduced, so that the cubic crystallization of the perovskite crystal structure is suppressed and the tetragonal crystal is maintained. There is an advantage that it is easy.

一方、純度が99%より低い場合にはチタン酸バリウム粉末の正方晶性が低下する。   On the other hand, when the purity is lower than 99%, the tetragonality of the barium titanate powder is lowered.

次に、本発明のチタン酸バリウム粉末は、平均粒径が35〜100nmであり、粒径の変動係数を標準偏差/平均粒径として表したときに、前記粒径の変動係数が40%以下であることを特徴とする。   Next, the barium titanate powder of the present invention has an average particle size of 35 to 100 nm, and when the variation coefficient of the particle size is expressed as standard deviation / average particle size, the variation coefficient of the particle size is 40% or less. It is characterized by being.

チタン酸バリウム粉末の平均粒径が35nm以上であると、このチタン酸バリウム粉末がコアシェル構造となる場合にコア部の割合が大きくなり、正方晶を示す割合が増すことから微粒であっても高い比誘電率を得ることが可能となる。   When the barium titanate powder has an average particle size of 35 nm or more, the proportion of the core portion increases when the barium titanate powder has a core-shell structure, and the proportion of tetragonal crystals increases. It becomes possible to obtain a relative dielectric constant.

一方、平均粒径が100nm以下であると、例えば、積層セラミックコンデンサの誘電体層として薄層化に好適なものとなり、誘電体層中において厚み方向に多くの粒界を形成できるため高絶縁性となる。   On the other hand, when the average particle size is 100 nm or less, for example, the dielectric layer of the multilayer ceramic capacitor is suitable for thinning, and since many grain boundaries can be formed in the thickness direction in the dielectric layer, high insulating properties are achieved. It becomes.

一方、チタン酸バリウム粉末の平均粒径が35nmよりも小さい場合には、チタン酸バリウム粉末に含まれる正方晶の割合が少ないために高誘電率を得ることが困難となる。   On the other hand, when the average particle diameter of the barium titanate powder is smaller than 35 nm, it is difficult to obtain a high dielectric constant because the ratio of tetragonal crystals contained in the barium titanate powder is small.

また、チタン酸バリウム粉末の平均粒径が100nmよりも大きいものは、このチタン酸バリウム粉末を積層セラミックコンデンサに用いる場合に、誘電体層の薄層化が困難となり、また、誘電体層中の厚み方向の結晶粒子の数が少なくなり、そのため誘電体層1層あたりの粒界数が減ることから絶縁性が低下する。   In addition, when the barium titanate powder has an average particle size larger than 100 nm, it is difficult to reduce the thickness of the dielectric layer when this barium titanate powder is used in a multilayer ceramic capacitor. The number of crystal grains in the thickness direction is reduced, and therefore the number of grain boundaries per dielectric layer is reduced, so that the insulating property is lowered.

なお、本発明のチタン酸バリウム粉末を用いて作製した焼結体における結晶粒子の平均粒径は20〜60nm、特に、35〜48μmであることが望ましい。   In addition, it is desirable that the average particle diameter of the crystal particles in the sintered body produced using the barium titanate powder of the present invention is 20 to 60 nm, particularly 35 to 48 μm.

また、本発明のチタン酸バリウム粉末は粉末の粒径の変動係数(標準偏差/平均粒径×100(%))が40%以下であり、粒径ばらつきの小さい粉末である。チタン酸バリウム粉末の粒径の変動係数が40%以下であると、焼結後の誘電体層中の結晶粒子の粒径の変動係数を61%以下とすることが可能となり積層セラミックコンデンサなどに適用した場合に特性の安定化が容易となる。   Further, the barium titanate powder of the present invention is a powder having a variation coefficient (standard deviation / average particle diameter × 100 (%)) of the particle diameter of the powder of 40% or less and small particle diameter variation. When the variation coefficient of the particle size of the barium titanate powder is 40% or less, the variation coefficient of the particle size of the crystal particles in the sintered dielectric layer can be reduced to 61% or less. When applied, the characteristics can be easily stabilized.

図1は、本発明のチタン酸バリウム粉末のX線回折パターンの模式図である。図1は2θ=44〜46°におけるX線回折パターンである。2θ=44.9°付近のピークがチタン酸バリウムのX線回折パターンにおける(002)面のピークであり、45.4°付近のピークは(200)のピークである。   FIG. 1 is a schematic diagram of an X-ray diffraction pattern of the barium titanate powder of the present invention. FIG. 1 is an X-ray diffraction pattern at 2θ = 44 to 46 °. The peak near 2θ = 44.9 ° is the (002) plane peak in the X-ray diffraction pattern of barium titanate, and the peak near 45.4 ° is the (200) peak.

本発明のチタン酸バリウム粉末はチタン酸バリウムのX線回折パターンの(200)面を100としたときに、X線回折パターンにおける(002)面が30%以上であることを特徴とする。   The barium titanate powder of the present invention is characterized in that when the (200) plane of the X-ray diffraction pattern of barium titanate is 100, the (002) plane in the X-ray diffraction pattern is 30% or more.

つまり、本発明のチタン酸バリウム粉末は、図1から明らかなように、X線回折パターンにおけるピークが(200)面と(002)面の2つのピークに分離しており、しかも上述のように、X線回折パターンの(200)面のピークを100としたときに、X線回折パターンにおける(002)面のピーク強度が30%以上であることから、上記の平均粒径を有し微粒であっても正方晶性が高いものである。この場合、X線回折パターンにおける(200)面の回折強度を100としたときに、X線回折パターンにおける回折強度(002)が50%以上であることがより望ましい。   That is, in the barium titanate powder of the present invention, as is clear from FIG. 1, the peak in the X-ray diffraction pattern is separated into two peaks of (200) plane and (002) plane, and as described above. When the peak of the (200) plane of the X-ray diffraction pattern is 100, the peak intensity of the (002) plane in the X-ray diffraction pattern is 30% or more. Even if it exists, it has a high tetragonality. In this case, the diffraction intensity (002) in the X-ray diffraction pattern is more preferably 50% or more, where the diffraction intensity of the (200) plane in the X-ray diffraction pattern is 100.

一方、X線回折パターンにおける(200)面の回折強度を100としたときに、X線回折パターンにおける(002)面の回折強度が30%よりも小さい場合には、正方晶性が低いために高誘電率は得られない。X線回折パターンにおける上記指数面の回折強度はベースラインから各ピークトップまでの垂直方向の高さの比として表される。   On the other hand, when the diffraction intensity of the (002) plane in the X-ray diffraction pattern is less than 30% when the diffraction intensity of the (200) plane in the X-ray diffraction pattern is 100, the tetragonal nature is low. A high dielectric constant cannot be obtained. The index plane diffraction intensity in the X-ray diffraction pattern is expressed as a ratio of the height in the vertical direction from the base line to each peak top.

また、本発明のチタン酸バリウム粉末は、X線回折パターンにおける(002)面のピークのベースラインに対する低角度側に向けた仰角が38°以上であるとチタン酸バリウム粉末の平均粒径が60nm以下であっても、焼結後の誘電体磁器の比誘電率を1500以上にできるという利点がある。
Further, the barium titanate powder of the present invention, elevation toward lower angle side with respect to the base line of the peak of the X-ray diffraction pattern (002) plane is an average particle diameter of the barium titanate powder If it is 3 8 ° or more Even if it is 60 nm or less, there is an advantage that the dielectric constant of the sintered dielectric ceramic can be 1500 or more.

また、本発明のチタン酸バリウム粉末は、バリウムとチタンの原子比(Ba/Ti)は0.997〜1.005の範囲であることが望ましい。(Ba/Ti)が0.997〜1.005の範囲であると、正方晶を示すペロブスカイト型構造を有する均質な誘電体粒子を形成できるという利点がある。   The barium titanate powder of the present invention preferably has an atomic ratio (Ba / Ti) of barium to titanium in the range of 0.997 to 1.005. When (Ba / Ti) is in the range of 0.997 to 1.005, there is an advantage that homogeneous dielectric particles having a perovskite structure showing tetragonal crystals can be formed.

次に、本発明の誘電体原料粉末の製法について説明する。図2は、本発明のチタン酸バリウム粉末の前駆体を調製するための装置の模式図である。まず、バリウムおよびチタンを含む溶液を調製する。   Next, a method for producing the dielectric material powder of the present invention will be described. FIG. 2 is a schematic view of an apparatus for preparing a precursor of barium titanate powder of the present invention. First, a solution containing barium and titanium is prepared.

バリウム源としては酢酸バリウム、硝酸バリウムおよび塩化バリウムのうちのいずれか1種であれば、水や、水と有機溶媒との混合溶媒などに対して溶解性が高いという点で好ましく、特に、加熱分解時に有毒ガスの発生が無いという理由から酢酸バリウムがより望ましい。   As the barium source, any one of barium acetate, barium nitrate, and barium chloride is preferable in that it has high solubility in water, a mixed solvent of water and an organic solvent, and particularly, heating. Barium acetate is more desirable because there is no generation of toxic gases during decomposition.

一方、チタン源としては、これも水や、水と有機溶媒との混合溶媒などに対して溶解性が高いという点で、4塩化チタンやチタンのアルコキシドを好適に用いることができる。   On the other hand, as the titanium source, titanium tetrachloride or an alkoxide of titanium can be suitably used because it is highly soluble in water or a mixed solvent of water and an organic solvent.

この場合、用いる原料は得られるチタン酸バリウム粉末を高純度化するという点で99%以上であることが望ましい。 In this case, the raw material to be used is desirably 99% or more from the viewpoint of purifying the obtained barium titanate powder.

なお、溶液中におけるバリウムおよびチタンの濃度は得ようとするチタン酸バリウム粉末のサイズに応じて適宜調整される。これらの濃度は溶液濃度を低下させて微粒化を図るという理由から0.1モル/L以下が望ましい。なお、溶液濃度が0.01モル/Lより薄い場合には、前駆体5が薄片化してしまい中実球が得にくくなるおそれがある。   The concentrations of barium and titanium in the solution are appropriately adjusted according to the size of the barium titanate powder to be obtained. These concentrations are preferably 0.1 mol / L or less because the solution concentration is lowered to achieve atomization. If the solution concentration is thinner than 0.01 mol / L, the precursor 5 may be thinned and it may be difficult to obtain a solid sphere.

次に、バリウムおよびチタンを含む溶液に超音波振動を与えつつ、この溶液にキャリアガスを送り、バリウムおよびチタンを含む溶液を霧状にする。   Next, while applying ultrasonic vibration to the solution containing barium and titanium, a carrier gas is sent to the solution to make the solution containing barium and titanium mist.

超音波の出力は得ようとする霧状体のサイズおよび数量に応じて適宜調整される。   The output of the ultrasonic wave is appropriately adjusted according to the size and quantity of the mist to be obtained.

次に、霧状にした溶液をバーナーなどで形成された雰囲気である高温雰囲気中に導入して、チタン酸バリウム粉末の前駆体を調製する。この場合、霧状体の入った容器と高温雰囲気発生装置との間の導入管を減圧にし、容器から高温雰囲気発生装置に向けて気流の流れをつくり、これにより霧状にされた溶液が高温雰囲気の発生装置に到達するようにする。   Next, the atomized solution is introduced into a high-temperature atmosphere that is an atmosphere formed by a burner or the like to prepare a precursor of barium titanate powder. In this case, the introduction tube between the container containing the mist and the high-temperature atmosphere generator is depressurized to create an air flow from the container to the high-temperature atmosphere generator, and the mist-like solution is heated to a high temperature. Reach the atmosphere generator.

そして、高温雰囲気発生装置の高温雰囲気中に到達した霧状の溶液は瞬時に溶媒が蒸発し、金属酸化物を含む前駆体に変化する。このようにして得られた金属酸化物を含む前駆体がチタン酸バリウム粉末の前駆体(以下、前駆体という。)となる。   And the solvent of the mist-like solution which reached | attained in the high temperature atmosphere of a high temperature atmosphere generator instantaneously evaporates, and changes to the precursor containing a metal oxide. The precursor containing the metal oxide thus obtained becomes a precursor of barium titanate powder (hereinafter referred to as precursor).

次に、前駆体を、瞬時に加熱して溶融させる加熱工程と、瞬時に冷却して固化させる冷却工程をつくることのできる加熱炉に導入する。
Then introduced precursor, a heating process of Ru melted by heating instantaneously, in a heating furnace which can make a cooling step of Ru solidified by cooling in an instant.

図3は、本発明のチタン酸バリウム粉末を作製するための加熱炉の断面模式図である。用いる加熱炉は、炉本体11の上部に原料投入フィーダ13が、一方、炉本体11の下部に粉末回収部15が備えられており、さらに、回収部15には炉心管17内の気流の流れ(層流)をつくるための吸引装置21が備えられている。炉本体11は炉心管17の周囲に加熱部19が設けられている。   FIG. 3 is a schematic sectional view of a heating furnace for producing the barium titanate powder of the present invention. The heating furnace to be used is provided with a raw material charging feeder 13 at the upper part of the furnace main body 11, while a powder recovery part 15 is provided at the lower part of the furnace main body 11. A suction device 21 for producing (laminar flow) is provided. The furnace body 11 is provided with a heating unit 19 around the furnace core tube 17.

そして、加熱炉は原料投入フィーダ13から炉本体11を通じて粉末回収部15に至る経路(矢印)の方向に向けて吸引したガスによって、被加熱粉体である前駆体5を含む気体の流れが形成される。また、炉本体11には前駆体5を含む気体の流れが炉心管17の長さ方向の中央部に、高温に設定された温度領域の空間23が設けられており、本発明においては、上述の前駆体5を瞬時に加熱し、溶融させて反応させる加熱工程と、加熱した前記前駆体を瞬時に冷却して固化させる冷却工程とを有することを特徴とする。
In the heating furnace, a gas flow including the precursor 5 that is the powder to be heated is formed by the gas sucked in the direction of the path (arrow) from the raw material charging feeder 13 through the furnace body 11 to the powder recovery unit 15. Is done. Further, the furnace body 11 is provided with a space 23 in a temperature region where the flow of the gas containing the precursor 5 is set to a high temperature at the center of the length direction of the furnace core tube 17. The precursor 5 is instantaneously heated, melted and reacted, and the heated precursor is cooled immediately and solidified by cooling.

そして、本発明における加熱工程は温度を900〜1200℃に設定することを特徴とする。温度が900℃以上であると、チタン酸バリウムの前駆体の分解を高めて高純度のチタン酸バリウム粉末が得られるという利点がある。   And the heating process in this invention sets temperature to 900-1200 degreeC, It is characterized by the above-mentioned. When the temperature is 900 ° C. or higher, there is an advantage that high-purity barium titanate powder can be obtained by increasing the decomposition of the precursor of barium titanate.

一方、加熱工程の温度が1200℃以下であると、合成されるチタン酸バリウム粉末の粒成長を抑制して平均粒径の小さいチタン酸バリウム粉末が得られるという利点がある。   On the other hand, when the temperature of the heating step is 1200 ° C. or lower, there is an advantage that the barium titanate powder having a small average particle diameter can be obtained by suppressing the grain growth of the synthesized barium titanate powder.

これに対して、加熱工程の温度が900℃よりも低いと、得られるチタン酸バリウム粉末の純度が低くなり、正方晶性の低いチタン酸バリウム粉末しか得られない。   On the other hand, when the temperature of the heating step is lower than 900 ° C., the purity of the obtained barium titanate powder is lowered, and only barium titanate powder having a low tetragonality can be obtained.

一方、加熱工程の温度が1200℃よりも高いと、合成したチタン酸バリウム粉末の粒径が大きくなる恐れがある。   On the other hand, when the temperature of the heating step is higher than 1200 ° C., the particle size of the synthesized barium titanate powder may be increased.

前駆体5を温度が上昇する方向に変化する温度勾配を有し最高温度が1000℃以上に設定された空間23を、このチタン酸バリウム粉末の前駆体5の周囲の温度が1000℃/sec以上で変化するように通過させる。
The temperature around the precursor 5 of the barium titanate powder 5 is 1000 ° C./sec or more in the space 23 in which the temperature of the precursor 5 changes in the direction of increasing temperature and the maximum temperature is set to 1000 ° C. or higher. in Ru passed to vary.

また、上記の加熱工程に続く冷却工程は前駆体5を最高温度が1000℃以上に設定された空間23から温度が低下する方向に変化する温度勾配を有する空間24を、このチタン酸バリウム粉末の前駆体5の周囲の温度が1000℃/sec以上で変化するように通過させる。
In addition, the cooling step subsequent to the heating step described above is performed on a space 24 having a temperature gradient in which the precursor 5 changes in a direction in which the temperature decreases from the space 23 where the maximum temperature is set to 1000 ° C. or higher. temperature around the precursor 5 Ru passed to vary at 1000 ° C. / sec or higher.

本発明では、チタン酸バリウム粉末の平均粒子径のばらつき(CV)を小さくするという点で、特に1100℃以上1250℃以下が好ましい。加熱炉の最高温度が1000℃以上であると、チタン酸バリウム粉末の結晶性が高まり、正方晶性の割合が多くなるという利点がある。また、上述のような瞬時の加熱冷却はチタン酸バリウム粉末の表面の非晶質化を抑制でき、これにより正方晶性を高められる。   In this invention, 1100 degreeC or more and 1250 degrees C or less are especially preferable at the point of making the dispersion | variation (CV) of the average particle diameter of barium titanate powder small. When the maximum temperature of the heating furnace is 1000 ° C. or higher, there is an advantage that the crystallinity of the barium titanate powder is increased and the ratio of tetragonality is increased. Moreover, the instantaneous heating and cooling as described above can suppress the amorphization of the surface of the barium titanate powder, thereby increasing the tetragonality.

上述の加熱工程および冷却工程の条件はチタン酸バリウム粉末の前駆体を含む気体の流れの速度と、加熱炉における炉心管11の上下端の温度と炉心管11の最高温度を示す位置との間の距離とから求められる。   The conditions of the heating process and the cooling process described above are between the flow rate of the gas containing the precursor of the barium titanate powder, the temperature of the upper and lower ends of the core tube 11 in the heating furnace, and the position indicating the maximum temperature of the core tube 11. It is calculated from the distance.

つまり、加熱炉の炉心管17の上端部と、その長さ方向の中央部の位置における最高温度との間、および中央部付近の位置における最高温度と炉心管17の下端部との間を通過する加熱された気体の速度から見積もられる。   That is, it passes between the upper end portion of the core tube 17 of the heating furnace and the maximum temperature at the central position in the length direction, and between the maximum temperature at the position near the central portion and the lower end portion of the core tube 17. Estimated from the velocity of the heated gas.

なお、本発明の製法においては加熱炉の炉心管17の下端部側から吸引して層流を形成しているために炉心管17を境に上端部側と下端部側とはチタン酸バリウム粉末の前駆体5を通過させる周囲の温度変化はほぼ同じになる。   In the manufacturing method of the present invention, since a laminar flow is formed by suction from the lower end side of the core tube 17 of the heating furnace, the upper end side and the lower end side are separated from the core tube 17 as barium titanate powder. The ambient temperature change through which the precursor 5 is passed is almost the same.

さらに、加熱された前駆体5の凝集を抑制し、得られるチタン酸バリウム粉末の粒径の変動係数を低減するという理由から、本発明では以下のような温度変化を有する環境に設定することが望ましい。   Furthermore, in order to suppress the aggregation of the heated precursor 5 and reduce the coefficient of variation of the particle diameter of the obtained barium titanate powder, the present invention can be set to an environment having the following temperature changes. desirable.

つまり、本発明では前駆体5を構成しているバリウムの酸化物およびチタンの酸化物を瞬時に加熱して溶融させる加熱工程において、前駆体5を通過させる周囲の温度変化が1000℃/sec以上であり、特に、1100℃/sec以上が好ましい。
That is, in the present invention, in the heating step in which the barium oxide and titanium oxide constituting the precursor 5 are instantaneously heated and melted, the ambient temperature change through which the precursor 5 passes is 1000 ° C./sec or more. In particular, 1100 ° C./sec or more is preferable.

また、上記の加熱工程の後の前駆体5を瞬時に固化させる冷却工程においても、加熱工程と同様に、前駆体5を通過させる周囲の温度変化が1000℃/sec以上であり、特に、1100℃/sec以上が好ましい。前駆体5を通過させる周囲の温度変化が1100℃/sec以上であると、チタン酸バリウム粉末が結晶化しやすいという利点がある。 Also in the cooling step of solidifying the precursor 5 after the heating step instantaneously, as in the heating step, the ambient temperature change passing the precursor 5 is at 1000 ° C. / sec or more, in particular, 1100 C / sec or more is preferable. If the ambient temperature change through which the precursor 5 passes is 1100 ° C./sec or more, there is an advantage that the barium titanate powder is easily crystallized.

一方、加熱工程および冷却工程において、前駆体5を通過させる条件(温度変化)が2600℃/sec以下ではチタン酸バリウム粉末の非晶質化を抑制できる。   On the other hand, in the heating step and the cooling step, the amorphous state of the barium titanate powder can be suppressed when the condition (temperature change) for allowing the precursor 5 to pass is 2600 ° C./sec or less.

なお、本発明では炉心管17の下端部側から空気を吸引する方法であるために加熱工程および冷却工程においてチタン酸バリウム粉末の前駆体を通過させる条件(温度変化)は同じである。   In the present invention, since air is sucked from the lower end side of the core tube 17, the conditions (temperature change) for allowing the precursor of the barium titanate powder to pass in the heating step and the cooling step are the same.

これに対して、自然落下のように吸引操作を行わずにチタン酸バリウム粉末を加熱および冷却した場合にはチタン酸バリウム粉末が加熱炉の炉心管11の中で落下中に凝集して粗大な粒子が形成されてしまう。   On the other hand, when the barium titanate powder is heated and cooled without performing a suction operation like natural fall, the barium titanate powder aggregates during the fall in the core tube 11 of the heating furnace and is coarse. Particles are formed.

なお、加熱工程および冷却工程において、前駆体5を通過させる条件(温度勾配)を上記のように設定でき、本発明のように、チタン酸バリウム粉末の結晶性を高めるという点で、炉心管17の長さは3m以上、特に、4m以上が好ましい。   In the heating step and the cooling step, the condition (temperature gradient) for allowing the precursor 5 to pass can be set as described above, and the core tube 17 is improved in that the crystallinity of the barium titanate powder is increased as in the present invention. Is preferably 3 m or longer, particularly preferably 4 m or longer.

なお、本発明の製法はチタン酸バリウム粉末以外の金属酸化物や複合酸化物のセラミック粉末を形成する手法として適用できることはいうまでもなく、例えば、チタンジルコン酸鉛、アルミナ、ジルコニア、コーディエライト、ムライト、スピネル等のセラミック粉末や種々のガラス粉末等にも適用可能である。   In addition, it cannot be overemphasized that the manufacturing method of this invention can be applied as a method of forming ceramic powder of metal oxides and composite oxides other than barium titanate powder, for example, lead titanium zirconate, alumina, zirconia, cordierite. It can also be applied to ceramic powders such as mullite and spinel, and various glass powders.

本発明の製法は、従来より公知の製法である、チタン酸バリウム粉末の前駆体5(例えば、シュウ酸塩や共沈法)を焼成炉を用いて、セラミックス製の容器の中で仮焼する方法に比較して、前駆体5が気体中で分散した状態で加熱されるために、凝集が少なく、このため微粒の粉末が得られやすい。   In the production method of the present invention, a precursor 5 of barium titanate powder (for example, oxalate or coprecipitation method), which is a conventionally known production method, is calcined in a ceramic container using a firing furnace. Compared with the method, since the precursor 5 is heated in a state of being dispersed in the gas, there is little aggregation, and therefore a fine powder can be easily obtained.

つまり、上記シュウ酸塩や共沈法などから得られる従来のチタン酸バリウム粉末の前駆体を、焼成炉を用いて、セラミックス製の容器の中で仮焼する方法では、粉末自体の凝集や加熱時の拡散により、チタン酸バリウム粉末の粒成長が起こりやすく、微粒かつ結晶性の高いチタン酸バリウム粉末は得られない。   That is, in the method of calcining the precursor of the conventional barium titanate powder obtained from the oxalate or coprecipitation method in a ceramic container using a firing furnace, the powder itself is aggregated or heated. Due to the diffusion of the time, grain growth of the barium titanate powder is likely to occur, and a fine grained and highly crystalline barium titanate powder cannot be obtained.

また、上記本発明の製法に比較して、最高温度が、例えば、1000℃よりも低温、特に、500℃程度の温度で処理を行う仮焼の方法では、チタン酸バリウムの前駆体の分解反応を促進し、かつチタン酸バリウム粉末の結晶化度を高められない。   Further, in the calcining method in which the treatment is performed at a maximum temperature lower than 1000 ° C., in particular, a temperature of about 500 ° C., for example, compared with the production method of the present invention, the decomposition reaction of the barium titanate precursor And the crystallinity of the barium titanate powder cannot be increased.

次に、本発明のチタン酸バリウム粉末を用いて得られる誘電体磁器、ならびに、この誘電体磁器によって形成される積層セラミックコンデンサについて説明する。   Next, a dielectric ceramic obtained by using the barium titanate powder of the present invention and a multilayer ceramic capacitor formed by the dielectric ceramic will be described.

本発明のチタン酸バリウム粉末を用いて得られる誘電体磁器は、上記のチタン酸バリウム粉末を成形し、焼成して得られることを特徴とする。そして、本発明の積層セラミックコンデンサは、誘電体層と電極層とが積層されており、この誘電体層が、本発明のチタン酸バリウム系粉末の焼結体である。この積層セラミックコンデンサは、例えば、以下のように製造することができる。   A dielectric ceramic obtained using the barium titanate powder of the present invention is obtained by molding and firing the barium titanate powder. In the multilayer ceramic capacitor of the present invention, a dielectric layer and an electrode layer are laminated, and this dielectric layer is a sintered body of the barium titanate-based powder of the present invention. This multilayer ceramic capacitor can be manufactured, for example, as follows.

まず、本発明のチタン酸バリウム粉末をMg、希土類元素およびMnなどの各種金属酸化物粉末や焼結助剤であるガラス成分とともに樹脂および必要に応じて溶媒と混合してスラリを調製する。焼結助剤としては、例えば、SiO−CaO−B系ガラスが好適である。樹脂はポリビニルブチラール、ポリビニルアルコールなどを使用することができ、溶媒としては、例えば、水、アルコール、酢酸ブチル、酢酸エチルなどを使用することができる。 First, a slurry is prepared by mixing the barium titanate powder of the present invention together with various metal oxide powders such as Mg, rare earth elements and Mn, and a glass component as a sintering aid with a resin and, if necessary, a solvent. As the sintering aid, for example, SiO 2 —CaO—B 2 O 3 based glass is suitable. As the resin, polyvinyl butyral, polyvinyl alcohol, or the like can be used. As the solvent, for example, water, alcohol, butyl acetate, ethyl acetate, or the like can be used.

続いて、前記スラリをシート状に成形し誘電体グリーンシートを作製する。成形方法は特に限定するものではないが、例えば、ドクターブレード法などを採用することができる。次に、誘電体グリーンシートと電極パターンとを積層して積層体を得る。電極パターンとしては、例えば、銅、ニッケルまたはコバルトなどの卑金属粉末に、樹脂および溶媒を混合してなる導体ペーストを用いることができる。なお、誘電体グリーンシートおよび電極パターンの積層数は、特に限定するものではなく、所望の静電容量などに応じて適宜設定することができる。   Subsequently, the slurry is formed into a sheet shape to produce a dielectric green sheet. Although a shaping | molding method is not specifically limited, For example, a doctor blade method etc. are employable. Next, a dielectric green sheet and an electrode pattern are laminated to obtain a laminate. As the electrode pattern, for example, a conductive paste obtained by mixing a resin and a solvent with a base metal powder such as copper, nickel, or cobalt can be used. The number of laminated dielectric green sheets and electrode patterns is not particularly limited, and can be set as appropriate according to the desired capacitance.

次に、必要に応じて脱バインダ処理などを実施した後、この積層体を焼成し、さらに、焼成した積層体に外部電極などが適宜形成されて積層セラミックコンデンサが得られる。   Next, after removing the binder as necessary, this laminated body is fired, and further, external electrodes and the like are appropriately formed on the fired laminated body to obtain a multilayer ceramic capacitor.

焼成温度は、焼結助剤の種類および添加量、ならびに用いる誘電体原料粉末の粒子径に応じて適宜設定することができるが、例えば1100〜1300℃、好ましくは1100〜1250℃である。また、焼成雰囲気は、電極層の酸化を抑制するため、非酸化性雰囲気とすることが好ましい。 The firing temperature can be appropriately set according to the type and amount of the sintering aid and the particle diameter of the dielectric raw material powder to be used, and is, for example, 1100 to 1300 ° C, preferably 1100 to 1250 ° C. The firing atmosphere is preferably a non-oxidizing atmosphere in order to suppress oxidation of the electrode layer.

まず、表1に示すバリウムおよびチタンの混合溶液を準備した。用いた原料はいずれも純度99.2%であった。次に、この混合溶液を図1に示した高温雰囲気発生装置を用いてチタン酸バリウム粉末の前駆体を調製した。   First, a mixed solution of barium and titanium shown in Table 1 was prepared. All the raw materials used had a purity of 99.2%. Next, a precursor of barium titanate powder was prepared from this mixed solution using the high-temperature atmosphere generator shown in FIG.

次に、図2の加熱炉を用いて、表1の条件(温度、吸引力(層流)、昇温速度)にて熱処理を行い、チタン酸バリウム粉末を調製した。温度は加熱炉の長さ方向中央部の炉内の温度とした。昇温速度は以下のように求めた。つまり、本発明のチタン酸バリウム粉末の製法において調製される層流は吸引ポンプを用いて大気を排出することによって調製した。この場合、炉心管の直径は75mm、長さは5m、長さ方向の中央部が最高温度の領域であり、炉心管の上端は50℃であった。複合粒子を通過させる周囲の温度変化は炉心管の上端の位置から中央部までの2.5mの位置に達する気流の時間から求めた。炉心管中央部付近の最高温度が1250℃であると、その温度差は1200℃、吸引量10L/minの場合の落下速度が5mあたり2秒であるので、加熱工程および冷却工程におけるチタン酸バリウム粉末の前駆体を通過させる周囲の温度変化は1200/1=1200℃/secとなる。この場合、炉心管の下端部側から空気を吸引する方法であるために加熱工程および冷却工程におけるチタン酸バリウム粉末の前駆体を通過させる周囲の温度変化は同じとした。炉心管の最高温度が800℃未満では層流中の複合粒子の落下速度は3sec、800℃以上では2秒である。なお、吸引しないで自然落下させた場合、高さ5mの炉心管の上端から回収部までの到達時間は10秒であったが、この場合、複合粒子が凝集し、焼結して直径が10μm以上の大きさの凝集体となった。   Next, using the heating furnace of FIG. 2, heat treatment was performed under the conditions shown in Table 1 (temperature, suction force (laminar flow), temperature increase rate) to prepare barium titanate powder. The temperature was the temperature in the furnace at the center in the length direction of the heating furnace. The rate of temperature increase was determined as follows. That is, the laminar flow prepared in the method for producing barium titanate powder of the present invention was prepared by discharging the atmosphere using a suction pump. In this case, the diameter of the core tube was 75 mm, the length was 5 m, the central portion in the length direction was the region of the highest temperature, and the upper end of the core tube was 50 ° C. The ambient temperature change through which the composite particles pass was determined from the time of the airflow reaching the position of 2.5 m from the upper end position of the core tube to the center. When the maximum temperature near the center of the core tube is 1250 ° C., the temperature difference is 1200 ° C., and the drop rate is 2 seconds per 5 m when the suction amount is 10 L / min. The ambient temperature change through which the powder precursor passes is 1200/1 = 1200 ° C./sec. In this case, since the air is sucked from the lower end side of the core tube, the ambient temperature change in which the barium titanate powder precursor is passed in the heating step and the cooling step is the same. When the maximum temperature of the core tube is less than 800 ° C., the dropping speed of the composite particles in the laminar flow is 3 seconds, and when it is 800 ° C. or more, it is 2 seconds. In addition, when it was allowed to fall naturally without suction, the arrival time from the upper end of the 5 m high core tube to the recovery part was 10 seconds. In this case, the composite particles agglomerated and sintered to have a diameter of 10 μm. Aggregates of the above size were obtained.

次に、得られたチタン酸バリウム粉末をイオン交換水を用いて洗浄した。次に、その洗浄後のチタン酸バリウム粉末について平均粒径と粒径の変動係数(標準偏差/平均粒径×100(%))を求めた。また、同チタン酸バリウム粉末について結晶構造をX線回折により評価した。   Next, the obtained barium titanate powder was washed with ion exchange water. Next, the average particle diameter and the coefficient of variation of the particle diameter (standard deviation / average particle diameter × 100 (%)) were determined for the washed barium titanate powder. Further, the crystal structure of the barium titanate powder was evaluated by X-ray diffraction.

また、同チタン酸バリウム粉末を用いて直径12mm、厚み1mmのペレット状の成形体を作製し、1100℃、2時間の条件にて焼成を行った。次に、得られた焼結体の各試料について結晶粒子の平均粒径と粒径の変動係数を測定した。また、この焼結体試料の両主面にIn−Gaの金属を塗布して、静電容量を測定し、試料の厚みと表面積から比誘電率を求めた。試料数は各10個とした。   Moreover, the pellet-shaped molded object of diameter 12mm and thickness 1mm was produced using the barium titanate powder, and it baked on conditions of 1100 degreeC and 2 hours. Next, the average particle diameter of the crystal particles and the coefficient of variation of the particle diameter were measured for each sample of the obtained sintered body. In addition, In—Ga metal was applied to both main surfaces of the sintered body sample, the capacitance was measured, and the relative dielectric constant was determined from the thickness and surface area of the sample. The number of samples was 10 each.

チタン酸バリウム粉末の平均粒径および粒径の変動係数は得られたチタン酸バリウム粉末を走査型電子顕微鏡により写真撮影し、この写真に映し出されたチタン酸バリウム粉末の輪郭を画像処理し、各粒子を円と見立ててその直径を求め、平均化して求め、また粒径の変動係数を求めた。   The average particle size and the coefficient of variation of the particle size of the barium titanate powder were photographed with a scanning electron microscope, and the outline of the barium titanate powder projected in this photograph was image-processed. The diameters of the particles were determined as circles, averaged, and the coefficient of variation in particle size was determined.

また、焼結体中における結晶粒子の平均粒径と粒径の変動係数は得られた焼結体の破断面を研磨した後、これも走査型電子顕微鏡を用いて内部組織の写真を撮り、次いで、これらの写真に映し出されている結晶粒子の輪郭を画像処理し、各粒子を円と見立ててその直径を求め、平均化して求め、またその粒径の変動係数を求めた。この場合、焼結体中の結晶粒子の断面は最大径のところの断面ではない場合が多いために原料粉末である誘電体粒子の平均粒子径よりも小さくなる場合がある。   Moreover, after polishing the fracture surface of the obtained sintered body, the average particle size of the crystal particles in the sintered body and the coefficient of variation of the particle size were taken, and this was also taken using a scanning electron microscope, Next, image processing was performed on the contours of the crystal grains shown in these photographs, and the diameters of each grain were determined as a circle, averaged, and the coefficient of variation of the grain size was determined. In this case, since the cross section of the crystal particles in the sintered body is often not the cross section at the maximum diameter, it may be smaller than the average particle diameter of the dielectric particles as the raw material powder.

X線回折パターンにおける各指数面の回折強度はベースラインから各ピークトップまでの垂直方向の高さの比として表した。X線回折パターンのベースラインに対する角度は図1に示すθの角度を測定して求めた。   The diffraction intensity of each index plane in the X-ray diffraction pattern was expressed as the ratio of the height in the vertical direction from the baseline to each peak top. The angle of the X-ray diffraction pattern with respect to the base line was obtained by measuring the angle θ shown in FIG.

得られたチタン酸バリウム粉末の純度はICP分析によりBaとTiについて定量分析を行い求めた。この場合、定量分析にはBaおよびTiの1000ppmの標準液を用いた。

Figure 0004859640
The purity of the obtained barium titanate powder was obtained by quantitative analysis of Ba and Ti by ICP analysis. In this case, a 1000 ppm standard solution of Ba and Ti was used for quantitative analysis.
Figure 0004859640

Figure 0004859640
Figure 0004859640

表1、2の結果から明らかなように、本発明の製法により作製した試料は、平均粒径が35〜100nmであっても、正方晶性が高く、純度が99%以上であった。   As is clear from the results in Tables 1 and 2, the sample produced by the production method of the present invention had high tetragonality and a purity of 99% or more even when the average particle size was 35 to 100 nm.

特に、バリウムおよびチタンの溶液濃度をいずれも当モルとし、その濃度の範囲を0.01〜0.08mol%とし、加熱工程の温度を1000〜1150℃とし、その温度勾配を1000〜1050℃/secとした試料No.12〜14では、得られたチタン酸バリウム粉末の平均粒径が35〜48nm、正方晶性を示すX線回折の(002)/(200)比が32〜38%であり、これらのチタン酸バリウム粉末を用いて作製した誘電体磁器は結晶粒子の平均粒径が70〜88nmであり、比誘電率が1510〜1590であり、優れた誘電特性を示した。   In particular, the solution concentrations of barium and titanium are both equimolar, the concentration range is 0.01 to 0.08 mol%, the temperature of the heating step is 1000 to 1150 ° C., and the temperature gradient is 1000 to 1050 ° C. / sample No. 12-14, the average particle size of the obtained barium titanate powder is 35-48 nm, and the (002) / (200) ratio of X-ray diffraction showing tetragonality is 32-38%. A dielectric ceramic produced using barium powder has an average particle size of 70 to 88 nm and a dielectric constant of 1510 to 1590, and exhibits excellent dielectric properties.

これに対して、加熱工程の温度条件を700℃とし、温度勾配を500℃/secとした試料No.1では99%以上のチタン酸バリウム粉末は得られなかった。   On the other hand, Sample No. with a heating process temperature condition of 700 ° C. and a temperature gradient of 500 ° C./sec. In No. 1, 99% or more of barium titanate powder was not obtained.

本発明のチタン酸バリウム粉末のX線回折ピークの模式図である。It is a schematic diagram of the X-ray diffraction peak of the barium titanate powder of the present invention. 本発明のチタン酸バリウム粉末の前駆体を調製するための装置の模式図である。It is a schematic diagram of the apparatus for preparing the precursor of the barium titanate powder of this invention. 本発明のチタン酸バリウム粉末を作製するための加熱炉の断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram of the heating furnace for producing the barium titanate powder of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 炉本体
13 原料投入フィーダ
15 粉末回収部
17 炉心管
19 加熱部
23 空間

DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Furnace main body 13 Raw material input feeder 15 Powder recovery part 17 Furnace core tube 19 Heating part 23 Space

Claims (4)

純度が99%以上、平均粒径が35〜100nmであり、粒径の変動係数を標準偏差/平均粒径×100(%)として表したときに前記変動係数が40%以下であって、チタン酸バリウムのX線回折パターンにおける(200)面の回折強度を100としたときに、前記チタン酸バリウムのX線回折パターンにおける(002)面の回折強度が30以上であり、(002)面のピークのベースラインに対する低角度側に向けた仰角が38°以上であることを特徴とするチタン酸バリウム粉末。 When the purity is 99% or more, the average particle size is 35 to 100 nm, and the variation coefficient of the particle size is expressed as standard deviation / average particle size × 100 (%), the variation coefficient is 40% or less, and titanium the diffraction intensity of the (200) plane in X-ray diffraction pattern of barium is taken as 100, the diffraction intensity of the (002) plane in X-ray diffraction pattern of the barium titanate Ri der 30 above, (002) plane barium titanate powder, characterized in der Rukoto elevation angle 38 ° or more toward the lower angle side with respect to the base line of the peak of. 平均粒径が35〜48nmである請求項1に記載のチタン酸バリウム粉末。   The barium titanate powder according to claim 1, having an average particle size of 35 to 48 nm. 純度99%以上のバリウムおよび純度99%以上のチタンを含む溶液に超音波を与えて、前記溶液を霧状にする工程と、霧状にした前記溶液を高温雰囲気中に導入して、チタン酸バリウム粉末の前駆体を調製する工程と、該チタン酸バリウム粉末の前駆体を気体中で分散した状態で900〜1200℃の温度で瞬時に加熱して溶融させる加熱工程と、瞬時に冷却して固化させる冷却工程とを有し、前記加熱工程として、前記チタン酸バリウム粉末の前駆体を、温度が上昇する方向に変化する温度勾配を有し温度が1000℃以上に設定された空間を、前記チタン酸バリウム粉末の前駆体の周囲の温度が1000℃/sec以上で変化するように通過させるとともに、前記冷却工程として、前記チタン酸バリウム粉末の前駆体を、前記最高温度が1000℃以上に設定された空間から温度が低下する方向に変化する温度勾配を有する空間を、前記チタン酸バリウム粉末の前駆体の周囲の温度が1000℃/sec以上で変化するように通過させることを特徴とするチタン酸バリウム粉末の製法。 Applying ultrasonic waves to a solution containing barium having a purity of 99% or more and titanium having a purity of 99% or more to make the solution atomized, and introducing the atomized solution into a high-temperature atmosphere, titanic acid preparing a precursor of barium powder, a heating step of heating instantaneously Ru melted at a temperature of 900 to 1200 ° C. in a state in which the precursor of powdered barium titanate dispersed in a gas, cooled instantaneously possess a Ru cooling step to solidify Te, as the heating step, the precursor of the barium titanate powder, the space temperature having a temperature gradient that varies in the direction is set to more than 1000 ° C. increase in temperature And the ambient temperature of the barium titanate powder precursor is changed so as to change at 1000 ° C./sec or more. A space having a temperature gradient that varies in the direction in which the temperature is lowered from the set space 1000 ° C. or higher, the temperature around the precursor of the barium titanate powder Ru passed to vary at 1000 ° C. / sec or higher A process for producing barium titanate powder characterized by the above. 請求項1または2に記載のチタン酸バリウム粉末を成形し、焼成して得られることを特徴とする誘電体磁器。   A dielectric porcelain obtained by molding and firing the barium titanate powder according to claim 1 or 2.
JP2006321801A 2006-11-29 2006-11-29 Barium titanate powder and method for producing the same, and dielectric ceramic Expired - Fee Related JP4859640B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006321801A JP4859640B2 (en) 2006-11-29 2006-11-29 Barium titanate powder and method for producing the same, and dielectric ceramic

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006321801A JP4859640B2 (en) 2006-11-29 2006-11-29 Barium titanate powder and method for producing the same, and dielectric ceramic

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2008133162A JP2008133162A (en) 2008-06-12
JP4859640B2 true JP4859640B2 (en) 2012-01-25

Family

ID=39558279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006321801A Expired - Fee Related JP4859640B2 (en) 2006-11-29 2006-11-29 Barium titanate powder and method for producing the same, and dielectric ceramic

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4859640B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5109872B2 (en) 2008-08-27 2012-12-26 株式会社村田製作所 Multilayer ceramic capacitor and manufacturing method thereof
JP5488957B2 (en) * 2009-01-07 2014-05-14 独立行政法人産業技術総合研究所 Nanocrystal aggregate and method for producing the same
JP6825556B2 (en) * 2015-03-05 2021-02-03 戸田工業株式会社 Barium titanate particle powder, dispersions and coatings containing the powder
JP7038048B2 (en) * 2016-06-14 2022-03-17 デンカ株式会社 High-purity barium titanate powder and its manufacturing method, resin composition and fingerprint sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP2008133162A (en) 2008-06-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI290539B (en) Barium titanate and capacitor
JP5089870B2 (en) Barium calcium titanate, method for producing the same, and capacitor
US8052954B2 (en) Barium calcium titanate, production process thereof and capacitor
JP4859641B2 (en) Barium titanate powder and method for producing the same, and dielectric ceramic
JP5264673B2 (en) Piezoelectric ceramics, manufacturing method thereof, multilayer piezoelectric element, and manufacturing method thereof
JP5076907B2 (en) Method for producing forsterite powder, forsterite powder, forsterite sintered body, insulator ceramic composition, and multilayer ceramic electronic component
WO2005097704A1 (en) Production of barium titanate compounds
KR20140025521A (en) Sodium niobate powder, method of manufacturing a sodium niobate powder, plate-like particle, method of manufacturing a plate-like particle, and method of manufacturing an oriented ceramics
WO2008102785A9 (en) Amorphous fine-particle powder, process for production thereof and perovskite-type barium titanate powder made by using the same
JP4859640B2 (en) Barium titanate powder and method for producing the same, and dielectric ceramic
KR101904579B1 (en) Method for producing barium titanyl oxalate and method for producing barium titanate
JP4252508B2 (en) Method for producing barium titanate powder, powder and multilayer ceramic electronic component using the same
JP2006306632A (en) Method for producing barium titanate powder, barium titanate powder, and barium titanate sintered compact
JP2007091549A (en) Shell component-containing perovskite composite oxide powder and its manufacturing method
JP2006199578A (en) Titanium-containing perovskite-type composite oxide, production process thereof and capacitor
JP5025210B2 (en) Production method of dielectric material powder
JP2012206890A (en) Semiconductor ceramic, and multilayer semiconductor ceramic capacitor
JP2010163313A (en) Method of manufacturing crystal-orientated ceramic
JP5207675B2 (en) Dielectric porcelain and multilayer ceramic capacitor using the same
JP5046595B2 (en) Production method of dielectric material powder
JP6573653B2 (en) Method for producing perovskite-type barium titanate powder
JP6559419B2 (en) Dielectric ceramics and method for manufacturing the same
JP7438867B2 (en) Me element-substituted organic acid barium titanyl, method for producing the same, and method for producing titanium-based perovskite ceramic raw material powder
WO2021010368A1 (en) Me ELEMENT-SUBSTITUTED ORGANIC ACID TITANYL BARIUM, METHOD FOR PRODUCING SAME, AND METHOD FOR PRODUCING TITANIUM-BASED PEROVSKITE-TYPE CERAMIC RAW MATERIAL POWDER
TWI850426B (en) Titanium barium oxalate powder substituted with Me element, its production method and titanium-based calcium titanite-type ceramic raw material powder production method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090617

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20101028

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20101109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110108

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: 20111004

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: 20111101

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141111

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees