JP4908244B2 - 複合酸化物膜形成用塗布剤 - Google Patents
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並びに、本発明は、そのような塗布剤を用いたペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法、そのような製造方法を用いて作製されたペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜を含む複合体、そのような複合体を含む誘電材料及び圧電材料、これらの材料を用いたコンデンサ及び圧電素子、これらの電子部品を備えた電子機器を提供することを目的とする。
(1) 基体に塗布することにより成膜し、これを焼成することにより、一般式ATiO3(Aサイトは、Ca,Sr,Ba又はPbの中から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の金属元素を表す。)で表されるペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜を形成する複合酸化物膜形成用塗布剤であって、
チタン化合物と、Aサイトの金属元素を含む化合物との水溶液に、Mnを含む化合物が溶解されてなり、この水溶液中のTiに対するMnのモル比が10〜10000ppmである複合酸化物膜形成用塗布剤。
(2) チタン化合物が、ヒドロキシカルボン酸、又は、アミノアルコールを配位したチタン化合物である前項(1)に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
(3) ヒドロキシカルボン酸が、乳酸である前項(2)に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜形成用塗布剤。
(4) アミノアルコールが、トリエタノールアミンである前項(2)に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
(5) 複合酸化物膜形成用塗布剤中の水の含有量が10〜90質量%である前項(1)乃至(4)の何れか一項に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
(6) 更に、アンモニア、アミン、アミノアルコール、ヒドロキシカルボン酸、アルコール、カルボン酸の中から選ばれる少なくとも1種以上を含む前項(1)乃至(5)の何れか一項に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
(7) 更に、界面活性剤を溶液を含む前項(1)乃至(6)の何れか一項に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
(8) 一般式ATiO3(Aサイトは、Ca,Sr,Ba又はPbの中から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の金属元素を表す。)で表されるペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法であって、
前項(1)乃至(7)の何れか一項に記載の塗布剤を基体上に塗布する塗布工程と、この基体を還元雰囲気中で焼成する焼成工程とを含むペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(9) 還元雰囲気中の酸素分圧が1×103Pa以下、焼成温度が300℃以上である前項(8)に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(10) 焼成温度が300℃以上1500℃以下である前項(8)又は(9)に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(11) 焼成時間が1分以上24時間以下である前項(8)乃至(10)の何れか一項に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(12) 塗布工程と還元雰囲気中での焼成工程との間に、大気雰囲気中で300℃以上600℃以下で焼成する工程を含む前項(8)乃至(11)の何れか一項に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(13) 塗布工程と大気雰囲気中での焼成工程との間に、基体上に塗布された塗布剤を乾燥させる乾燥工程を含む前項(12)に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(14) 乾燥温度が100℃以上300℃未満である前項(13)に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(15) 乾燥時間が1分以上3時間以下である前項(13)又は(14)に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(16) チタン含有複合酸化物膜に含まれるTiに対するAサイトの金属元素の組成比が0.98〜1.02である前項(8)乃至(15)の何れか一項に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(17) Aサイトの金属元素がBa及びCaであり、これらAサイトの金属元素の組成比が、0.95≦Ba/(Ba+Ca)≦0.995である前項(8)乃至(16)の何れか一項に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
(18) 基体と、この基体上に前項(8)乃至(17)の何れか一項に記載の方法を用いて形成されたペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜とを備える複合体。
(19) 基体が、ニッケル又はニッケルを含む合金からなる前項(18)に記載の複合体。
(20) 前項(18)又は(19)に記載の複合体を含む誘電材料。
(21) 前項(18)又は(19)に記載の複合体を含む圧電材料。
(22) 前項(20)に記載の誘電材料を含むコンデンサ。
(23) 前項(21)に記載の圧電材料を含む圧電素子。
(24) 前項(22)に記載のコンデンサを含む電子機器。
(25) 前項(23)に記載の圧電素子を含む電子機器。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
本発明を適用した複合酸化物膜形成用塗布剤Aは、基体に塗布することにより成膜し、これを焼成することにより、一般式ATiO3(Aサイトは、Ca,Sr,Ba又はPbの中から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の金属元素を表す。)で表されるペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜を形成するものであり、チタン化合物と、Aサイトの金属元素を含む化合物との水溶液に、Mnを含む化合物が溶解されてなり、この水溶液中のTiに対するMnのモル比が10〜10000ppmであることを特徴とするものである。
アミノアルコールとしては、例えば、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、N−メチルエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、N−プロピルエタノールアミンなどを挙げることができる。
アルコールとしては、例えば、メタノール、エタノール、プロピルアルコール等のアルコール類や、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール等のグリコール類などを挙げることができる。
カルボン酸としては、例えば、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等のモノカルボン酸や、マロン酸、こはく酸等のジカルボン酸などを挙げることができる。
ヒドロキシカルボン酸としては、例えば、ヒドロキシモノカルボン酸、ヒドロキシジカルボン酸などを挙げることができる。
また、Aサイトの金属元素がBa、Ca及びSrである場合は、これらAサイトの金属元素の組成比が、0.95≦Ba/(Ba+Ca+Sr)≦0.995、0.1≦Ca/(Ba+Ca+Sr)≦0.3であることが好ましい。この場合、上記組成範囲とすることで、更に耐還元性に優れたチタン酸バリウムストロンチウムカルシウムを得ることができる。
この積層型セラミックコンデンサ1は、図1に示すように、誘電体層2と内部電極3、4が順次積層されてなる積層体5と、この積層体5の側面に取り付けられた外部電極6、7とから構成されている。内部電極3,4はその一端部がそれぞれ積層体5の側面に露出しており、各一端部が外部電極6,7にそれぞれ接続されている。
図1に示すコンデンサ1は、例えば図2に示すような携帯電話機10の回路基板11に実装されて使用される。したがって、この携帯電話機10では、更なる小型化及び軽量化が可能である。
実施例1では、先ず、酢酸バリウム(和光純薬株式会社製)8.9gを水10gに溶解させた。更に、トリエタノールアミンを配位したチタン化合物水溶液(松本製薬工業株式会社製オルガチックスTC−400、チタン含有量8.1重量%)20.3gと、酢酸マンガン(III)(和光純薬株式会社製)0.02gと、イソプロピルアルコール(和光純薬株式会社製)60.8gとを加え、実施例1の複合酸化物膜形成用塗布剤を調製した。
装置;:X線回折装置(リガク電機製ローターフレックス)
測定角度:2θ;21°〜94°
測定ステップ:0.02°
解析法:リートベルト解析(RIETAN)
装置:LCRメータ(株式会社エヌエフ回路設計ブロック製ZM2353型)
測定周波数:120Hz
振幅:1V
測定温度:25℃
その結果、実施例1のコンデンサの静電容量は31μF/cm2、漏れ電流は2×10−6Aであった。
実施例2では、先ず、3,5−ヘプタンジオンを配位したチタン化合物1−ブタノール溶液(日本化学産業株式会社製ナーセムチタン、チタン含有量8.9質量%)18.6gに、ビス(アセチルアセトナート)バリウム二水和物(日本化学産業株式会社製ナーセムバリウム)12.7gと、2−アミノエタノール(和光純薬株式会社製)14.0gと、トリス(アセチルアセトナート)マンガン(III)(和光純薬株式会社製)0.02gを溶解させた。更に、1−ブタノール(和光純薬株式会社製)54.7gを加え、実施例2の複合酸化物膜形成用塗布剤を調製した。
実施例3では、先ず、酢酸バリウム(和光純薬株式会社製)8.6gと、酢酸カルシウム一水和物(和光純薬株式会社製)0.2gを水10gに溶解させた。更に、トリエタノールアミンを配位したチタン化合物水溶液(松本製薬工業株式会社製オルガチックスTC−400、チタン含有量8.1重量%)20.3gと、酢酸マンガン(III)(和光純薬株式会社製)0.02gと、イソプロピルアルコール(和光純薬株式会社製)60.9gを加え、実施例3の複合酸化物膜形成用塗布剤を調製した。
実施例4では、先ず、3,5−ヘプタンジオンを配位したチタン化合物1−ブタノール溶液(日本化学産業株式会社製ナーセムチタン、チタン含有量8.9質量%)18.6gに、ビス(アセチルアセトナート)バリウム二水和物(日本化学産業株式会社製ナーセムバリウム)12.5gと、ビス(アセチルアセトナート)カルシウム二水和物(日本化学産業株式会社製ナーセムカルシウム)0.3gと、トリス(アセチルアセトナート)マンガン(III)(和光純薬株式会社製)0.02gと、2−アミノエタノール(和光純薬株式会社製)14.0gを溶解させた。更に、1−ブタノール(和光純薬株式会社製)54.7gを加え、実施例4の複合酸化物膜形成用塗布剤を調製した。
実施例5では、先ず、酢酸バリウム(和光純薬株式会社製)6.7gと、酢酸ストロンチウム0.5水和物(和光純薬株式会社製)1.8gを水10gに溶解させた。更に、トリエタノールアミンを配位したチタン化合物水溶液(松本製薬工業株式会社製オルガチックスTC−400、チタン含有量8.1重量%)20.3gと、酢酸マンガン(III)(和光純薬株式会社製)0.02gと、イソプロピルアルコール(和光純薬株式会社製)61.2gを加え、実施例5の複合酸化物膜形成用塗布剤を調製した。
実施例6では、先ず、酢酸バリウム(和光純薬株式会社製)6.4gと、酢酸ストロンチウム0.5水和物(和光純薬株式会社製)1.8gと、酢酸カルシウム一水和物(和光純薬株式会社製)0.2gを水10gに溶解させた。更に、トリエタノールアミンを配位したチタン化合物水溶液(松本製薬工業株式会社製オルガチックスTC−400、チタン含有量8.1重量%)20.3gと、酢酸マンガン(III)(和光純薬株式会社製)0.02gと、イソプロピルアルコール(和光純薬株式会社製)61.3gを加え、実施例6の複合酸化物膜形成用塗布剤を調製した。
実施例7では、実施例3の塗布剤を用い、大気中での焼成は行わずに、雰囲気炉(株式会社モトヤマ社製HV−13C)を用い、炉内を油拡散ポンプを用い、1×10−3Paまで真空引きした後、ニッケル基板を1000℃で120分間真空引きを続けながら、還元雰囲気中で焼成した以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
実施例8では、実施例6の塗布剤を用い、大気中での焼成は行わずに、雰囲気炉(株式会社モトヤマ社製HV−13C)を用い、炉内を油拡散ポンプを用い、1×10−3Paまで真空引きした後、ニッケル基板を1000℃で120分間真空引きを続けながら、還元雰囲気中で焼成した以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
比較例1では、実施例1の塗布剤に酢酸マンガン(III)を添加しない塗布剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
比較例2では、実施例2の塗布剤にトリス(アセチルアセトナート)マンガン(III)を添加しない塗布剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
比較例3では、実施例3の塗布剤に酢酸マンガン(III)を添加しない塗布剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
比較例4では、実施例4の塗布剤にトリス(アセチルアセトナート)マンガン(III)を添加しない塗布剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
比較例5では、実施例5の塗布剤に酢酸マンガン(III)を添加しない塗布剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
比較例6では、実施例6の塗布剤に酢酸マンガン(III)を添加しない塗布剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
比較例7では、実施例7の塗布剤に酢酸マンガン(III)を添加しない塗布剤を用いた以外は、実施例1と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
比較例8では、実施例6の塗布剤に酢酸マンガン(III)を添加しない塗布剤を用いた以外は、実施例8と同様にして、ニッケル基板の表面に複合酸化物膜を形成した。
Claims (25)
- 基体に塗布することにより成膜し、これを焼成することにより、一般式ATiO3(Aサイトは、Ca,Sr,Ba又はPbの中から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の金属元素を表す。)で表されるペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜を形成する複合酸化物膜形成用塗布剤であって、
チタン化合物と、Aサイトの金属元素を含む化合物との水溶液に、Mnを含む化合物が溶解されてなり、この水溶液中のTiに対するMnのモル比が10〜10000ppmである複合酸化物膜形成用塗布剤。 - チタン化合物が、ヒドロキシカルボン酸、又は、アミノアルコールを配位したチタン化合物である請求項1に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
- ヒドロキシカルボン酸が、乳酸である請求項2に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜形成用塗布剤。
- アミノアルコールが、トリエタノールアミンである請求項2に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
- 複合酸化物膜形成用塗布剤中の水の含有量が10〜90質量%である請求項1乃至4の何れか一項に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
- 更に、アンモニア、アミン、アミノアルコール、ヒドロキシカルボン酸、アルコール、カルボン酸の中から選ばれる少なくとも1種以上を含む請求項1乃至5の何れか一項に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
- 更に、界面活性剤を溶液を含む請求項1乃至6の何れか一項に記載の複合酸化物膜形成用塗布剤。
- 一般式ATiO3(Aサイトは、Ca,Sr,Ba又はPbの中から選ばれる少なくとも1種又は2種以上の金属元素を表す。)で表されるペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法であって、
請求項1乃至7の何れか一項に記載の塗布剤を基体上に塗布する塗布工程と、この基体を還元雰囲気中で焼成する焼成工程とを含むペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。 - 還元雰囲気中の酸素分圧が1×103Pa以下、焼成温度が300℃以上である請求項8に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- 焼成温度が300℃以上1500℃以下である請求項8又は9に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- 焼成時間が1分以上24時間以下である請求項8乃至10の何れか一項に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- 塗布工程と還元雰囲気中での焼成工程との間に、大気雰囲気中で300℃以上600℃以下で焼成する工程を含む請求項8乃至11の何れか一項に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- 塗布工程と大気雰囲気中での焼成工程との間に、基体上に塗布された塗布剤を乾燥させる乾燥工程を含む請求項12に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- 乾燥温度が100℃以上300℃未満である請求項13に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- 乾燥時間が1分以上3時間以下である請求項13又は14に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- チタン含有複合酸化物膜に含まれるTiに対するAサイトの金属元素の組成比が0.98〜1.02である請求項8乃至15の何れか一項に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- Aサイトの金属元素がBa及びCaであり、これらAサイトの金属元素の組成比が、0.95≦Ba/(Ba+Ca)≦0.995である請求項8乃至16の何れか一項に記載のペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜の製造方法。
- 基体と、この基体上に請求項8乃至17の何れか一項に記載の方法を用いて形成されたペロブスカイト型チタン含有複合酸化物膜とを備える複合体。
- 基体が、ニッケル又はニッケルを含む合金からなる請求項18に記載の複合体。
- 請求項18又は19に記載の複合体を含む誘電材料。
- 請求項18又は19に記載の複合体を含む圧電材料。
- 請求項20に記載の誘電材料を含むコンデンサ。
- 請求項21に記載の圧電材料を含む圧電素子。
- 請求項22に記載のコンデンサを含む電子機器。
- 請求項23に記載の圧電素子を含む電子機器。
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