JP5089870B2 - Barium calcium titanate, method for producing the same, and capacitor - Google Patents

Barium calcium titanate, method for producing the same, and capacitor Download PDF

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Description

本発明は、誘電材料、圧電材料、焦電材料、積層セラミックコンデンサ、薄膜材料等の電子材料に用いられるチタン酸バリウムカルシウム粒子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to barium calcium titanate particles used for electronic materials such as dielectric materials, piezoelectric materials, pyroelectric materials, multilayer ceramic capacitors, and thin film materials, and a method for producing the same.

詳しくは、比表面積Dが1〜100m/g、リートベルト法で算出した結晶格子のa軸長(単位:nm)とc軸長(単位:nm)より求めたc軸長とa軸長の比をyとしたときにDとyが一定の関係を満たす一般式(Ba(1−X)CaTiO(0<X<0.2、0.98≦Y≦1.02)で表される、斜方晶系ペロブスカイト化合物を3mol%以下含むチタン酸バリウムカルシウム粒子及びその製造方法に関する。 Specifically, the specific surface area D is 1 to 100 m 2 / g, the c-axis length and the a-axis length obtained from the a-axis length (unit: nm) and c-axis length (unit: nm) of the crystal lattice calculated by the Rietveld method. The general formula (Ba (1-X) Ca X ) Y TiO 3 (0 <X <0.2, 0.98 ≦ Y ≦ 1.02) where D and y satisfy a certain relationship when the ratio of Y is y ) And barium calcium titanate particles containing 3 mol% or less of an orthorhombic perovskite compound and a method for producing the same.

チタン酸バリウムは、Aサイトをバリウム、BサイトをTiが占め、チタンが中心から少しずれたペロブスカイト型構造をとるため、強誘電性を発現する。そのため、誘電性、圧電性、焦電性などの優れた電気特性を示すため、種々の電子材料として広く用いられている。   Since barium titanate has a perovskite structure in which barium is occupied at the A site and Ti is occupied at the B site, and titanium is slightly shifted from the center, the barium titanate exhibits ferroelectricity. Therefore, in order to exhibit excellent electrical characteristics such as dielectric properties, piezoelectricity, pyroelectricity, etc., it is widely used as various electronic materials.

また、チタン酸バリウムカルシウムは、バリウムの一部をカルシウムに置換したチタン酸バリウム系の電子材料として広く用いられ、なかでもチタン酸バリウムの誘電特性の温度依存性、信頼性を改善したセラミクスコンデンサ材料として注目されている。   In addition, barium calcium titanate is widely used as a barium titanate-based electronic material in which a part of barium is replaced with calcium. Among them, ceramic capacitor materials with improved temperature dependence and reliability of the dielectric properties of barium titanate It is attracting attention as.

これらの材料の高誘電性を利用して、積層セラミクスコンデンサを始めとするさまざまなキャパシタ材料、誘電体フィルタ、誘電体アンテナ、誘電体共振器、誘電体デュプレクサ、キャパシタ、フェイズシフタ、圧電性を利用した積層圧電アクチュエーターなどが用途として例示されている。また、チタン酸バリウムを電子材料に用いる方法として、チタン酸バリウム粉末を溶剤と混合してスラリー化もしくはペースト化した後、成形・焼結、シート化などの方法で、薄膜形状物、磁器などとする方法がある。   Utilizing the high dielectric properties of these materials, various capacitor materials including multilayer ceramic capacitors, dielectric filters, dielectric antennas, dielectric resonators, dielectric duplexers, capacitors, phase shifters, and piezoelectricity Such laminated piezoelectric actuators are exemplified as applications. In addition, as a method of using barium titanate as an electronic material, a barium titanate powder is mixed with a solvent to form a slurry or paste, followed by molding / sintering, sheeting, etc. There is a way to do it.

また最近では、電子部品の小型化、軽量化、高性能化に対応した、粒径が小さく、粒度分布が狭く、分散性に優れ、高結晶で、高純度のチタン酸バリウムカルシウムの開発が望まれている。   Recently, it is hoped to develop barium calcium titanate with a small particle size, narrow particle size distribution, excellent dispersibility, high crystallinity, and high purity corresponding to miniaturization, weight reduction, and high performance of electronic components. It is rare.

たとえば、積層セラミクスコンデンサを小型化、軽量化、高容量化するには、チタン酸バリウムカルシウムの粒径を小さくし、積層間隔を小さくし積層数を増やす必要がある。
しかし、一般に、チタン酸バリウムカルシウムの粒径が小さくなると、c/a比が小さくなって立方晶に近づくが、c/a比が低くなると強誘電性が低下するため、誘電体材料として用いたときの静電容量が小さくなる。そのため、粒子が小さくても、高いc/a比を示すチタン酸バリウムカルシウムが望まれている。また、高いc/a比を示すには、高結晶であることが必要である。
また、チタン酸バリウムカルシウム粉末を溶剤と混合してスラリー化またはペースト化する際に、粉末が凝集したりすると、焼結密度が低下し、耐電圧、マイグレーションなどの電気特性が低下するという問題がある。さらに、チタン酸バリウムカルシウムに含まれる不純物も電気特性に悪影響を与える。
したがって、電子部品の小型化、軽量化、高性能化に対応するには、粒径が小さく、粒度分布が狭く、分散性に優れ、高純度のチタン酸バリウムカルシウムの開発が必要となる。
For example, in order to reduce the size, weight, and capacity of a multilayer ceramic capacitor, it is necessary to reduce the particle size of barium calcium titanate, decrease the stacking interval, and increase the number of stacks.
However, in general, when the particle size of barium calcium titanate becomes small, the c / a ratio becomes small and approaches a cubic crystal. However, when the c / a ratio becomes low, the ferroelectricity decreases, so that it was used as a dielectric material. The capacitance at the time becomes small. Therefore, barium calcium titanate showing a high c / a ratio even when the particles are small is desired. Moreover, in order to show a high c / a ratio, it is necessary to be a high crystal.
In addition, when the barium calcium titanate powder is mixed with a solvent to form a slurry or paste, if the powder is agglomerated, there is a problem that the sintered density is lowered and the electrical characteristics such as withstand voltage and migration are lowered. is there. Furthermore, impurities contained in barium calcium titanate also adversely affect the electrical characteristics.
Therefore, in order to cope with the reduction in size, weight, and performance of electronic components, it is necessary to develop barium calcium titanate having a small particle size, a narrow particle size distribution, excellent dispersibility, and high purity.

従来のチタン酸バリウムの製造方法としては、次のような手法が用いられている。
高純度で、高結晶のチタン酸バリウム粒子の製造方法としては、フラックス法がある。
しかしこの方法では、製造コストが非常に高いばかりでなく、粒子にするには粉砕するしかなく、粒径分布が広く、分散性のよくない粒子になる。そのため、粒子を材料とする電子材料には不向きである。
As a conventional method for producing barium titanate, the following method is used.
As a method for producing high-purity and high-crystal barium titanate particles, there is a flux method.
However, this method not only has a very high production cost, but can only be pulverized into particles, resulting in particles having a wide particle size distribution and poor dispersibility. Therefore, it is not suitable for an electronic material using particles as a material.

電子材料用のチタン酸バリウムを製造する方法としては、酸化物や炭酸塩を原料とし、それらの粉末をボールミル等で混合した後、約800℃以上の高温で反応させて製造する固相法や、まず蓚酸複合塩を調製し、これを熱分解してチタン含有複合酸化物粒子を得る蓚酸塩法、原料を水溶媒中で高温高圧として反応させて前駆体を得る水熱合成法、金属アルコシドを原料とし、それらを加水分解して前駆体を得るアルコシキド法などが一般に知られている。   As a method for producing barium titanate for electronic materials, a solid phase method in which oxides or carbonates are used as raw materials, and these powders are mixed by a ball mill or the like and then reacted at a high temperature of about 800 ° C. or higher. First, an oxalate method in which a oxalic acid complex salt is prepared and thermally decomposed to obtain titanium-containing complex oxide particles, a hydrothermal synthesis method in which a precursor is obtained by reacting the raw material at a high temperature and high pressure in an aqueous solvent, a metal alcoside In general, an alkoxide method, in which a precursor is obtained by hydrolyzing them as a raw material, is known.

また、チタン酸バリウムの製造方法として、チタン化合物の加水分解生成物と水溶性バリウムとを強アルカリ中で反応する方法(特許文献1)、酸化チタンゾルとバリウム化合物を強アルカリ水溶液中で反応させる方法(特許文献2、特許文献3)などが一般に知られており、これらの合成法の改良が盛んに行われている。   Further, as a method for producing barium titanate, a method in which a hydrolysis product of a titanium compound and water-soluble barium are reacted in a strong alkali (Patent Document 1), and a method in which a titanium oxide sol and a barium compound are reacted in a strong alkali aqueous solution. (Patent Literature 2, Patent Literature 3) and the like are generally known, and improvements in these synthesis methods are actively performed.

しかし上記の固相法は製造コストが低いものの、生成するチタン酸バリウム粒子は粒径が大きくなるという問題がある。粉砕を行えば粒径は小さくなるものの、粒度分布が広くなって成形密度が向上しないおそれがある。さらに粉砕によって結晶構造に歪が生じ、小型化、高性能化に適したチタン酸バリウム粉末が得られないという欠点がある。   However, although the above solid-phase method is low in production cost, there is a problem that the barium titanate particles to be produced have a large particle size. If pulverization is performed, the particle size becomes small, but the particle size distribution becomes wide and the molding density may not be improved. Further, the crystal structure is distorted by pulverization, and there is a drawback that a barium titanate powder suitable for miniaturization and high performance cannot be obtained.

また、上記の蓚酸塩法は固相法よりも小さな粒子が得られるものの、蓚酸に由来する炭酸基が不純物として残存する。また、内部に取り込まれた水に起因する水酸基の残留が多く、電気的特性が低下する。このように蓚酸塩法では、電気特性に優れたチタン酸バリウム粉末が得られないという問題がある。   In addition, although the above-described oxalate method yields smaller particles than the solid phase method, carbonate groups derived from oxalic acid remain as impurities. In addition, there are many residual hydroxyl groups due to the water taken into the interior, and the electrical characteristics deteriorate. Thus, the oxalate method has a problem that a barium titanate powder having excellent electrical characteristics cannot be obtained.

上記の水熱合成法は、微粒のチタン酸バリウムが得られるが、内部に取り込まれた水に起因する水酸基が残留するため欠陥が多く、電気的特性に優れたチタン酸バリウム粒子が得られにくい。また、高温高圧条件下で行うため、専用設備が必要となり、コストが高くなるという問題がある。   The hydrothermal synthesis method described above can produce fine barium titanate, but there are many defects due to residual hydroxyl groups due to the water taken inside, and it is difficult to obtain barium titanate particles with excellent electrical characteristics. . Moreover, since it carries out on high temperature / high pressure conditions, a dedicated installation is needed and there exists a problem that cost becomes high.

上記のアルコキシド法では、水熱合成法よりも微粒のチタン酸バリウムが得られるが、内部に取り込まれた水に起因する水酸基が残留するため欠陥が多く、電気的特性に優れたチタン含有複合酸化物が得られにくい。
特公平3−39014号公報 国際公開第00/35811号パンフレット 国際公開第03/004416号パンフレット 特開2002−60219号公報 特開2003−48774号公報
In the above alkoxide method, finer barium titanate can be obtained than in the hydrothermal synthesis method, but there are many defects due to the remaining hydroxyl groups due to the water taken into the interior, and titanium-containing composite oxidation with excellent electrical properties. It is difficult to get things.
Japanese Patent Publication No. 3-39014 International Publication No. 00/35811 Pamphlet International Publication No. 03/004416 Pamphlet JP 2002-60219 A JP 2003-48774 A

特許文献1または特許文献2に記載の方法では、アルカリとして水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを用いているが、高純度のチタン酸バリウム粒子を得るためには、反応後にそれらのアルカリ成分を除去する工程が必要となる。実際には、除去工程においてバリウムの溶解と水酸基の取り込みとが同時に起こるため、結晶性の高いチタン酸バリウムが得られにくい場合がある。   In the method described in Patent Document 1 or Patent Document 2, potassium hydroxide or sodium hydroxide is used as an alkali. To obtain high-purity barium titanate particles, these alkali components are removed after the reaction. A process is required. Actually, since barium dissolution and hydroxyl group incorporation occur simultaneously in the removal step, barium titanate having high crystallinity may be difficult to obtain.

一方、チタン酸バリウムカルシウムを製造するには、上記各手法において、原料にカルシウムを添加することにより製造する方法が考えられる。しかしながら、バリウムとカルシウムは原子半径が大きく異なるため、バリウムとカルシウムを均一に固溶させたチタン酸バリウムを製造するのは困難である。そのため、原料化合物の残存や副生成物としてチタン酸カルシウムなど斜方晶系ペロブスカイト化合物が混在し、電子部品の小型化、軽量化、高性能化に対応したチタン酸バリウムカルシウムの製造が困難になっている。また、バリウムとカルシウムを均一に固溶させるためには高温で熱処理する必要となるため、粒成長しやすくなり、微粒なチタン酸バリウムカルシウムの製造が困難になっているという問題がある。   On the other hand, in order to produce barium calcium titanate, a method of producing calcium by adding calcium to the raw material in each of the above methods can be considered. However, since barium and calcium have greatly different atomic radii, it is difficult to produce barium titanate in which barium and calcium are uniformly dissolved. As a result, orthorhombic perovskite compounds such as calcium titanate remain as raw materials and by-products, making it difficult to produce barium calcium titanate that can reduce the size, weight, and performance of electronic components. ing. In addition, in order to uniformly dissolve barium and calcium, it is necessary to perform a heat treatment at a high temperature, so that there is a problem that it is easy to grow grains and it is difficult to produce fine barium calcium titanate.

また、特許文献3、特許文献4および特許文献5には、チタン酸バリウムカルシウムの製造方法が開示されている。   Patent Document 3, Patent Document 4 and Patent Document 5 disclose methods for producing barium calcium titanate.

特許文献3および特許文献4に記載の方法では、微粒なチタン酸バリウムカルシウムを得ることができるが、バリウム化合物とカルシウム化合物を同時に投入するため、競争反応で副生成物として斜方晶系ペロブスカイト化合物が混在する。
また、特許文献4に記載の方法は、非常に煩雑な工程で、高価なチタンアルコキサイドを必要とする。
更に、特許文献5に記載の方法では、炭酸カルシウムと酸化チタンとチタン酸バリウムの1000℃以上の熱処理によるため、0.2μm以下の微粒なチタン酸バリウムカルシウムを得ることができない。
In the methods described in Patent Document 3 and Patent Document 4, fine barium calcium titanate can be obtained, but since a barium compound and a calcium compound are simultaneously added, an orthorhombic perovskite compound is used as a by-product in a competitive reaction. Are mixed.
The method described in Patent Document 4 is a very complicated process and requires expensive titanium alkoxide.
Furthermore, in the method described in Patent Document 5, fine heat treatment of calcium carbonate, titanium oxide, and barium titanate at 1000 ° C. or higher cannot provide fine barium calcium titanate of 0.2 μm or less.

本発明の課題は、粒径が小さく粒径分布の狭い、分散性に優れ、結晶性が高く、電気特性に優れたチタン酸バリウムカルシウム及びその製造方法を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a barium calcium titanate having a small particle size, a narrow particle size distribution, excellent dispersibility, high crystallinity and excellent electrical characteristics, and a method for producing the same.

上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。すなわち、
[1] (Ba1−XCaTiO(ただし0<X<0.2であり、0.98≦Y≦1.02である)の組成式で表され、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率が3mol%以下(0mol%を含む)であり、比表面積Dが1m/g以上100m/g以下の範囲であることを特徴とするチタン酸バリウムカルシウム。
[2] リートベルト法により算出された結晶格子のa軸長とc軸長との比(c/a)をyとしたとき、前記yと前記比表面積Dとの関係が下記式(1)または下記式(2)を満たすことを特徴とする[1]に記載のチタン酸バリウムカルシウム。
y≧1.0095−8.8×10−6×D(ただし1≦D≦9.7のとき) (1)
y≧1.003(ただし9.7<D≦100のとき) (2)
[3] チタン酸バリウムカルシウムが単結晶粒子を80%以上含んでいることを特徴とする[1]または[2]に記載のチタン酸バリウムカルシウム。
[4] 粒子内に1nm以上の空孔が存在しない粒子が80%以上含まれていることを特徴とする[1]乃至[3]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウム。
] 比表面積Dが5m/g以上100m/g以下の粉末であることを特徴とする[1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウム。
] 前記組成式におけるXが、0.05≦X<0.2であることを特徴とする[1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウム。
] 塩基性化合物を含むpH10以上のアルカリ性溶液中に、水酸化バリウムと酸化チタンとを投入してこれらを反応させることによりチタン酸バリウムを合成する工程と、次いで、水酸化カルシウムを投入して反応させることによりチタン酸バリウムカルシウムを合成する工程と、次いで、前記塩基性化合物を気化させて除去する工程と、を備えていることを特徴とするチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
] 水酸化バリウムと水酸化カルシウムのモル比を1:0〜0.8:0.2の範囲にするとともに、水酸化バリウム及び水酸化カルシウムの合計モル量に対して酸化チタン量を0.98〜1.02倍とし、アルカリ性溶液中でこれら水酸化バリウムと水酸化カルシウムと酸化チタンを反応させてチタン酸バリウムカルシウムを製造することを特徴とする[]に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
] 前記のチタン酸バリウムの合成工程において、前記アルカリ性溶液中のバリウムイオンの残量が投入量の100分の1以下になるまで反応させるとともに、前記のチタン酸バリウムカルシウムの合成工程において、カルシウムイオンの残量が投入量の100分の1以下になるまで反応させることを特徴とする[]または[]に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
10] 前記の塩基性化合物の除去工程後に、350℃以上1200℃以下の範囲で熱処理を行なうことを特徴とする[]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
11] チタン酸バリウム合成からチタン酸ンバリウムカルシウム合成までの工程において、反応溶液中の炭酸基の濃度を、CO換算で0ppm以上500ppm以下の範囲に制御することを特徴とする[]乃至[10]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
12] 前記酸化チタンがブルーカイト型結晶を含有するものであることを特徴とする請求項乃至請求項11のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
13] 前記酸化チタンが、チタン化合物を酸性溶液中で加水分解してなる酸化チタンゾルであることを特徴とする[]乃至[12]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
14] 前記塩基性化合物が、大気圧下または減圧下で、蒸発、昇華、熱分解のうちの少なくとも一種以上の手段で気化する物質であることを特徴とする[]乃至[13]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
15] 前記塩基性化合物が、有機塩基化合物であることを特徴とする[]乃至[14]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
16] 前記塩基性化合物が、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドであることを特徴とする[]乃至[15]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
17] [1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とする誘電材料。
18] [1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とするペースト。
19] [1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とするスラリー。
20] [1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とする薄膜状形成物。
21] [1]乃至[]のいずれかにに記載のチタン酸バリウムカルシウムを用いて製造されたことを特徴とする誘電体磁器。
22] [1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムを用いて製造されたことを特徴とする焦電体磁器。
23] [1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムを用いて製造されたことを特徴とする圧電体磁器。
24] [21]に記載の誘電体磁器を含むことを特徴とするコンデンサ。
25] [20]乃至[24]のいずれかに記載の薄膜状形成物、磁器及びコンデンサからなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする電子機器。
26] [20]乃至[23]のいずれかに記載の薄膜状形成物または磁器を一種または二種以上含むことを特徴とするセンサー。
27] [1]乃至[]のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とする誘電体フィルム。
28] [27]に記載の誘電体フィルムを用いて製造されたことを特徴とするコンデンサ。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means. That is,
[1] An orthorhombic perovskite represented by a composition formula of (Ba 1-X Ca X ) Y TiO 3 (where 0 <X <0.2 and 0.98 ≦ Y ≦ 1.02). Barium calcium titanate having a compound content of 3 mol% or less (including 0 mol%) and a specific surface area D of 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less.
[2] When the ratio (c / a) between the a-axis length and the c-axis length of the crystal lattice calculated by the Rietveld method is y, the relationship between the y and the specific surface area D is expressed by the following formula (1). Or barium calcium titanate as described in [1] characterized by satisfy | filling following formula (2).
y ≧ 1.075−8.8 × 10 −6 × D 3 (when 1 ≦ D ≦ 9.7) (1)
y ≧ 1.003 (when 9.7 <D ≦ 100) (2)
[3] The barium calcium titanate according to [1] or [2], wherein the barium calcium titanate contains 80% or more of single crystal particles.
[4] The barium calcium titanate according to any one of [1] to [3], wherein 80% or more of particles having no pores of 1 nm or more are contained in the particles.
[ 5 ] The barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 4 ], wherein the specific surface area D is a powder having a specific surface area D of 5 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less.
[ 6 ] The barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 5 ], wherein X in the composition formula is 0.05 ≦ X <0.2.
[ 7 ] A step of synthesizing barium titanate by adding barium hydroxide and titanium oxide to an alkaline solution containing a basic compound and having a pH of 10 or more and reacting them, and then adding calcium hydroxide. And a step of synthesizing barium calcium titanate by reacting, and then a step of vaporizing and removing the basic compound.
[ 8 ] The molar ratio of barium hydroxide to calcium hydroxide is in the range of 1: 0 to 0.8: 0.2, and the amount of titanium oxide is 0 with respect to the total molar amount of barium hydroxide and calcium hydroxide. The barium calcium titanate according to [ 7 ], wherein the barium calcium titanate is produced by reacting these barium hydroxide, calcium hydroxide and titanium oxide in an alkaline solution in an amount of .98 to 1.02. Manufacturing method.
[ 9 ] In the step of synthesizing the barium titanate, the reaction is performed until the remaining amount of barium ions in the alkaline solution becomes 1/100 or less of the input amount, and in the step of synthesizing the barium calcium titanate, The method for producing barium calcium titanate according to [ 7 ] or [ 8 ], wherein the reaction is performed until the remaining amount of calcium ions is 1/100 or less of the input amount.
[ 10 ] The method for producing barium calcium titanate according to any one of [ 7 ] to [ 9 ], wherein a heat treatment is performed in the range of 350 ° C. to 1200 ° C. after the step of removing the basic compound. .
[ 11 ] In the process from synthesis of barium titanate to synthesis of nbarium calcium titanate, the concentration of carbonate groups in the reaction solution is controlled in the range of 0 ppm to 500 ppm in terms of CO 2 [ 7 ] Thru | or the manufacturing method of the barium calcium titanate in any one of [ 10 ].
[12] The method for producing barium calcium titanate according to any one of claims 7 to 11 wherein the titanium oxide is characterized in that containing brookite crystals.
[ 13 ] The method for producing barium calcium titanate according to any one of [ 7 ] to [ 12 ], wherein the titanium oxide is a titanium oxide sol obtained by hydrolyzing a titanium compound in an acidic solution.
[ 14 ] The above-mentioned [ 7 ] to [ 13 ], wherein the basic compound is a substance that is vaporized by at least one of evaporation, sublimation, and thermal decomposition under atmospheric pressure or reduced pressure. The manufacturing method of the barium calcium titanate in any one.
[ 15 ] The method for producing barium calcium titanate according to any one of [ 7 ] to [ 14 ], wherein the basic compound is an organic basic compound.
[ 16 ] The method for producing barium calcium titanate according to any one of [ 7 ] to [ 15 ], wherein the basic compound is tetramethylammonium hydroxide.
[ 17 ] A dielectric material comprising the barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 6 ].
[ 18 ] A paste comprising the barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 6 ].
[ 19 ] A slurry comprising the barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 6 ].
[ 20 ] A thin film-like formed product comprising the barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 6 ].
[ 21 ] A dielectric ceramic produced using the barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 6 ].
[ 22 ] A pyroelectric ceramic produced using the barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 6 ].
[ 23 ] A piezoelectric ceramic produced using the barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 6 ].
[ 24 ] A capacitor comprising the dielectric ceramic according to [ 21 ].
[ 25 ] An electronic device comprising at least one selected from the group consisting of the thin film-like product according to any one of [ 20 ] to [ 24 ], porcelain, and a capacitor.
[ 26 ] A sensor comprising one or more of the thin film-like formed product or porcelain according to any one of [20] to [ 23 ].
[ 27 ] A dielectric film comprising the barium calcium titanate according to any one of [1] to [ 6 ].
[ 28 ] A capacitor manufactured using the dielectric film according to [ 27 ].

本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、微粒で、分散性に優れた、不純物が少なく、結晶性が高い、任意の比率で固溶したチタン酸バリウムカルシウム粉末及びその製造方法が提供されるという格別な効果を有している。   The barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention is provided with a fine particle, excellent dispersibility, few impurities, high crystallinity, solid solution barium calcium titanate powder in an arbitrary ratio, and a method for producing the same. It has a special effect.

このようなチタン酸バリウムカルシウム粉末及び該粉末を含むスラリー、ペーストは、優れた電気的特性を発揮できるものであり、性能に優れた磁器、薄膜、誘電体フィルム等の誘電材料、圧電材料、焦電材料等が得られる。さらに、これらを電子機器に用いることにより、電子機器の小型化、軽量化が可能となる。上記誘電体フィルムは誘電特性が優れているために、薄膜化しても優れた特性を発揮できるので、基板内コンデンサなどに応用可能である。当該コンデンサを携帯電話やデジタルカメラなどの電子機器に採用すれば、機器の小型化、軽量化、高性能化に極めて有効である。   Such barium calcium titanate powders and slurries and pastes containing the powders can exhibit excellent electrical characteristics, and are excellent in performance, such as dielectric materials such as porcelain, thin films, dielectric films, piezoelectric materials, Electrical materials etc. are obtained. Furthermore, by using these for electronic devices, the electronic devices can be reduced in size and weight. Since the dielectric film has excellent dielectric characteristics, it can exhibit excellent characteristics even when it is thinned, and thus can be applied to an in-substrate capacitor. If the capacitor is used in electronic devices such as mobile phones and digital cameras, it is extremely effective in reducing the size, weight and performance of the device.

以下、本発明を詳しく説明する。
本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、一般式(Ba(1−X)CaTiO(0<X<0.2、0.98≦Y≦1.02)で表される固溶型のペロブスカイト型化合物である。ここで「固溶」とは、単なる「混合」ではなく、一定の比率で原子が固溶した状態をいう。本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムの結晶構造は、X線回折測定により知ることができ、またチタン酸バリウムカルシウム中のバリウムとカルシウムの比率は、X線回折図のピーク位置から求めることができる。
The present invention will be described in detail below.
The barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention is represented by the general formula (Ba (1-X) Ca X ) Y TiO 3 (0 <X <0.2, 0.98 ≦ Y ≦ 1.02). This is a solid solution type perovskite compound. Here, “solid solution” is not mere “mixing” but a state in which atoms are dissolved in a certain ratio. The crystal structure of barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention can be known by X-ray diffraction measurement, and the ratio of barium to calcium in barium calcium titanate is determined from the peak position of the X-ray diffraction diagram. Can do.

粉末中のバリウムとカルシウムの比率(固溶比)Xは、好ましくは0〜0.2、より好ましくは0〜0.1である。例えば、固溶比Xは所望の電気特性に達するように調整することが好ましい。例えば、室温での誘電率は、チタン酸バリウム(X=0)が約1600を示し、X=0.15のチタン酸カルシウムバリウムが約900の値を示す。本発明のチタン酸バリウムカルシウムは、X,Yの値を100分の1以下、好ましくは1000分の1の精度で制御することができる。このように、バリウムとカルシウムの固溶比を調整することで、室温での誘電率を所望の値に調整したチタン酸バリウムカルシウムを得ることができる。   The ratio (solid solution ratio) X of barium and calcium in the powder is preferably 0 to 0.2, more preferably 0 to 0.1. For example, the solid solution ratio X is preferably adjusted so as to reach desired electrical characteristics. For example, the dielectric constant at room temperature is about 1600 for barium titanate (X = 0) and about 900 for calcium barium titanate with X = 0.15. The barium calcium titanate of the present invention can control the X and Y values with an accuracy of 1/100 or less, preferably 1/1000. Thus, barium calcium titanate in which the dielectric constant at room temperature is adjusted to a desired value can be obtained by adjusting the solid solution ratio of barium and calcium.

また、バリウムとカルシウムのモル数合計とチタンのモル数の比率(Y)は、好ましくは0.98〜1.02であり、好ましくは0.99〜1.01であり、より好ましくは0.995〜1.005であり、所望の電気特性に達するように調整する。比率Yは、1に近いほど欠陥がなく結晶性が高くなり好ましい。   The ratio (Y) of the total number of moles of barium and calcium to the number of moles of titanium is preferably 0.98 to 1.02, preferably 0.99 to 1.01, and more preferably 0.0. It is 995 to 1.005, and is adjusted so as to reach a desired electric characteristic. The ratio Y is preferably as close to 1 as there is no defect and the crystallinity becomes high.

本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムの電気特性を改善するために、別の化合物を添加して使用しても何ら支障はない。   In order to improve the electrical characteristics of barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention, there is no problem even if another compound is added and used.

一般に電子機器の小型化のためには、比表面積が1m/gより小さいと粒径が大きすぎ有効でなく、比表面積が100m/gを超えると凝集しやすくなる上、該粉体の取り扱いが難しくなる。本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、比表面積が1〜100m/g、好ましくは、5〜70m/g、より好ましくは5〜50m/gの範囲にある。なお本発明では、BET法で求めた比表面積値を採用することが望ましい。 For miniaturization of electronic devices in general, a specific surface area of 1 m 2 / g smaller than the particle size is not too large effective, on the specific surface area tends to aggregate exceeds 100 m 2 / g, the powder Handling becomes difficult. In a preferred embodiment of the present invention, the barium calcium titanate has a specific surface area of 1 to 100 m 2 / g, preferably 5 to 70 m 2 / g, more preferably 5 to 50 m 2 / g. In the present invention, it is desirable to adopt the specific surface area value obtained by the BET method.

Ca置換量に対するc軸長とa軸長の長さの関係は、J.Amer.Ceram.Soc.,38,142(1955)などに記載されている。Ca置換量が大きくなるほどc軸長とa軸長は小さくなる。本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、BET法で求めた比表面積をD(単位:m/g)とし、リートベルト法で求めたc軸長とa軸長の比(c/a)をyとしたときに、下記一般式(1)または(2)を満たし、微粒で、高いc/a比を示す特徴を有するものである。 The relationship between the length of the c-axis length and the length of the a-axis length with respect to the Ca substitution amount is described in J. Am. Amer. Ceram. Soc. , 38, 142 (1955). As the Ca substitution amount increases, the c-axis length and a-axis length decrease. The barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention has a specific surface area determined by the BET method as D (unit: m 2 / g), and the ratio of the c-axis length to the a-axis length determined by the Rietveld method (c / When a) is y, the following general formula (1) or (2) is satisfied, and the particles are fine and have a high c / a ratio.

y≧1.0095−8.8×10−6×D(ただし1<D≦9.7のとき) (1)
y≧1.003(ただし9.7<D≦100のとき) (2)
y ≧ 1.075−8.8 × 10 −6 × D 3 (where 1 <D ≦ 9.7) (1)
y ≧ 1.003 (when 9.7 <D ≦ 100) (2)

本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムには、副生成物として斜方晶系ペロブスカイト化合物が3mol%以下の範囲で含まれていてもよい。斜方晶系ペロブスカイト化合物は、その存在量が3mol%より大きい場合はX線回折のピークとして検出される。また、その存在量が3mol%以下の場合は、チタン酸バリウムカルシウムの固溶比と全粉末の平均のCa混入量の差として求めることができる。チタン酸バリウムカルシウムの固溶比は、X線回折のピーク位置や、3つある逐次相転移点のうち斜方晶系と正方晶径の相転移点を測定することにより求まる。全粉末の平均のCa混入量は、全粉末をガラスビード法により作成した試料を蛍光X線法で求めることができる。また、斜方晶系ペロブスカイト化合物は、形状が異なり,走査型電子顕微鏡で観察して検出できる。
更に、本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、原料の水酸化カルシウム、水酸化バリウム、酸化チタンが1000分1モル未満程度含まれていてもよい。
In the preferred embodiment of the present invention, barium calcium titanate may contain an orthorhombic perovskite compound as a by-product in an amount of 3 mol% or less. An orthorhombic perovskite compound is detected as an X-ray diffraction peak when its abundance is greater than 3 mol%. Moreover, when the abundance is 3 mol% or less, it can be determined as a difference between the solid solution ratio of barium calcium titanate and the average Ca mixing amount of all powders. The solid solution ratio of barium calcium titanate can be determined by measuring the peak position of X-ray diffraction and the phase transition point of orthorhombic and tetragonal crystal diameters among the three sequential phase transition points. The average Ca mixing amount of all the powders can be obtained by the fluorescent X-ray method for a sample prepared by using the glass bead method for all the powders. In addition, orthorhombic perovskite compounds have different shapes and can be detected by observation with a scanning electron microscope.
Furthermore, the barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention may contain calcium hydroxide, barium hydroxide and titanium oxide as raw materials in less than about 1 mole per 1000 minutes.

また、本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、80%以上が単結晶であるという特徴を有するものである。好ましくは90%以上が単結晶であり、より好ましくは100%である。単結晶であることは、TEM(透過電子顕微鏡)観察(好ましくはチタン酸バリウムカルシウム粒子を薄膜化して観察する)により知ることができる。
また、本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、粒子内に1nm以上の空孔が存在しない粒子が粒子全体の80%以上、好ましくは90%以上、より好ましくは100%である。粒子内に水酸基あるいは水酸基が脱離したことに起因する欠陥が存在しないか、あるいは存在していたとしてもその大きさが1nm未満であることが望ましい。
In addition, barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention is characterized in that 80% or more is a single crystal. Preferably 90% or more is a single crystal, more preferably 100%. It can be known that it is a single crystal by TEM (transmission electron microscope) observation (preferably observing barium calcium titanate particles as a thin film).
Further, in the barium calcium titanate according to a preferred embodiment of the present invention, particles having no pores of 1 nm or more in the particles are 80% or more, preferably 90% or more, more preferably 100% of the whole particles. It is desirable that a hydroxyl group or a defect caused by desorption of a hydroxyl group does not exist in the particle, or even if it exists, its size is less than 1 nm.

チタン酸バリウムカルシウムに存在する水酸基は、赤外分光分析法により3500cm−1付近のピークとして検出されるが、粒子内の水酸基以外に表面に存在する水酸基も同時に検出される。しかし、表面に存在する水酸基は700℃より低い温度で脱離するので、予め700℃で熱処理後、赤外分光分析を行うことで粒子内の水酸基を検出することができる。
本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、粒内に1nm以上の空孔が存在しない粉末が粉末全体の80%以上を占めており、粒子内に水酸基あるいは水酸基が脱離したことに起因する欠陥がほとんど存在しないため、誘電率が高くなる。
Hydroxyl groups present in barium calcium titanate are detected as a peak around 3500 cm −1 by infrared spectroscopy, but hydroxyl groups present on the surface are also detected in addition to the hydroxyl groups in the particles. However, since the hydroxyl groups present on the surface are desorbed at a temperature lower than 700 ° C., the hydroxyl groups in the particles can be detected by performing infrared spectroscopic analysis after heat treatment at 700 ° C. in advance.
In the barium calcium titanate according to a preferred embodiment of the present invention, the powder having no pores of 1 nm or more in the grains accounts for 80% or more of the whole powder, and the hydroxyl group or the hydroxyl group is eliminated in the particle. Since there are almost no defects to be generated, the dielectric constant becomes high.

本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、画像解析法で求めた体積基準の平均粒径をD1、粒径の小さいほうから積算して5%となる粒径をD2、95%となる粒径をD3、最大の粒径をD4としたときに、好ましくはD2/D1が0.5〜1である。D3/D1が好ましくは1〜1.8、好ましくはD4/D1が1〜2を満たす。本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムは、粒径が大きな斜方晶系ペロブスカイト化合物が少ないために、粒径分布が狭くなる。   The barium calcium titanate according to a preferred embodiment of the present invention has a volume-based average particle diameter determined by image analysis method of D1, and a particle diameter of 5% integrated from the smaller particle diameter is D2 and 95%. When the particle diameter is D3 and the maximum particle diameter is D4, D2 / D1 is preferably 0.5 to 1. D3 / D1 is preferably 1 to 1.8, and preferably D4 / D1 is 1 to 2. The barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention has a narrow particle size distribution due to the small number of orthorhombic perovskite compounds having a large particle size.

D2/D1、D3/D1のそれぞれの値が1に近づくほど、一次粒子の粒度分布が狭くなり好ましい。
本発明の好ましい実施態様におけるD2/D1は、0.5以上1以下であり、好ましくは0.6以上1以下である。
また本発明の好ましい実施態様におけるD3/D1は、1以上1.8以下であり、好ましくは1以上1.7以下である。
さらに、また本発明の好ましい実施態様におけるD4/D1は、1以上2以下であり、好ましくは1以上1.9以下である。
The closer each value of D2 / D1 and D3 / D1 is to 1, the smaller the particle size distribution of the primary particles, which is preferable.
In a preferred embodiment of the present invention, D2 / D1 is 0.5 or more and 1 or less, preferably 0.6 or more and 1 or less.
In the preferred embodiment of the present invention, D3 / D1 is 1 or more and 1.8 or less, preferably 1 or more and 1.7 or less.
Furthermore, D4 / D1 in a preferred embodiment of the present invention is 1 or more and 2 or less, preferably 1 or more and 1.9 or less.

このようなチタン酸バリウムカルシウムは、粒径が小さく、かつ、誘電率が高く電気特性の優れたものであり、これから得られる誘電体磁器等の誘電材料を用いることにより積層セラミクスコンデンサ等の小型の電子部品が得られ、さらにこれらの電子部品を用いることにより、電子機器の小型化、軽量化が可能となる。   Such a barium calcium titanate has a small particle size, a high dielectric constant, and excellent electrical characteristics. By using a dielectric material such as a dielectric ceramic obtained therefrom, a compact ceramic capacitor or the like can be obtained. Electronic components can be obtained, and further, by using these electronic components, it is possible to reduce the size and weight of the electronic device.

次に、本発明のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法を説明する。
本発明のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法は、水酸化バリウムと水酸化カルシウムのモル比を1:0〜0.8:0.2の任意の範囲とし、水酸化バリウム及び水酸化カルシウムの合計のモル数に対する酸化チタンの量を0.98〜1.02倍とし、これらを塩基性化合物の存在するpH10以上のアルカリ性溶液中で反応させることが好ましい。このとき、最初に前記アルカリ性溶液中で、水酸化バリウムと酸化チタンと反応させてチタン酸バリウムを合成する。そして次に、水酸化カルシウムを投入して更に反応させてチタン酸バリウムカルシウムを製造する。
Next, the manufacturing method of the barium calcium titanate of this invention is demonstrated.
In the method for producing barium calcium titanate of the present invention, the molar ratio of barium hydroxide to calcium hydroxide is in an arbitrary range of 1: 0 to 0.8: 0.2, and the total of barium hydroxide and calcium hydroxide is The amount of titanium oxide with respect to the number of moles is preferably 0.98 to 1.02 times, and these are preferably reacted in an alkaline solution having a basic compound and having a pH of 10 or more. At this time, first, barium hydroxide and titanium oxide are reacted in the alkaline solution to synthesize barium titanate. Then, calcium hydroxide is added and further reacted to produce barium calcium titanate.

本発明では、水酸化バリウムおよび酸化チタンを先に反応させてチタン酸バリウムを生成し、その後、このチタン酸バリウムに水酸化カルシウムを反応させてチタン酸バリウムカルシウムを得ることが好ましい。水酸化バリウムと水酸化カルシウムと酸化チタンを全て同時に投入して反応させると、水酸化バリウムおよび酸化チタンの反応と、酸化チタンおよびチタン酸バリウムの反応とが競争反応を起こし、斜方晶系ペロブスカイト化合物が生成してしまう傾向があるし、また、最大でも5mol%のカルシウムしか固溶することができない。本発明の好ましい方法によれば、先に結晶性が高いチタン酸バリウムを製造した後にカルシウムを反応させるので、斜方晶系ペロブスカイト化合物が3mol%以下のチタン酸バリウムカルシウムが製造でき、好ましくは2mol%以下、より好ましくは1mol%以下であり、特に好ましくは0mol%である。また、本発明の好ましい実施態様によれば、最大で20%程度のバリウムをカルシウムに置換させた結晶性の高いチタン酸バリウムカルシウムが製造できる。   In the present invention, it is preferable that barium hydroxide and titanium oxide are reacted first to produce barium titanate, and then this barium titanate is reacted with calcium hydroxide to obtain barium calcium titanate. When all of barium hydroxide, calcium hydroxide and titanium oxide are added and reacted at the same time, the reaction of barium hydroxide and titanium oxide and the reaction of titanium oxide and barium titanate cause a competition reaction, and orthorhombic perovskite. A compound tends to be formed, and only 5 mol% of calcium can be dissolved in a solid solution at the maximum. According to the preferred method of the present invention, since calcium is reacted after producing barium titanate having high crystallinity first, barium calcium titanate having an orthorhombic perovskite compound of 3 mol% or less can be produced, preferably 2 mol % Or less, more preferably 1 mol% or less, and particularly preferably 0 mol%. Further, according to a preferred embodiment of the present invention, barium calcium titanate having high crystallinity in which about 20% of barium is substituted with calcium can be produced.

より具体的には、本発明好ましい実施態様では、水酸化物を任意の割合で水酸化バリウムと水酸化カルシウムと酸化チタンゾルを所定比になるように配合して、任意の比率X、Yのチタン酸バリウムカルシウムを製造する。例えば、水酸化バリウム:水酸化カルシウム:酸化チタン=99モル:1モル:100モル投入することにより、Ba0.99Ca0.01TiO粉末が製造でき、水酸化バリウム:水酸化カルシウム:酸化チタン=90モル:10モル:100モル投入することにより、Ba0.9Ca0.1TiO粉末が製造できる。
より好ましくは、水酸化バリウム:水酸化カルシウム:酸化チタン=99.0モル:1.0モル:100.0モル投入することにより、Ba0.990Ca0.010TiO3.000粉末が製造でき、水酸化バリウム:水酸化カルシウム:酸化チタン=90.0モル:10.0モル:100.0モル投入することにより、Ba0.900Ca0.100TiO3.000粉末が製造できる。
More specifically, in a preferred embodiment of the present invention, a mixture of barium hydroxide, calcium hydroxide, and titanium oxide sol in an arbitrary ratio at a predetermined ratio, and titanium in arbitrary ratios X and Y Manufacture barium calcium acid. For example, by adding barium hydroxide: calcium hydroxide: titanium oxide = 99 mol: 1 mol: 100 mol, Ba 0.99 Ca 0.01 TiO 3 powder can be produced, and barium hydroxide: calcium hydroxide: oxidation By adding titanium = 90 mol: 10 mol: 100 mol, Ba 0.9 Ca 0.1 TiO 3 powder can be produced.
More preferably, by adding barium hydroxide: calcium hydroxide: titanium oxide = 99.0 mol: 1.0 mol: 100.0 mol, Ba 0.990 Ca 0.010 TiO 3.000 powder can be produced. Ba 0.900 Ca 0.100 TiO 3.000 powder can be produced by charging barium hydroxide: calcium hydroxide: titanium oxide = 90.0 mol: 10.0 mol: 100.0 mol.

本発明の好ましい実施態様におけるチタン酸バリウムカルシウムの製造方法においては、塩基性化合物の存在するアルカリ性溶液を使用することが好ましい。理由は定かではないが、アルカリ性が高いほどバリウムイオンとカルシウムイオンが酸化チタンと反応しやすくなるためと思われる。溶液のpHは10以上、好ましくは13以上、特に好ましくは14以上である。塩基性化合物の投入量の上限は、その塩基性化合物の水に対する飽和溶解度となる。   In the method for producing barium calcium titanate in a preferred embodiment of the present invention, it is preferable to use an alkaline solution in which a basic compound is present. The reason is not clear, but it seems that the higher the alkalinity, the easier the barium and calcium ions react with titanium oxide. The pH of the solution is 10 or more, preferably 13 or more, particularly preferably 14 or more. The upper limit of the amount of basic compound used is the saturated solubility of the basic compound in water.

また本発明の好ましい実施態様では、塩基性化合物の存在するpH10以上のアルカリ性溶液中において、バリウムイオン残量が投入量の100分の1以下になるまで、好ましくは1000分の1以下になるまで酸化チタンと反応させてチタン酸バリウムを合成する。また、水酸化カルシウムを投入した後、カルシウムイオンの残量が投入量の100分の1以下になるまで、好ましくは1000分の1以下になるまで反応させてチタン酸バリウムカルシウムを製造する。これにより、原料の水酸化カルシウム、水酸化バリウム、酸化チタンの含有量が100分の1モル未満、好ましくは1000分1モル未満であるチタン酸バリウムカルシウムを製造できる。換言すれば、X,Yの値を100分の1オーダー、好ましくは1000分の1オーダーに制御したチタン酸バリウムカルシウムを製造できる。
なお、反応後のバリウムイオン、カルシウム量は反応液の固体分を除去した後、反応液中の各イオン量をICP発光法や原子吸光法などで定量して求めることができる。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, in an alkaline solution having a basic compound and having a pH of 10 or more, until the remaining amount of barium ions is 1/100 or less, preferably 1/1000 or less. It reacts with titanium oxide to synthesize barium titanate. Moreover, after adding calcium hydroxide, it is made to react until the residual amount of calcium ions becomes 1/100 or less of the input, preferably 1/1000 or less, to produce barium calcium titanate. Thereby, the barium calcium titanate whose content of raw material calcium hydroxide, barium hydroxide, and titanium oxide is less than 1/100 mol, and preferably less than 1/1000 mol, can be produced. In other words, it is possible to produce barium calcium titanate in which the values of X and Y are controlled to 1/100 order, preferably 1/1000 order.
The amount of barium ions and calcium after the reaction can be determined by removing the solid content of the reaction solution and then quantifying the amount of each ion in the reaction solution by ICP emission method or atomic absorption method.

本発明では上述のように、反応後の液中の各イオンの合計濃度が投入量の100分の1以下になるまで、好ましくは1000分の1以下になるまで反応させる。好ましくは2000分の1以下、より好ましくは5000分の1以下、特に好ましくは10000分の1以下まで反応させる。このことにより、チタン酸バリウムカルシウムへの反応率を高め、未反応の水酸化物、酸化チタンなどの原料を低減し、高純度化し、結晶性を高める。反応後の合計濃度の減少率は、下記式(3)より求めることができる。   In the present invention, as described above, the reaction is carried out until the total concentration of each ion in the solution after the reaction becomes 1/100 or less, preferably 1/1000 or less of the input amount. The reaction is preferably carried out to 1/2000 or less, more preferably 1/5000 or less, particularly preferably 1 / 10,000 or less. This increases the reaction rate to barium calcium titanate, reduces raw materials such as unreacted hydroxide and titanium oxide, increases the purity, and improves the crystallinity. The reduction rate of the total concentration after the reaction can be obtained from the following formula (3).

Figure 0005089870
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また、上記の合成反応は、加熱、撹拌して行うのが最も工業的である。特に機械的に撹拌すると、原料同士が混合され好適である。また、反応溶液はアルカリ性のため、空気中のCOを吸収しやすい。そのため、反応液が空気と接触しないように、密封もしくは不活性ガスなどを吹き込みながら、反応を行うのが好ましい。反応溶液にCOが吸収されると、反応液中には炭酸基として含まれることになる。この炭酸基(炭酸種として、CO、HCO、HCO 、及びCO 2−を含む)は、水酸化バリウムや水酸化カルシウムと反応して安定な炭酸バリウムと炭酸カルシウムを生成する。炭酸バリウムや炭酸カルシウムは、酸化チタンと反応せずに、チタン酸バリウムカルシウム中に、不純物として残存してしまう傾向がある。したがって、反応溶液中の炭酸基の濃度(CO換算値。以下、特に断りのない限り同様である。)を制御することが好ましい。炭酸基の濃度を制御することにより、純度の高いチタン酸バリウムカルシウムを安定に製造できる。 Moreover, it is most industrial to carry out the above synthesis reaction by heating and stirring. Particularly when mechanically stirred, the raw materials are mixed and suitable. Moreover, since the reaction solution is alkaline, it tends to absorb CO 2 in the air. Therefore, it is preferable to carry out the reaction while sealing or blowing an inert gas so that the reaction solution does not come into contact with air. When CO 2 is absorbed by the reaction solution, it is contained as a carbonate group in the reaction solution. (As species carbonate, CO 2, H 2 CO 3, HCO 3 -, and CO containing 3 2-) The carbonate group, form a stable barium and calcium carbonate react with barium hydroxide or calcium hydroxide To do. Barium carbonate and calcium carbonate tend to remain as impurities in the barium calcium titanate without reacting with titanium oxide. Therefore, it is preferable to control the concentration of carbonic acid groups in the reaction solution (CO 2 equivalent value, hereinafter the same unless otherwise noted). By controlling the concentration of the carbonate group, highly pure barium calcium titanate can be stably produced.

反応溶液中の好ましいCO換算濃度は、0〜500質量ppmであり、好ましくは0〜200質量ppmであり、より好ましくは0〜100質量ppmである。反応液中の炭酸基の濃度を減少するためには、塩基性化合物を溶解する前の水を製造直前に加熱処理して脱炭酸するのが好ましい。 Preferred terms of CO 2 concentration in the reaction solution is 0 to 500 mass ppm, preferably from 0 to 200 mass ppm, more preferably from 0 to 100 mass ppm. In order to reduce the concentration of carbonate groups in the reaction solution, it is preferable to decarboxylate the water before dissolving the basic compound by heat treatment immediately before production.

また、チタン酸バリウムカルシウムの結晶性を高めるには、反応温度をできるだけ高くするのが望ましい。反応温度を高くするには、100℃〜溶液の臨界温度までの水熱反応が可能であるが、このためには、オートクレーブ等の安全に配慮した設備を必要とする。
従って、95℃以上に煮沸し、温度を保持して行うのが好ましい。
In order to increase the crystallinity of barium calcium titanate, it is desirable to increase the reaction temperature as much as possible. In order to increase the reaction temperature, a hydrothermal reaction from 100 ° C. to the critical temperature of the solution is possible. However, for this purpose, a safety-conscious facility such as an autoclave is required.
Therefore, it is preferable to boil at 95 ° C. or higher and maintain the temperature.

水酸化バリウムと酸化チタンの反応時間は、通常、2時間以上であり、好ましくは3時間以上であり、より好ましくは4時間以上である。また、水酸化カルシウム投入後の反応時間は、通常、2時間以上であり、好ましくは4時間以上であり、より好ましくは6時間以上である。   The reaction time of barium hydroxide and titanium oxide is usually 2 hours or longer, preferably 3 hours or longer, more preferably 4 hours or longer. The reaction time after the addition of calcium hydroxide is usually 2 hours or longer, preferably 4 hours or longer, more preferably 6 hours or longer.

チタン酸バリウムカルシウムの電気特性に悪影響を与える不純物としては、微量な金属イオンや陰イオンなどの成分が挙げられる。これら不純物を除去するためには、反応終了後のスラリーを電気透析、イオン交換、水洗、酸洗、浸透膜などで処理するなど種々の方法がある。しかしながら、これらの方法では、不純物イオンと同時にチタン酸バリウムカルシウムに含まれるバリウム等も同時にイオン化してスラリー中に一部溶解する場合があるため、所望の比率でバリウム及びカルシウムを固溶させるのが難しくなるだけでなく、結晶に欠陥が生じたりして、結晶性が低下する場合があるので注意を要する。また、反応液がアルカリ性のため、これらの処理中に空気中の二酸化炭素が混入しやすい。そのため、チタン酸バリウムカルシウムに含まれる炭酸塩が多くなる場合がある。   Impurities that adversely affect the electrical properties of barium calcium titanate include components such as trace amounts of metal ions and anions. In order to remove these impurities, there are various methods such as treatment of the slurry after completion of the reaction with electrodialysis, ion exchange, water washing, pickling, osmosis membrane and the like. However, in these methods, barium contained in barium calcium titanate simultaneously with impurity ions may be ionized at the same time and partially dissolved in the slurry, so that barium and calcium are dissolved in a desired ratio. Not only is this difficult, but there is a case where defects occur in the crystal and the crystallinity may be lowered. Further, since the reaction solution is alkaline, carbon dioxide in the air is likely to be mixed during these treatments. Therefore, the carbonate contained in barium calcium titanate may increase.

以上のことから、不純物の少ない原料を選定するとともに、合成反応および焼成における不純物の混入防止を行うことが好ましい。それに加えて、合成反応の終了後に、大気圧下または減圧下において、室温〜焼成可能温度の温度範囲で、不純物を蒸発、昇華、及び/または熱分解により気体として除去するのが好ましい。このとき、アルカリ溶液中に含まれる塩基性化合物を同時に分解して気体として除去することが好ましい。   In view of the above, it is preferable to select a raw material with few impurities and to prevent impurities from being mixed in the synthesis reaction and firing. In addition, after completion of the synthesis reaction, it is preferable to remove impurities as a gas by evaporation, sublimation, and / or thermal decomposition in a temperature range from room temperature to a sinterable temperature under atmospheric pressure or reduced pressure. At this time, it is preferable that the basic compound contained in the alkaline solution is simultaneously decomposed and removed as a gas.

焼成は、一般にチタン含有複合酸化物の結晶性を向上させるために行われるが、一方では、焼成によって、不純物を蒸発、昇華、及び/または熱分解して気体として除去することができる。この方法により除去できる不純物としては、カーボン数の低い有機アミン、アンモニア塩の水酸化物などの有機塩基、及び原料中に含まれる不純物としての微量の有機物、炭酸塩などが挙げられる。通常、焼成は350〜1200℃の焼成可能温度で行われる。焼成雰囲気は特に制限はなく、通常、大気中もしくは減圧中で行われる。   Firing is generally performed to improve the crystallinity of the titanium-containing composite oxide. On the other hand, the impurities can be removed by evaporation, sublimation, and / or thermal decomposition as a gas. Impurities that can be removed by this method include organic amines having a low carbon number, organic bases such as ammonia salt hydroxides, and trace amounts of organic substances and carbonates as impurities contained in the raw material. Usually, the firing is performed at a firing possible temperature of 350 to 1200 ° C. There is no restriction | limiting in particular in a baking atmosphere, Usually, it carries out in air | atmosphere or pressure reduction.

尚、合成反応終了後に、スラリーの固液分離を行ってから焼成を行うのが、焼成での熱エネルギーの低減や結晶性の向上の観点から好ましい。固液分離には、粉末の沈降、濃縮、ろ過、及び/または乾燥、解砕の工程が含まれる。沈降、濃縮、ろ過により液中に溶解する不純物が除去できる。沈降速度、あるいはろ過速度を変えるために、凝集剤や分散剤を用いてもよい。該凝集剤あるいは分散剤は、蒸発、昇華、及び/または熱分解により気体として除去可能なものが好ましい。   In addition, after completion | finish of a synthesis reaction, it is preferable to perform baking after performing solid-liquid separation of a slurry from a viewpoint of the reduction of the thermal energy in baking, and the improvement of crystallinity. Solid-liquid separation includes powder settling, concentration, filtration, and / or drying and crushing steps. Impurities that dissolve in the liquid can be removed by sedimentation, concentration, and filtration. In order to change the sedimentation rate or the filtration rate, a flocculant or a dispersant may be used. The flocculant or dispersant is preferably one that can be removed as a gas by evaporation, sublimation, and / or thermal decomposition.

乾燥工程は、水分を蒸発する工程であるが、塩基性化合物あるいは不純物の種類によっては、一部もしくは全量の不純物を、蒸発、昇華、及び/または熱分解によって除去可能である。乾燥には、減圧乾燥、熱風乾燥、凍結乾燥等の方法が用いられる。乾燥は通常、室温〜350℃で、1〜24時間行われる。乾燥の雰囲気は特に制限はないが、通常大気中または不活性ガス中または減圧中で行われる。その後、適当な方法で解砕してもよい。   The drying step is a step of evaporating water, but depending on the type of basic compound or impurities, some or all of the impurities can be removed by evaporation, sublimation and / or thermal decomposition. For drying, methods such as reduced-pressure drying, hot-air drying, and freeze-drying are used. Drying is usually performed at room temperature to 350 ° C. for 1 to 24 hours. The drying atmosphere is not particularly limited, but is usually performed in the air, in an inert gas, or under reduced pressure. Then, you may crush by an appropriate method.

本発明に用いられるバリウムの水酸化物やカルシウムの水酸化物は、水酸化物であれば、無水塩でも水和物でもよく、特に限定されない。また、バリウム、カルシウムの塩を用いても、本発明のチタン酸バリウムカルシウムは製造できる。   The barium hydroxide and calcium hydroxide used in the present invention are not particularly limited as long as they are hydroxides, and may be anhydrous salts or hydrates. The barium calcium titanate of the present invention can also be produced using barium and calcium salts.

また、本発明に用いられる酸化チタンゾルとしては、特に制限はないが、ブルーカイト型結晶を含有する酸化チタンゾルが望ましい。もしくは、チタン塩を酸性溶液中で加水分解して得られた酸化チタンゾルが望ましい。   The titanium oxide sol used in the present invention is not particularly limited, but a titanium oxide sol containing a brookite crystal is desirable. Alternatively, a titanium oxide sol obtained by hydrolyzing a titanium salt in an acidic solution is desirable.

ブルーカイト型結晶を含有するものであればブルーカイト型結晶の酸化チタン単独、またはルチル型結晶やアナターゼ型結晶の酸化チタンを含んでもよい。ルチル型結晶やアナターゼ型結晶の酸化チタンを含む場合、酸化チタン中のブルーカイト型結晶の酸化チタンの割合は特に制限はないが、通常、1〜100質量%であり、好ましくは10〜100質量%、より好ましくは50〜100質量%である。これは、溶媒中において酸化チタン粉末が分散性に優れたものとするためには、不定形よりも結晶性であることが単粒化しやすいことから好ましく、特にブルーカイト型結晶の酸化チタンが分散性に優れているためである。この理由は明らかではないが、pH2におけるブルーカイト型結晶のゼータ電位が、ルチル型の結晶、アナターゼ型の結晶よりも高いことと関係していると考えられる。   As long as it contains brookite-type crystals, it may contain brookite-type crystals of titanium oxide alone or rutile-type crystals or anatase-type crystals of titanium oxide. When the titanium oxide of rutile type crystal or anatase type crystal is included, the ratio of titanium oxide of brookite type crystal in titanium oxide is not particularly limited, but is usually 1 to 100% by mass, preferably 10 to 100% by mass. %, More preferably 50 to 100% by mass. In order to make the titanium oxide powder excellent in dispersibility in a solvent, it is preferable that it is crystalline rather than amorphous so that it can be easily made into single grains, and in particular, titanium oxide of brookite crystal is dispersed. It is because it is excellent in property. The reason for this is not clear, but it is considered that the zeta potential of brookite crystals at pH 2 is higher than that of rutile crystals and anatase crystals.

ブルーカイト型結晶を含有する酸化チタン粉末の製造方法は、アナターゼ型結晶の酸化チタン粉末を熱処理してブルーカイト型結晶を含む酸化チタン粉末を得る製造方法や、四塩化チタン、三塩化チタン、チタンアルコキシド、硫酸チタン等のチタン化合物の溶液を中和し、または加水分解することによって、酸化チタン粉末が分散した酸化チタンゾルとして得る液相での製造方法等がある。   The manufacturing method of titanium oxide powder containing brookite-type crystals includes a manufacturing method for obtaining titanium oxide powder containing brookite-type crystals by heat treatment of titanium oxide powder of anatase-type crystals, titanium tetrachloride, titanium trichloride, titanium There is a production method in a liquid phase obtained by neutralizing or hydrolyzing a solution of a titanium compound such as alkoxide and titanium sulfate to obtain a titanium oxide sol in which titanium oxide powder is dispersed.

製造原料にブルーカイト型結晶を含有する酸化チタン粉末を用いる場合は、酸化チタン粉末としてチタン塩を酸性溶液中で加水分解してなる酸化チタンゾルを用いることが好ましい。このような酸化チタンゾルは、粉末の粒径が小さく分散性に優れている。酸化チタンゾルの製造方法としては、例えば75〜100℃の熱水に四塩化チタンを加え、75℃以上であって溶液の沸点以下の温度で、塩素イオン濃度をコントロールしながら四塩化チタンを加水分解することにより、ブルーカイト型結晶を含有する酸化チタン粉末をゾルとして得る方法(特開平11−43327号公報)や、75〜100℃の熱水に四塩化チタンを加え、硝酸イオン、燐酸イオンのいずれか一方または双方の存在下に、75℃以上であって溶液の沸点以下の温度で、塩素イオン、硝酸イオン及び燐酸イオンの合計の濃度をコントロールしながら四塩化チタンを加水分解することにより、ブルーカイト型結晶を含有する酸化チタン粉末をゾルとして得る方法(国際公開第99/58451号パンフレット)が好ましい。   When using titanium oxide powder containing brookite crystals as a raw material for production, it is preferable to use a titanium oxide sol obtained by hydrolyzing a titanium salt in an acidic solution as the titanium oxide powder. Such a titanium oxide sol has a small powder particle size and excellent dispersibility. As a method for producing a titanium oxide sol, for example, titanium tetrachloride is added to hot water of 75 to 100 ° C., and the titanium tetrachloride is hydrolyzed while controlling the chlorine ion concentration at a temperature of 75 ° C. or higher and lower than the boiling point of the solution. Thus, a method of obtaining titanium oxide powder containing brookite crystals as a sol (Japanese Patent Laid-Open No. 11-43327) or adding titanium tetrachloride to hot water at 75 to 100 ° C. to form nitrate ions and phosphate ions In the presence of either or both, by hydrolyzing titanium tetrachloride at a temperature of 75 ° C. or higher and below the boiling point of the solution while controlling the total concentration of chlorine ions, nitrate ions and phosphate ions, A method of obtaining titanium oxide powder containing brookite-type crystals as a sol (WO99 / 58451 pamphlet) is preferred.

こうして得られたブルーカイト型結晶を含有する酸化チタン粉末の大きさは、1次粉末径が通常1〜100nmであり、好ましくは3〜50nmであり、より好ましくは5〜20nmである。100nmを越えると、これを原料として製造したチタン含有複合酸化物粉末の粒径が大きくなり、誘電材斜、圧電材料等の機能材料には適さない場合がある。1nm未満では、酸化チタン粉末を製造する工程での取り扱いが困難な場合がある。   As for the size of the titanium oxide powder containing the brookite-type crystal thus obtained, the primary powder diameter is usually 1 to 100 nm, preferably 3 to 50 nm, more preferably 5 to 20 nm. When the thickness exceeds 100 nm, the particle size of the titanium-containing composite oxide powder produced using this as a raw material becomes large, and may not be suitable for functional materials such as dielectric materials and piezoelectric materials. If it is less than 1 nm, handling in the step of producing the titanium oxide powder may be difficult.

チタン塩を酸性溶液中で加水分解して得られた酸化チタンゾルを用いる場合は、酸化チタンの結晶型に制限はなく、ブルーカイト型結晶相に限定されるものではない。   When a titanium oxide sol obtained by hydrolyzing a titanium salt in an acidic solution is used, the crystal form of titanium oxide is not limited and is not limited to a brookite crystal phase.

四塩化チタンや硫酸チタン等のチタン塩を酸性溶液中で加水分解すると、中性やアルカリ性の溶液中で行うよりも反応速度が抑制されるので粒径が単粒化し、分散性に潰れた酸化チタンゾルが得られる。また、塩素イオン、硫酸イオン等の陰イオンが、生成した酸化チタン粉末の内部に取り込まれにくいので、チタン含有複合酸化物粉末を製造した際にその粉末への陰イオンの混入を低減することができる。   Hydrolysis of titanium salts such as titanium tetrachloride and titanium sulfate in acidic solutions suppresses the reaction rate compared to neutral or alkaline solutions, so the particle size is reduced to a single particle and the dispersible oxidation A titanium sol is obtained. In addition, since anions such as chloride ions and sulfate ions are not easily taken into the produced titanium oxide powder, it is possible to reduce the inclusion of anions into the titanium-containing composite oxide powder. it can.

一方、中性やアルカリ性の溶液中で加水分解すると、反応速度が大きくなり、初期に多くの核発生が起こることが多い。そのため、粒径は小さいが分散性が悪い酸化チタンゾルとなり、粉末が鬘状に凝集してしまう場合もある。このような酸化チタンゾルを原料として、チタン含有複合酸化物粉末を製造した場合、得られた粉末は粒径が小さくても、分散性が悪いものとなる場合がある。また、陰イオンが酸化チタン粉末の内部に混入しやすくなり、その後の工程でこれらの陰イオンを除去することが難しくなる場合がある。   On the other hand, when the hydrolysis is carried out in a neutral or alkaline solution, the reaction rate increases and many nucleation often occurs in the initial stage. Therefore, there is a case where the titanium oxide sol has a small particle size but poor dispersibility, and the powder aggregates in a bowl shape. When a titanium-containing composite oxide powder is produced using such a titanium oxide sol as a raw material, even if the obtained powder has a small particle size, the dispersibility may be poor. In addition, anions are likely to be mixed inside the titanium oxide powder, and it may be difficult to remove these anions in subsequent steps.

チタン塩を酸性溶液中で加水分解し酸化チタンゾルを得る方法は、溶液が酸性に保持される方法であれは特に制限はないが、四塩化チタンを原料とし、還流冷却器を取り付けた反応器内で加水分解し、その際発生する塩素の逸出を抑制し、溶液を酸性に保持する方法(特開平11−43327号公報)が好ましい。
また、チタン塩の酸性溶液中の濃度は、0.01〜5mol/Lであることが好ましい。これは、濃度が5mol/Lを越えると、加水分解の反応速度が大きくなり、粒径が大きく分散性の悪い酸化チタンゾルが得られる場合があるためであり、0.01mol/L未満では、得られる酸化チタン濃度が少なくなり生産性が悪くなる場合があるためである。
The method for obtaining a titanium oxide sol by hydrolyzing a titanium salt in an acidic solution is not particularly limited as long as the solution is kept acidic, but in a reactor equipped with a reflux condenser using titanium tetrachloride as a raw material. The method of suppressing the escape of chlorine generated at that time and keeping the solution acidic (JP-A-11-43327) is preferred.
Moreover, it is preferable that the density | concentration in the acidic solution of a titanium salt is 0.01-5 mol / L. This is because when the concentration exceeds 5 mol / L, the hydrolysis reaction rate increases, and a titanium oxide sol having a large particle size and poor dispersibility may be obtained. This is because the produced titanium oxide concentration decreases and the productivity may deteriorate.

酸化チタンゾルの投入方法としては、特に制限はないが、酸化チタンゾルの凝集を抑制し分散性に優れたチタン酸バリウムカルシウムを得るには、塩基性化合物の存在するアルカリ性溶液に少なくとも飽和溶解度以上のバリウムカルシウム塩投入し加熱、撹拌した反応液に、少量ずつ投入するのがよい。酸化チタンゾルを少量ずつ投入する方法としては、ポンプ等を用いて滴下する方法や液中に注入する方法などがあげられる。   There are no particular restrictions on the method of charging the titanium oxide sol, but in order to obtain barium calcium titanate having excellent dispersibility by suppressing aggregation of the titanium oxide sol, barium having at least a saturated solubility in an alkaline solution in which a basic compound is present. It is better to add a little by little to the reaction solution which has been charged with calcium salt and heated and stirred. Examples of the method of adding the titanium oxide sol in small amounts include a method of dropping using a pump or the like and a method of injecting it into the liquid.

本発明において反応溶液として用いられるアルカリ性溶液には塩基性化合物が含まれ、この塩基性化合物によってアルカリ性溶液のpHが10以上に保たれる。この塩基化合物は、特に制限はないが、大気圧下または減圧下で、蒸発、昇華、及び/または熱分解により気体となる物質が好ましい。例えば、アンモニア、水に対する溶解性の高いカーボン数の低い有機アミン、アンモニウム塩の水酸化物などの有機塩基が好ましい。   The alkaline solution used as the reaction solution in the present invention contains a basic compound, and the pH of the alkaline solution is maintained at 10 or more by this basic compound. The basic compound is not particularly limited, but is preferably a substance that becomes a gas by evaporation, sublimation and / or thermal decomposition under atmospheric pressure or reduced pressure. For example, organic bases such as ammonia, organic amines having a high carbon solubility and a low carbon number, and ammonium salt hydroxides are preferred.

中でも、アンモニウム塩の水酸化物は、水に溶解すると乖離度が高く強い塩基として作用し、反応時に揮発することなく好適である。一方、アンモニアや水に対する溶解性の高いカーボン数の低い有機アミンは、塩基として弱く、低沸点のため使いにくい場合がある。   Of these, hydroxides of ammonium salts are suitable without dissolving during the reaction because they act as strong bases with a high degree of detachment when dissolved in water. On the other hand, an organic amine having a high solubility in ammonia or water and having a low carbon number is weak as a base and may be difficult to use because of its low boiling point.

アンモニウム塩の水酸化物としては、工業的には、コリン、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)などが知られており、安価に入手できる。特に、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドは、電子工業用に使用されており、不純物として金属イオン等が少ないものが入手できるだけでなく、135℃から140℃で熱分解し気体として除去できるので好適である。   Industrially known as the hydroxide of ammonium salt are choline, tetramethylammonium hydroxide (TMAH) and the like, which are available at low cost. In particular, tetramethylammonium hydroxide is suitable for use in the electronics industry, and is not only available with few impurities such as metal ions, but it can be thermally decomposed at 135 to 140 ° C. and removed as a gas.

安価な水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等の無機化合物を用いても本発明のチタン酸バリウムカルシウム複合物粉末は製造できる。
これら塩基化合物は、特に制限はなく、これらは1種類単独で用いてもよく、2種類以上の化合物を任意の比率で混合して用いても支障はない。
The barium calcium titanate composite powder of the present invention can also be produced using an inexpensive inorganic compound such as lithium hydroxide, sodium hydroxide or potassium hydroxide.
There is no restriction | limiting in particular in these basic compounds, These may be used individually by 1 type, and even if it mixes and uses 2 or more types of compounds by arbitrary ratios, it is satisfactory.

このようにして製造されるチタン酸バリウムカルシウム粉末は、粒径が小さく粒径分布の狭い、分散性に優れた、結晶性が高く、電気特性に優れた、特に不純物が少ない、バリウムとカルシウムを任意の比に固溶させたものであり、誘電体磁器、焦電体磁器、圧電体磁器、薄膜状形成物に成形される。
これらの磁器、薄膜状形成物は、コンデンサの材料、センサーなどに用いられる。
The barium calcium titanate powder thus produced is made of barium and calcium having a small particle size, a narrow particle size distribution, excellent dispersibility, high crystallinity, excellent electrical characteristics, and particularly low impurities. It is made into a solid solution at an arbitrary ratio, and is formed into a dielectric ceramic, pyroelectric ceramic, piezoelectric ceramic, or thin film-like product.
These porcelain and thin film-like products are used for capacitor materials, sensors, and the like.

また、チタン酸バリウムカルシウム粉末は、単品、あるいは添加剤、その他の材料等と混合して、水、既存の無機系バインダ、既存の有機系バインダからなる一種以上の溶剤でスラリー化あるいはペースト化して用いることも可能である。   In addition, barium calcium titanate powder is mixed with a single product or additives, other materials, etc., and slurried or pasted with one or more solvents consisting of water, existing inorganic binder, existing organic binder. It is also possible to use it.

チタン酸バリウムカルシウム粉末の電気特性は、粉末に焼結助剤等の各種添加剤を加えてディスク状に成形したもの、あるいは該粉末を含むスラリー、ペースト等に各種添加剤を加えて薄膜状に成形したもの等を、適当な条件で焼成した後、インピーダンスアナライザー等を使用して評価可能である。   The electrical characteristics of the barium calcium titanate powder are obtained by adding various additives such as a sintering aid to the powder and forming into a disk shape, or by adding various additives to the slurry and paste containing the powder to form a thin film. The molded article can be evaluated using an impedance analyzer or the like after firing under suitable conditions.

チタン酸バリウムカルシウム粉末を含む充填材を、熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂からなる群から選ばれる少なくとも一種以上に分散させることにより高誘電率のフィルムを得ることが出来る。   A film having a high dielectric constant can be obtained by dispersing a filler containing barium calcium titanate powder into at least one selected from the group consisting of a thermosetting resin and a thermoplastic resin.

チタン酸バリウムカルシウム粉末以外の充填材を含ませる場合には、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化タンタルなどからなる群より1種以上を選択して使用することが可能である。   When a filler other than the barium calcium titanate powder is included, it is possible to select one or more types from the group consisting of alumina, titania, zirconia, tantalum oxide, and the like.

熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂は特に制限されず、通常使用されている樹脂を使用することが可能であるが、熱硬化性樹脂としては例えばエポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ビストリアジン樹脂等が好適である。熱可塑性樹脂としては例えばポリオレフィン樹脂、スチレン系樹脂、ポリアミド等が好適である。   Thermosetting resins and thermoplastic resins are not particularly limited, and commonly used resins can be used. Examples of thermosetting resins include epoxy resins, polyimide resins, polyamide resins, and bistriazine resins. Is preferred. As the thermoplastic resin, for example, polyolefin resin, styrene resin, polyamide and the like are suitable.

チタン酸バリウムカルシウム粉末を含む充填材を熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂の少なくとも一種以上に均一に分散させるために、予め充填材を溶剤または上記樹脂組成物と溶剤の混合物に分散させスラリーを得るのが望ましい。   In order to uniformly disperse the filler containing the barium calcium titanate powder into at least one of a thermosetting resin and a thermoplastic resin, the filler is dispersed in advance in a solvent or a mixture of the resin composition and the solvent to obtain a slurry. Is desirable.

充填材を溶剤または上記樹脂組成物と溶剤の混合物に分散させスラリーを得る方法は特に限定されないが、湿式解砕の工程を含むのが望ましい。   A method for obtaining a slurry by dispersing the filler in a solvent or a mixture of the resin composition and the solvent is not particularly limited, but it is preferable to include a wet crushing step.

溶剤としては特に制限されず、通常使用される溶剤であれば何でも使用可能であるが、例えば、メチルエチルケトン、トルエン、酢酸エチル、メタノール、エタノール、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン、メチルセルソルブ、を単独で或いは二種以上を混合して用いることが出来る。   The solvent is not particularly limited, and any solvent that is usually used can be used. For example, methyl ethyl ketone, toluene, ethyl acetate, methanol, ethanol, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methylpyrrolidone and methyl cellosolve can be used alone or in admixture of two or more.

充填材を溶剤または上記樹脂組成物と溶剤の混合物に分散させたスラリーを得るためにカップリング剤で処理することが望ましい。カップリング剤としては特に制限される物ではなく、例えば、シランカップリング剤、チタネート系カップリング剤、アルミネート系カップリング剤があげられる。カップリング剤の親水基が、本発明のチタン酸バリウムカルシウム粉末を含む充填材表面の活性水素と反応し表面に被覆されるため、溶剤への分散性が良好になる。カップリング剤の疎水基は、その選択により樹脂への相溶性を高めることができる。例えば、樹脂としてエポキシ樹脂を用いる場合には、モノアミノ、ジアミノ、カチオニックスチリル、エポキシ、メルカプト、アニリノ、ウレイドなどのいずれかを官能基の一つに有するシランカップリング剤や、ホスファイト、アミノ、ジアミノ、エポキシ、メルカプトなどのいずれかを官能基の一つに有するチタネート系カップリング剤が好適である。樹脂としてポリイミド樹脂を用いる場合には、モノアミノ、ジアミノ、アニリノなどのいずれかを官能基の一つに有するシランカップリング剤や、モノアミノ、ジアミノなどのいずれかを官能基の一つに有するチタネート系カップリング剤が好適である。
これらのうち一種を単独で用いたり、二種以上を混合して用いたりすることができる。
In order to obtain a slurry in which the filler is dispersed in a solvent or a mixture of the resin composition and the solvent, it is desirable to treat with a coupling agent. The coupling agent is not particularly limited, and examples thereof include silane coupling agents, titanate coupling agents, and aluminate coupling agents. Since the hydrophilic group of the coupling agent reacts with the active hydrogen on the surface of the filler containing the barium calcium titanate powder of the present invention and is coated on the surface, the dispersibility in the solvent is improved. The selection of the hydrophobic group of the coupling agent can increase the compatibility with the resin. For example, when an epoxy resin is used as the resin, a silane coupling agent having any one of monoamino, diamino, cationic styryl, epoxy, mercapto, anilino, ureido, etc. as one of functional groups, phosphite, amino, A titanate coupling agent having any one of diamino, epoxy, mercapto and the like as one of functional groups is suitable. When using a polyimide resin as the resin, a silane coupling agent having one of monoamino, diamino, anilino, etc. as one of the functional groups, or a titanate system having any of monoamino, diamino, etc. as one of the functional groups Coupling agents are preferred.
Among these, one can be used alone, or two or more can be mixed and used.

カップリング材の配合量は、特に限定されず、チタン酸バリウムカルシウム粉末の一部または全部が被覆されていれば良いが、多いと未反応のまま残り悪影響を与える場合があり、少なすぎるとカップリング効果が低くなる場合もある。したがって、チタン酸バリウムカルシウム粉末を含む充填材の粒径及び比表面積、カップリング剤の種類によって、充填材が均一に分散できる配合量を選択することが好ましいが、チタン酸バリウムカルシウム粉末を含む充填材の0.05〜20質量%程度の配合量が望ましい。   The blending amount of the coupling material is not particularly limited as long as a part or all of the barium calcium titanate powder is coated, but if it is too much, it may remain unreacted and adversely affect it. The ring effect may be reduced. Therefore, it is preferable to select a blending amount capable of uniformly dispersing the filler depending on the particle size and specific surface area of the filler containing the barium calcium titanate powder and the type of the coupling agent. A blending amount of about 0.05 to 20% by mass of the material is desirable.

カップリング剤の親水基とチタン酸バリウムカルシウム粉末を含む充填材表面の活性水素との反応を完結させるため、スラリーにしてから加熱処理する工程を含むのが望ましい。加熱温度と時間に特に制限はないが、100〜150℃で1時間から3時間加熱処理することが好ましい。また、溶剤の沸点が100℃以下のときは、加熱温度は溶剤の沸点以下とし、加熱時間をそれに応じて長くするとよい。   In order to complete the reaction between the hydrophilic group of the coupling agent and the active hydrogen on the surface of the filler containing barium calcium titanate powder, it is desirable to include a heat treatment step after forming the slurry. Although there is no restriction | limiting in particular in heating temperature and time, It is preferable to heat-process at 100-150 degreeC for 1 hour to 3 hours. In addition, when the boiling point of the solvent is 100 ° C. or lower, the heating temperature is preferably lower than the boiling point of the solvent, and the heating time is increased accordingly.

図1には、コンデンサの一例である積層型セラミックコンデンサの断面模式図を示す。
図1に示すように、この積層型セラミックコンデンサ1は、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。
誘電体層2は、チタン酸バリウムカルシウムの粉末がバインダ等により固化成形されてなるものである。また、内部電極3,4は例えばNi、Pd、Ag等から構成される。また外部電極6,7は例えば、Ag,Cu,Ni等の焼結体にNiメッキを施したもので構成される。
図1に示すコンデンサ1は、例えば、図2に示すように、携帯電話機10の回路基板11に実装されて用いられる。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a multilayer ceramic capacitor which is an example of a capacitor.
As shown in FIG. 1, the multilayer ceramic capacitor 1 includes a multilayer body 5 in which a dielectric layer 2 and internal electrodes 3 and 4 are sequentially stacked, and an external electrode 6 attached to a side surface of the multilayer body 5. 7. One end of each of the internal electrodes 3, 4 is exposed on the side surface of the laminate 5, and each one end is connected to the external electrodes 6, 7.
The dielectric layer 2 is formed by solidifying and molding barium calcium titanate powder with a binder or the like. The internal electrodes 3 and 4 are made of, for example, Ni, Pd, Ag, or the like. The external electrodes 6 and 7 are made of, for example, a sintered body made of Ag, Cu, Ni or the like and plated with Ni.
A capacitor 1 shown in FIG. 1 is used by being mounted on a circuit board 11 of a mobile phone 10, for example, as shown in FIG.

次に、上記の積層型セラミックコンデンサの製造方法の一例について説明する。
まず、チタン酸バリウムカルシウム粉末と、バインダと、分散剤と、水とを混合してスラリーを製造する。スラリーは予め真空脱気しておくことが好ましい。
次にこのスラリーをドクターブレード法などで基板に薄く塗布した後、加熱して水を蒸発させることにより、チタン酸バリウムカルシウム粉末を主成分とする誘電体層を形成する。
次に、得られた誘電体層にNi、Pd、Ag等の金属ペーストを塗布し、更に別の誘電体層を積層し、更に、内部電極となる金属ペーストを塗布する。この工程を繰り返し行うことにより、誘電体層と内部電極とが順次積層されてなる積層体が得られる。また積層体はプレスして誘電体層と内部電極とを密着させることが望ましい。
次に、積層体をコンデンサのサイズにカットしてから1000℃〜1350℃で焼成する。次に焼成後の積層体の側面に外部電極ペーストを塗布し、このペーストを600〜850℃で焼成する。最後に、外部電極の表面にNiメッキを施す。
このようにして、図1に示すような積層型セラミックコンデンサ1が得られる。
Next, an example of a method for producing the above multilayer ceramic capacitor will be described.
First, a slurry is produced by mixing barium calcium titanate powder, a binder, a dispersant, and water. The slurry is preferably vacuum degassed in advance.
Next, the slurry is thinly applied to a substrate by a doctor blade method or the like, and then heated to evaporate water, thereby forming a dielectric layer mainly composed of barium calcium titanate powder.
Next, a metal paste such as Ni, Pd, or Ag is applied to the obtained dielectric layer, another dielectric layer is laminated, and a metal paste that serves as an internal electrode is further applied. By repeating this process, a laminate in which a dielectric layer and internal electrodes are sequentially laminated is obtained. Further, it is desirable to press the laminated body so that the dielectric layer and the internal electrode are in close contact.
Next, the laminate is cut into a capacitor size and then fired at 1000 ° C. to 1350 ° C. Next, an external electrode paste is applied to the side surface of the fired laminate, and this paste is fired at 600 to 850 ° C. Finally, Ni plating is applied to the surface of the external electrode.
In this way, a multilayer ceramic capacitor 1 as shown in FIG. 1 is obtained.

上記の積層型セラミックコンデンサ1は、本発明の好ましい実施態様である誘電率の高いチタン酸バリウムカルシウムを誘電体として用いているので、コンデンサの静電容量を高めることができる。また上記のコンデンサ1は、本発明の好ましい実施態様である粒径の小さなチタン酸バリウムカルシウムを誘電体として用いているので、誘電体層を薄くすることができ、これによりコンデンサ自体を小型にできる。また誘電体層が薄くなることで、コンデンサの静電容量をより高めることができる。
このような小型の積層型セラミックコンデンサは、電子機器類、特に携帯電話機をはじめとする携帯型機器の部品として好適に用いることができる。
Since the multilayer ceramic capacitor 1 uses barium calcium titanate having a high dielectric constant, which is a preferred embodiment of the present invention, as a dielectric, the capacitance of the capacitor can be increased. In addition, since the capacitor 1 uses barium calcium titanate having a small particle diameter, which is a preferred embodiment of the present invention, as a dielectric, the dielectric layer can be thinned, and thus the capacitor itself can be reduced in size. . In addition, the capacitance of the capacitor can be further increased by reducing the thickness of the dielectric layer.
Such a small multilayer ceramic capacitor can be suitably used as a component of electronic devices, particularly portable devices such as mobile phones.

以下、本発明を実施例及び比較例をあげて具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
(誘電率測定方法)
得られたチタン酸バリウムカルシウムの誘電率は以下のようにして測定した。
チタン酸バリウムカルシウムとMgO(協和化学工業(株)製高純度酸化マグネシウム500−04R)、Y(信越化学(株)製微粉末イットリウムUU−HP)、SiO−BaO−Li(旭テクノグラス(株)製セラミックス低温焼結用硝子添加剤)をモル比で100:2:1.5:2になるように混合した。
混合粉0.3gを13mmφの金型で一軸成型した後、窒素雰囲気下において1020℃で2時間保持し焼成した。同様に、混合粉0.3gを13mmφの金型で一軸成型した後、窒素雰囲気下において、表1に示した温度で2時間保持し焼成した。
このようにして得られた焼結体のサイズを精密に測定した後に焼付け用銀電極を塗布し、大気雰囲気下において800℃で10分間焼成することにより電極を形成し単板コンデンサとした。
該コンデンサの面積、厚み、重量を測定し、焼結密度を求めた。
該コンデンサの静電容量をHEWLETT PACKARD社製LFインピーダンスアナライザー4192Aで測定し、測定周波数1kHz、測定温度―55℃から125℃での静電容量と焼結体のサイズから誘電率を算出した。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated concretely, this invention is not limited only to these Examples.
(Dielectric constant measurement method)
The dielectric constant of the obtained barium calcium titanate was measured as follows.
Barium calcium titanate and MgO (high purity magnesium oxide 500-04R manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.), Y 2 O 3 (fine powder yttrium UU-HP manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.), SiO 2 —BaO—Li 2 O 3 (glass additive for ceramics low temperature sintering manufactured by Asahi Techno Glass Co., Ltd.) was mixed at a molar ratio of 100: 2: 1.5: 2.
After 0.3 g of the mixed powder was uniaxially molded with a 13 mmφ mold, it was calcined at 1020 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. Similarly, after 0.3 g of the mixed powder was uniaxially molded with a 13 mmφ mold, it was fired in a nitrogen atmosphere at the temperature shown in Table 1 for 2 hours.
After precisely measuring the size of the sintered body thus obtained, a silver electrode for baking was applied and baked at 800 ° C. for 10 minutes in an air atmosphere to form an electrode to obtain a single plate capacitor.
The area, thickness, and weight of the capacitor were measured to determine the sintered density.
The capacitance of the capacitor was measured with an LF impedance analyzer 4192A manufactured by HEWLETT PACKARD, and the dielectric constant was calculated from the capacitance at a measurement frequency of 1 kHz and a measurement temperature of −55 ° C. to 125 ° C. and the size of the sintered body.

(実施例1)
四塩化チタン(住友チタニウム(株)製:純度99.9%)を0.25mol/Lの濃度で含む水溶液を用意した。この水溶液を、還流冷却器つきの反応器に投入し、塩素イオンの逸出を抑制し、かつ酸性に保ちながら、沸点付近まで加熱した。更にその温度で60分間保持して四塩化チタンを加水分解することにより、酸化チタンゾルを得た。得られた酸化チタンゾルを110℃で乾燥し、X線回折装置(理学電機(株)製X線回折装置RAD−B、ローターフレックス)で結晶型を調べたところ、ブルーカイト型結晶の酸化チタンであることがわかった。
Example 1
An aqueous solution containing titanium tetrachloride (Sumitomo Titanium Co., Ltd .: purity 99.9%) at a concentration of 0.25 mol / L was prepared. This aqueous solution was put into a reactor equipped with a reflux condenser, and heated to near the boiling point while suppressing escape of chlorine ions and keeping acidic. Further, titanium tetrachloride was hydrolyzed while maintaining the temperature for 60 minutes to obtain a titanium oxide sol. The obtained titanium oxide sol was dried at 110 ° C., and the crystal form was examined with an X-ray diffractometer (X-ray diffractometer RAD-B, Rotorflex, manufactured by Rigaku Corporation). I found out.

次に、還流冷却管付き反応器に、窒素気流下で、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの20質量%水溶液(セイケム昭和(株)製、炭酸基濃度60ppm以下)450gと、水酸化バリウム8水和物119.89gを投入し、pH14とした水溶液を撹拌しながら煮沸した。次に、前記酸化チタンゾルを電気透析装置により塩素イオンを500ppmになるまで除去した後、沈降濃縮して得た酸化チタン濃度15質量%のゾル213.1gを、反応器に毎分7gの速度で滴下した。そのまま撹拌しながら煮沸を4時間維持した。反応液中の一部をろ過し、ろ液中のバリウムをICP発光法で測定したところ、バリウムイオンは2ppmであり、バリウムイオンは投入量の1000分の1以下まで反応していた。   Next, 450 g of a 20% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (manufactured by Seychem Showa Co., Ltd., carbonate group concentration of 60 ppm or less) and barium hydroxide octahydrate in a reactor equipped with a reflux condenser under a nitrogen stream. 119.89 g was added and the aqueous solution adjusted to pH 14 was boiled with stirring. Next, after removing the titanium oxide sol with an electrodialyzer until the chlorine ion was reduced to 500 ppm, 213.1 g of sol having a titanium oxide concentration of 15% by mass obtained by precipitation concentration was charged into the reactor at a rate of 7 g / min. It was dripped. Boiling was maintained for 4 hours with stirring. A part of the reaction solution was filtered, and barium in the filtrate was measured by an ICP emission method. As a result, barium ions were 2 ppm, and barium ions reacted to 1/1000 or less of the input amount.

次に、反応液に水酸化カルシウム(和光純薬工業(株)製:試薬特級)1.48gを投入し、そのまま撹拌しながら煮沸を6時間維持した。反応液中の一部からカルシウムイオンを抽出してカルシウムをICP発光法で測定したところ、カルシウムイオンは3ppmであり、カルシウムイオンは投入量の1000分の1以下まで反応していた。   Next, 1.48 g of calcium hydroxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd .: reagent grade) was added to the reaction solution, and boiling was maintained for 6 hours while stirring as it was. When calcium ions were extracted from a part of the reaction solution and measured for calcium by the ICP emission method, the calcium ions were 3 ppm, and the calcium ions were reacted up to 1/1000 of the input amount.

その後、反応液をろ過して得られた固形分を、300℃で5時間乾燥して乾燥粉末とした。反応に用いた酸化チタン量と水酸化バリウムと水酸化カルシウム量から算出される理論収量に対する実収量の割合は99.9%であった。   Thereafter, the solid content obtained by filtering the reaction solution was dried at 300 ° C. for 5 hours to obtain a dry powder. The ratio of the actual yield to the theoretical yield calculated from the amount of titanium oxide, barium hydroxide and calcium hydroxide used in the reaction was 99.9%.

乾燥粉末を乳鉢で解砕し、BET法にて粉末の比表面積を測定したところ、粉末の比表面積は48m/gであった。 The dried powder was crushed in a mortar and the specific surface area of the powder was measured by the BET method. The specific surface area of the powder was 48 m 2 / g.

この粉末を前述のX線回折装置により評価した。そのときのX線回析スペクトルを図3に示す。図3に示すように、斜方晶系ペロブスカイト化合物の回折ピークはみられず、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は3モル%以下であった。
また、X線回折強度からリートベルト解析を実施したところ、得られた粉末はバリウムとカルシウムが固溶したBa0.950Ca0.050TiO粉末であることが判明した。a軸長の長さとc軸長の長さより求めたyは1.0045であり、(1)式を満たしていた。
This powder was evaluated by the aforementioned X-ray diffractometer. The X-ray diffraction spectrum at that time is shown in FIG. As shown in FIG. 3, the diffraction peak of the orthorhombic perovskite compound was not observed, and the content of the orthorhombic perovskite compound was 3 mol% or less.
Further, when Rietveld analysis was performed from the X-ray diffraction intensity, it was found that the obtained powder was Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder in which barium and calcium were dissolved. y obtained from the length of the a-axis length and the length of the c-axis length was 1.0045, which satisfied the formula (1).

次に、粉末形状を走査型電子顕微鏡で拡大観察した。結果を図4に示す。
さらに、得られた試料を用い透過型電子顕微鏡(日立製作所,H−9000UHR)で観察した。EDXで元素分析をしたところ、図5に示すように、粉末に均一にバリウムとカルシウムが固溶していることがわかった。
Next, the powder shape was magnified and observed with a scanning electron microscope. The results are shown in FIG.
Furthermore, the obtained sample was observed with a transmission electron microscope (Hitachi, Ltd., H-9000UHR). Elemental analysis by EDX revealed that barium and calcium were uniformly dissolved in the powder as shown in FIG.

更に、粉末に含まれる炭酸基の量については赤外分光分析装置(BIORAD社製FTS6000)を使用して定量した。炭酸基が全て炭酸バリウム、炭酸カルシウムであると仮定すると約1質量%に相当する量の炭酸基が検出された。なお、結晶格子内の水酸基に対応する3500cm−1付近の急峻な吸収ピークは現れなかった。 Further, the amount of carbonate group contained in the powder was quantified using an infrared spectroscopic analyzer (FTS6000 manufactured by BIORAD). Assuming that all the carbonate groups are barium carbonate and calcium carbonate, an amount of carbonate groups corresponding to about 1% by mass was detected. Note that a sharp absorption peak in the vicinity of 3500 cm −1 corresponding to a hydroxyl group in the crystal lattice did not appear.

(実施例2)
実施例1で得られた粉末を、電気炉(株式会社デンケン製KDFP−90)に投入して焼成を行った。焼成条件は、毎分20℃で昇温し、950℃で2時間保持し、その後自然冷却する条件とした。このようにして実施例2のチタン酸バリウムカルシウム粉末を得た。
(Example 2)
The powder obtained in Example 1 was put into an electric furnace (KDFP-90 manufactured by Denken Co., Ltd.) and fired. The firing conditions were such that the temperature was raised at 20 ° C. per minute, held at 950 ° C. for 2 hours, and then naturally cooled. Thus, the barium calcium titanate powder of Example 2 was obtained.

実施例2のチタン酸バリウムカルシウム粉末の比表面積をBET法により測定したところ、比表面積は6.8m/gであった。
また、熱処理後のチタン酸バリウムカルシウム粉末のX線回析スペクトルを図6に示す。図6に示すように斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークはみられず、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は3モル%以下であった。また、y(c/a)は1.0081であり、(1)式を満たしてした。
When the specific surface area of the barium calcium titanate powder of Example 2 was measured by the BET method, the specific surface area was 6.8 m 2 / g.
Moreover, the X-ray-diffraction spectrum of the barium calcium titanate powder after heat processing is shown in FIG. As shown in FIG. 6, no peak of the orthorhombic perovskite compound was observed, and the content of the orthorhombic perovskite compound was 3 mol% or less. Y (c / a) was 1.0081, which satisfied the expression (1).

次に、実施例2のチタン酸バリウムカルシウム粉末について、示差走査熱量計(セイコー電子工業(株)製)を用いて斜方晶系と正方晶径の相転移点を測定した。測定は、−40℃〜200℃までを10℃/分の速度で昇温し、200℃で10分維持した後、−40℃までを10℃/分の速度で降温させる条件とした。その結果、斜方晶系と正方晶径の相転移点は、−16℃であった。
また、実施例2のチタン酸バリウムカルシウム粉末について、ブッカー・エイエックス・エス(株)製:DSC320SAを用い、室温から100℃までを10℃/分の速度で昇温し、100℃で10分間保持し、その後、−100℃まで10℃/分で降温し、さらに150℃まで10℃/分で昇温した。この場合も、斜方晶系と正方晶径の相転移点は、−16℃であった。
Next, with respect to the barium calcium titanate powder of Example 2, the phase transition point between the orthorhombic system and the tetragonal crystal diameter was measured using a differential scanning calorimeter (manufactured by Seiko Denshi Kogyo Co., Ltd.). The measurement was performed under the condition that the temperature was increased from −40 ° C. to 200 ° C. at a rate of 10 ° C./min, maintained at 200 ° C. for 10 minutes, and then decreased to −40 ° C. at a rate of 10 ° C./min. As a result, the phase transition point between the orthorhombic system and the tetragonal system was −16 ° C.
Moreover, about the barium calcium titanate powder of Example 2, it heated up from room temperature to 100 degreeC at the speed | rate of 10 degree-C / min using Booker AXS Co., Ltd. product: DSC320SA, and it was 10 minutes at 100 degreeC. Thereafter, the temperature was lowered to −100 ° C. at 10 ° C./min, and further raised to 150 ° C. at 10 ° C./min. Also in this case, the phase transition point between the orthorhombic system and the tetragonal crystal diameter was −16 ° C.

次に、実施例2のチタン酸バリウムカルシウム粉末について、走査型電子顕微鏡で拡大観察した。SEM写真を図7に示す。
図7に示す写真を解析してチタン酸バリウムカルシウム粉末の面積を求め、球形換算した体積を求めた。同様にしてチタン酸バリウムカルシウム粉末個の体積を求め、粒径分布を測定した。画像解析法で求めた体積基準の平均粒径をD1、粒径の小さいほうから積算して5%となる粒径をD2、95%となる粒径をD3、最大の粒径をD4としたときに、D2/D1は0.6であり、D3/D1は1.6であり、D4/D1は1.8であった。
Next, the barium calcium titanate powder of Example 2 was enlarged and observed with a scanning electron microscope. A SEM photograph is shown in FIG.
The photograph shown in FIG. 7 was analyzed to determine the area of the barium calcium titanate powder, and the volume in spherical form was determined. Similarly, the volume of the barium calcium titanate powder was determined, and the particle size distribution was measured. The volume-based average particle size obtained by the image analysis method is D1, the particle size that becomes 5% integrated from the smallest particle size is D2, the particle size that becomes 95% is D3, and the maximum particle size is D4. Sometimes D2 / D1 was 0.6, D3 / D1 was 1.6, and D4 / D1 was 1.8.

さらに、実施例2のチタン酸バリウムカルシウム粉末を透過型電子顕微鏡で観察した。
EDXで元素分析をしたところ、図8に示すように、粉末に均一にバリウムとカルシウムが固溶していることがわかった。
また、図9に示すように、実施例2のチタン酸バリウムカルシウム粉末を、透過型電子顕微鏡により倍率25万倍で観察したが、水酸基が脱離したことに起因する欠陥は観察されなかった。
更に、実施例2のチタン酸バリウムカルシウム粉末は、電子線回析像より単結晶であることがわかった。
誘電率の測定結果を表1に示した。
Furthermore, the barium calcium titanate powder of Example 2 was observed with a transmission electron microscope.
Elemental analysis by EDX revealed that barium and calcium were uniformly dissolved in the powder as shown in FIG.
In addition, as shown in FIG. 9, the barium calcium titanate powder of Example 2 was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 250,000 times, but no defects due to the elimination of hydroxyl groups were observed.
Furthermore, the barium calcium titanate powder of Example 2 was found to be a single crystal from an electron diffraction image.
The dielectric constant measurement results are shown in Table 1.

(実施例3)
実施例1で得られた粉末を、1000℃で2時間保持した以外は実施例2と同様にして焼成を行うことにより、実施例3のチタン酸バリウムカルシウムを得た。
(Example 3)
The powder obtained in Example 1 was calcined in the same manner as in Example 2 except that the powder was held at 1000 ° C. for 2 hours to obtain barium calcium titanate in Example 3.

実施例3のチタン酸バリウムカルシウム粉末の比表面積は5.1m/gであった。また、yは1.0093であり、(1)式を満たしていた。更に、画像解析法で求めたD2/D1は0.6であり、D3/D1は1.7であり、D3/D1は1.8であった。
誘電率の測定結果を表1に示した。
The specific surface area of the barium calcium titanate powder of Example 3 was 5.1 m 2 / g. Y was 1.0093, which satisfied the expression (1). Furthermore, D2 / D1 obtained by the image analysis method was 0.6, D3 / D1 was 1.7, and D3 / D1 was 1.8.
The dielectric constant measurement results are shown in Table 1.

(実施例4)
水酸化バリウム8水和物の投入量を107.27g、水酸化カルシウムの投入量を4.45g、とした以外は、実施例1と同様の操作を行うことにより、実施例4のチタン酸バリウムカルシウム粉末を製造した。
Example 4
The barium titanate of Example 4 was obtained in the same manner as in Example 1 except that the amount of barium hydroxide octahydrate input was 107.27 g and that of calcium hydroxide was 4.45 g. Calcium powder was produced.

得られた実施例4のチタン酸バリウムカルシウム粉末の比表面積は49m/gであった。また、そのX線回折スペクトルには、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークがみられず、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は3モル%以下であった。
更に、X線回折強度からリートベルト解析を実施したところ、得られた粉体はバリウムとカルシウムが固溶したBa0.850Ca0.150TiO粉末であり、またyは1.0048であり(2)式を満たしていた。
更に、実施例4の粉末について、透過型電子顕微鏡により倍率25万倍で観察したが、水酸基が脱離したことに起因する欠陥は観察されなかった。
The specific surface area of the obtained barium calcium titanate powder of Example 4 was 49 m 2 / g. In the X-ray diffraction spectrum, no peak of the orthorhombic perovskite compound was observed, and the content of the orthorhombic perovskite compound was 3 mol% or less.
Furthermore, when Rietveld analysis was performed from the X-ray diffraction intensity, the obtained powder was Ba 0.850 Ca 0.150 TiO 3 powder in which barium and calcium were dissolved, and y was 1.0048. (2) Formula was satisfied.
Furthermore, the powder of Example 4 was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 250,000 times, but no defects due to the elimination of hydroxyl groups were observed.

(実施例5)
実施例4で得られた粉末を、1100℃で2時間保持した以外は実施例2と同様にして焼成を行うことにより、実施例5のチタン酸バリウムカルシウム粉末を得た。
(Example 5)
The powder obtained in Example 4 was calcined in the same manner as in Example 2 except that the powder was held at 1100 ° C. for 2 hours to obtain the barium calcium titanate powder of Example 5.

得られた実施例5の粉末の比表面積は5m/gであった。また、そのX線回折スペクトルには、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークがみられず、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は3モル%以下であった。更に、yは1.0092であり、(1)式を満たしていた。更にまた、画像解析法で求めたD2/D1は0.6であり、D3/D1は1.8であり、D4/D1は1.9であった。また、透過型電子顕微鏡による観察を25万倍で行ったが、水酸基が脱離したことに起因する欠陥は観察されなかった。
誘電率の測定結果を表1に示した。
The specific surface area of the obtained powder of Example 5 was 5 m 2 / g. In the X-ray diffraction spectrum, no peak of the orthorhombic perovskite compound was observed, and the content of the orthorhombic perovskite compound was 3 mol% or less. Furthermore, y was 1.0092, which satisfied the expression (1). Furthermore, D2 / D1 obtained by the image analysis method was 0.6, D3 / D1 was 1.8, and D4 / D1 was 1.9. Further, observation with a transmission electron microscope was carried out at 250,000 times, but no defects due to elimination of hydroxyl groups were observed.
The dielectric constant measurement results are shown in Table 1.

(実施例6)
オートクレーブ用反応器を用い、反応温度を110℃にした以外は、実施例1と同様の操作を行うことにより、実施例6のチタン酸バリウムカルシウム粉末を製造した。
(Example 6)
The barium calcium titanate powder of Example 6 was produced by performing the same operation as in Example 1 except that the reaction temperature was changed to 110 ° C. using an autoclave reactor.

得られた実施例6のチタン酸バリウムカルシウム粉末の非表面積は43m/gであった。また、そのX線回折スペクトルには、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークがみられず、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は3モル%以下であった。
更に、X線回折強度からリートベルト解析を実施したところ、得られた粉体はバリウムとカルシウムが固溶したBa0.950Ca0.050TiO粉末であり、またyは1.0038であり(2)式を満たしていた。
更に、実施例6の粉末について、透過型電子顕微鏡により倍率25万倍で観察したが、水酸基が脱離したことに起因する欠陥は観察されなかった。
The non-surface area of the obtained barium calcium titanate powder of Example 6 was 43 m 2 / g. In the X-ray diffraction spectrum, no peak of the orthorhombic perovskite compound was observed, and the content of the orthorhombic perovskite compound was 3 mol% or less.
Furthermore, when Rietveld analysis was performed from the X-ray diffraction intensity, the obtained powder was Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder in which barium and calcium were dissolved, and y was 1.0038. (2) Formula was satisfied.
Furthermore, the powder of Example 6 was observed with a transmission electron microscope at a magnification of 250,000 times, but no defects due to the elimination of hydroxyl groups were observed.

(実施例7)
実施例6で得られた粉末を、880℃で2時間保持した以外は実施例2と同様にして焼成を行うことにより、実施例7のチタン酸バリウムカルシウムを得た。
(Example 7)
The powder obtained in Example 6 was calcined in the same manner as in Example 2 except that the powder was held at 880 ° C. for 2 hours to obtain barium calcium titanate of Example 7.

得られた実施例7の粉末の比表面積は10m/gであった。また、そのX線回折スペクトルには、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークがみられず、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は3モル%以下であった。更に、yは1.0067であり、(2)式を満たしていた。更にまた、画像解析法で求めたD2/D1は0.8であり、D3/D1は1.5であり、D4/D1は1.6であった。また、透過型電子顕微鏡による観察を25万倍で行ったが、水酸基が脱離したことに起因する欠陥は観察されなかった。
誘電率の測定結果を表1に示した。
The specific surface area of the obtained powder of Example 7 was 10 m 2 / g. In the X-ray diffraction spectrum, no peak of the orthorhombic perovskite compound was observed, and the content of the orthorhombic perovskite compound was 3 mol% or less. Furthermore, y was 1.0067, which satisfied the expression (2). Furthermore, D2 / D1 obtained by the image analysis method was 0.8, D3 / D1 was 1.5, and D4 / D1 was 1.6. Further, observation with a transmission electron microscope was carried out at 250,000 times, but no defects due to elimination of hydroxyl groups were observed.
The dielectric constant measurement results are shown in Table 1.

(比較例1)
還流冷却管付き反応器に、窒素気流下で、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドの20質量%水溶液(セイケム昭和(株)製、炭酸基濃度60ppm以下)を450gと、水酸化バリウム8水和物を119.89gと、水酸化カルシウム8水和物を1.48gとを投入し、pH14とした水溶液を撹拌しながら煮沸した。次に、実施例1と同様にして酸化チタンゾルを調製し、このゾルを電気透析装置により塩素イオンが500ppmになるまで除去した後、沈降濃縮して得た酸化チタン濃度15質量%のゾル213gを、反応器に毎分7gの速度で滴下した。そのまま撹拌しながら煮沸を4時間維持した。反応液中の一部をろ過し、ろ液中のバリウムをICP発光法で測定したところ、バリウムイオンは2ppmであり、バリウムイオンは投入量の1000分の1以下まで反応していた。
この後、上記以外の操作は、実施例1と同様の操作を行い、比較例1のチタン酸バリウムカルシウム粉末を製造した。
(Comparative Example 1)
In a reactor equipped with a reflux condenser, 450 g of a 20% by mass aqueous solution of tetramethylammonium hydroxide (manufactured by Seychem Showa Co., Ltd., carbonate group concentration of 60 ppm or less) and 119 of barium hydroxide octahydrate under a nitrogen stream. .89 g and 1.48 g of calcium hydroxide octahydrate were added, and the aqueous solution adjusted to pH 14 was boiled with stirring. Next, a titanium oxide sol was prepared in the same manner as in Example 1, and after removing this sol with an electrodialyzer until the chlorine ion reached 500 ppm, 213 g of a sol having a titanium oxide concentration of 15% by mass obtained by precipitation concentration was obtained. To the reactor at a rate of 7 g / min. Boiling was maintained for 4 hours with stirring. A part of the reaction solution was filtered, and barium in the filtrate was measured by an ICP emission method. As a result, barium ions were 2 ppm, and barium ions reacted to 1/1000 or less of the input amount.
Thereafter, operations other than those described above were performed in the same manner as in Example 1 to produce the barium calcium titanate powder of Comparative Example 1.

得られた粉末の比表面積は38m/gであった。また、そのX線回折スペクトル図を図10及び図11に示した。図11は図10の拡大図である。図11において、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークを○印で示している。このように比較例1のチタン酸バリウムカルシウムには、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークがみられた。これにより斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は、3モル%より大きいことが判明した。 The specific surface area of the obtained powder was 38 m 2 / g. The X-ray diffraction spectrum diagrams are shown in FIGS. FIG. 11 is an enlarged view of FIG. In FIG. 11, the peak of the orthorhombic perovskite compound is indicated by a circle. Thus, the orthorhombic perovskite compound peak was observed in the barium calcium titanate of Comparative Example 1. As a result, it was found that the content of the orthorhombic perovskite compound was larger than 3 mol%.

(比較例2)
比較例1で得られた粉末を、1000℃で2時間保持した以外は実施例2と同様にして焼成を行うことにより、比較例2のチタン酸バリウムカルシウムを得た。
(Comparative Example 2)
The powder obtained in Comparative Example 1 was calcined in the same manner as in Example 2 except that the powder was held at 1000 ° C. for 2 hours to obtain Barium calcium titanate in Comparative Example 2.

得られた粉末の比表面積は5.1m/gであった。そのX線回折スペクトル図を図12及び図13に示した。図13は図12の拡大図である。図13において、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークを○印で示している。このように比較例2のチタン酸バリウムカルシウムにも斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークがみられた。これにより斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は3モル%より大きいことが判明した。またyは1.0077であり、(1)式を満たしていなかった。また、斜方晶系と正方晶径の相転移点の相転移点を測定したところ、−15℃であった。更に、画像解析法で求めたD2/D1は0.4であり、D3/D1は2.0であり、D4/D1は2.5であった。
誘電率の測定結果を表1に示した。
The specific surface area of the obtained powder was 5.1 m 2 / g. The X-ray diffraction spectrum is shown in FIGS. FIG. 13 is an enlarged view of FIG. In FIG. 13, the peak of the orthorhombic perovskite compound is indicated by a circle. Thus, the rhombic perovskite compound peak was also observed in barium calcium titanate of Comparative Example 2. As a result, it was found that the content of the orthorhombic perovskite compound was larger than 3 mol%. Moreover, y was 1.0077 and did not satisfy the formula (1). The phase transition point between the orthorhombic and tetragonal crystal phase transition points was measured and found to be -15 ° C. Further, D2 / D1 obtained by the image analysis method was 0.4, D3 / D1 was 2.0, and D4 / D1 was 2.5.
The dielectric constant measurement results are shown in Table 1.

(比較例3)
水酸化バリウム8水和物の投入量を107.27g、水酸化カルシウムの投入量を4.45g、とした以外は、比較例1と同様の操作を行い、比較例3のチタン酸バリウムカルシウム粉末を製造した。
(Comparative Example 3)
The barium calcium titanate powder of Comparative Example 3 was prepared in the same manner as in Comparative Example 1, except that the amount of barium hydroxide octahydrate input was 107.27 g and that of calcium hydroxide was 4.45 g. Manufactured.

得られた粉末の比表面積は38m/gであった。そのX線回折スペクトルには、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークがみられた。これにより斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率は、3モル%より大きいことが判明した。 The specific surface area of the obtained powder was 38 m 2 / g. In the X-ray diffraction spectrum, an orthorhombic perovskite compound peak was observed. As a result, it was found that the content of the orthorhombic perovskite compound was larger than 3 mol%.

(比較例4)
比較例3で得られた粉末を、1020℃で2時間保持した以外は実施例2と同様の操作で焼成することにより、比較例4のチタン酸バリウムカルシウム粉末を製造した。
(Comparative Example 4)
The barium calcium titanate powder of Comparative Example 4 was produced by firing the powder obtained in Comparative Example 3 in the same manner as in Example 2 except that the powder was held at 1020 ° C. for 2 hours.

得られた粉末の比表面積は5.3m/gであった。また、そのX線回折スペクトルには、斜方晶系ペロブスカイト化合物のピークがみられ、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率が3モル%より大きいことが判明した。また、yは1.0081であり、(1)式を満たしていなかった。更に、画像解析法で求めたD2/D1は0.3であり、D3/D1は2.2であり、D4/D1は2.8であった。
誘電率の測定結果を表1に示した。
The specific surface area of the obtained powder was 5.3 m 2 / g. Further, in the X-ray diffraction spectrum, an orthorhombic perovskite compound peak was found, and it was found that the content of the orthorhombic perovskite compound was larger than 3 mol%. Moreover, y was 1.0081 and did not satisfy the expression (1). Further, D2 / D1 obtained by the image analysis method was 0.3, D3 / D1 was 2.2, and D4 / D1 was 2.8.
The dielectric constant measurement results are shown in Table 1.

Figure 0005089870
Figure 0005089870

温度特性は、EIA規格のX7Rを満たすものは○、満たさないものは×と記した。
* は、コンデンサーを製造する際の、チタン酸バリウムとMgO(協和化学工業(株)製高純度酸化マグネシウム500−04R)、Y(信越化学(株)製微粉末イットリウムUU−HP)、SiO−BaO−Li(旭テクノグラス(株)製セラミックス低温焼結用硝子添加剤)をモル比で100:0.5:1.5:2になるようにした。
単板コンデンサで誘電率評価した結果を表1に示した。
実施例2,3,5,7の本発明のチタン酸バリウムカルシウムは、焼結密度が高く、その時の温度特性はEIA規格のX7Rを満たした。
比較例2,4のチタン酸バリウムカルシウムは、焼結密度が低いため、焼成温度があげられない。その結果、EIA規格のX7Rを満たす誘電率は低くなった。
As for the temperature characteristics, those satisfying the EIA standard X7R are indicated as “◯”, and those not satisfying as “X”.
* Indicates barium titanate and MgO (high-purity magnesium oxide 500-04R manufactured by Kyowa Chemical Industry Co., Ltd.), Y 2 O 3 (fine powder yttrium UU-HP manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) SiO 2 —BaO—Li 2 O 3 (glass additive for ceramic low-temperature sintering manufactured by Asahi Techno Glass Co., Ltd.) was adjusted to a molar ratio of 100: 0.5: 1.5: 2.
Table 1 shows the results of dielectric constant evaluation using a single plate capacitor.
The barium calcium titanate of the present invention of Examples 2, 3, 5, and 7 had a high sintered density, and the temperature characteristics at that time satisfied E7 standard X7R.
Since the sintered density of the barium calcium titanate of Comparative Examples 2 and 4 is low, the firing temperature cannot be increased. As a result, the dielectric constant satisfying X7R of the EIA standard was lowered.

本発明の好ましい実施態様である積層型セラミックコンデンサの一例を示す断面模式図である。It is a cross-sectional schematic diagram which shows an example of the multilayer ceramic capacitor which is a preferable embodiment of this invention. 図1の積層型セラミックコンデンサを備えた携帯電話機の内部構造の一例を示す分解図である。FIG. 2 is an exploded view illustrating an example of an internal structure of a mobile phone including the multilayer ceramic capacitor of FIG. 1. 実施例1のBa0.950Ca0.050TiO粉末のX線回折スペクトル図の一例である。1 is an example of an X-ray diffraction spectrum diagram of Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Example 1. FIG. 実施例1のBa0.950Ca0.050TiO粉末の走査型電子顕微鏡写真の一例である。2 is an example of a scanning electron micrograph of Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Example 1. FIG. 実施例1のBa0.950Ca0.050TiO粉末の透過型電子顕微鏡写真とEDXによる元素分析図の一例である。It is an example of elemental analysis diagram with a transmission electron micrograph and EDX of Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Example 1. 実施例2のBa0.950Ca0.050TiO粉末のX線回折スペクトル図の一例である。2 is an example of an X-ray diffraction spectrum diagram of Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Example 2. FIG. 実施例2のBa0.950Ca0.050TiO粉末の走査型電子顕微鏡写真の一例である。2 is an example of a scanning electron micrograph of Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Example 2. FIG. 実施例2のBa0.950Ca0.050TiO粉末の透過型電子顕微鏡写真とEDXによる元素分析図の一例である。It is an example of elemental analysis diagram with a transmission electron micrograph and EDX of Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Example 2. 実施例2のBa0.950Ca0.050TiO粉末を25万倍で観察した透過型電子顕微鏡写真の一例である。The Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Example 2 is an example of a transmission electron microscope photograph observed with 250,000-fold. 比較例1のBa0.950Ca0.050TiO粉末のX線回折スペクトル図の一例である。2 is an example of an X-ray diffraction spectrum diagram of Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Comparative Example 1. FIG. 図10を拡大したX線回折スペクトル図の一例である。It is an example of the X-ray diffraction spectrum figure which expanded FIG. 比較例2のBa0.950Ca0.050TiO粉末のX線回折スペクトル図の一例である。4 is an example of an X-ray diffraction spectrum diagram of Ba 0.950 Ca 0.050 TiO 3 powder of Comparative Example 2. FIG. 図12を拡大したX線回折スペクトル図の一例である。It is an example of the X-ray diffraction spectrum figure which expanded FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1…積層型セラミックコンデンサ(コンデンサ)、2…誘電体層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Multilayer ceramic capacitor (capacitor), 2 ... Dielectric layer

Claims (28)

(Ba1−XCaTiO(ただし0<X<0.2であり、0.98≦Y≦1.02である)の組成式で表され、斜方晶系ペロブスカイト化合物の含有率が3mol%以下(0mol%を含む)であり、比表面積Dが1m/g以上100m/g以下の範囲であることを特徴とするチタン酸バリウムカルシウム。 (Ba 1-X Ca X ) Y TiO 3 (where 0 <X <0.2 and 0.98 ≦ Y ≦ 1.02), and containing an orthorhombic perovskite compound The barium calcium titanate having a rate of 3 mol% or less (including 0 mol%) and a specific surface area D of 1 m 2 / g or more and 100 m 2 / g or less. リートベルト法により算出された結晶格子のa軸長とc軸長との比(c/a)をyとしたとき、前記yと前記比表面積Dとの関係が下記式(1)または下記式(2)を満たすことを特徴とする請求項1に記載のチタン酸バリウムカルシウム。
y≧1.0095−8.8×10−6×D(ただし1≦D≦9.7のとき) (1)
y≧1.003(ただし9.7<D≦100のとき) (2)
When the ratio (c / a) between the a-axis length and the c-axis length of the crystal lattice calculated by the Rietveld method is y, the relationship between the y and the specific surface area D is the following formula (1) or the following formula: The barium calcium titanate according to claim 1, wherein (2) is satisfied.
y ≧ 1.075−8.8 × 10 −6 × D 3 (when 1 ≦ D ≦ 9.7) (1)
y ≧ 1.003 (when 9.7 <D ≦ 100) (2)
チタン酸バリウムカルシウムが単結晶粒子を80%以上含んでいることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のチタン酸バリウムカルシウム。   The barium calcium titanate according to claim 1 or 2, wherein the barium calcium titanate contains 80% or more of single crystal particles. 粒子内に1nm以上の空孔が存在しない粒子が80%以上含まれていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウム The barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 3, wherein 80% or more of particles having no pores of 1 nm or more are contained in the particles . 表面積Dが5m/g以上100m/g以下の粉末であることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウム。 Barium calcium titanate as claimed in any one of claims 1 to 4, wherein the specific surface area D is less powder 5 m 2 / g or more 100 m 2 / g. 前記組成式におけるXが、0.05≦X<0.2であることを特徴とする請求項1乃至請求項のいずれかに記載のチタン酸バリウムカルシウム。 The barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 5 , wherein X in the composition formula satisfies 0.05 ≦ X <0.2. 塩基性化合物を含むpH10以上のアルカリ性溶液中に、水酸化バリウムと酸化チタンとを投入してこれらを反応させることによりチタン酸バリウムを合成する工程と、
次いで、水酸化カルシウムを投入して反応させることによりチタン酸バリウムカルシウムを合成する工程と、
次いで、前記塩基性化合物を気化させて除去する工程と、を備えていることを特徴とするチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
A step of synthesizing barium titanate by introducing barium hydroxide and titanium oxide and reacting them in an alkaline solution containing a basic compound and having a pH of 10 or more;
Next, a step of synthesizing barium calcium titanate by adding and reacting calcium hydroxide;
And a step of vaporizing and removing the basic compound. A method for producing barium calcium titanate, comprising:
水酸化バリウムと水酸化カルシウムのモル比を1:0〜0.8:0.2の範囲にするとともに、水酸化バリウム及び水酸化カルシウムの合計モル量に対して酸化チタン量を0.98〜1.02倍とし、アルカリ性溶液中でこれら水酸化バリウムと水酸化カルシウムと酸化チタンを反応させてチタン酸バリウムカルシウムを製造することを特徴とする請求項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。 The molar ratio of barium hydroxide to calcium hydroxide is in the range of 1: 0 to 0.8: 0.2, and the amount of titanium oxide is 0.98 to the total molar amount of barium hydroxide and calcium hydroxide. The method for producing barium calcium titanate according to claim 7 , wherein the barium calcium titanate is produced by reacting barium hydroxide, calcium hydroxide and titanium oxide in an alkaline solution at 1.02 times. . 前記のチタン酸バリウムの合成工程において、前記アルカリ性溶液中のバリウムイオンの残量が投入量の100分の1以下になるまで反応させるとともに、
前記のチタン酸バリウムカルシウムの合成工程において、カルシウムイオンの残量が投入量の100分の1以下になるまで反応させることを特徴とする請求項または請求項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。
In the barium titanate synthesis step, the reaction is performed until the remaining amount of barium ions in the alkaline solution is 1/100 or less of the input amount,
The barium calcium titanate according to claim 7 or 8 , wherein in the barium calcium titanate synthesis step, the reaction is performed until the remaining amount of calcium ions is 1/100 or less of the input amount. Production method.
前記の塩基性化合物の除去工程後に、350℃以上1200℃以下の範囲で熱処理を行なうことを特徴とする請求項乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。 Method for producing a barium calcium titanate according to any one of claims 7 to 9 after the step of removing the basic compound, and performing a heat treatment in the range of 350 ° C. or higher 1200 ° C. or less. チタン酸バリウム合成からチタン酸ンバリウムカルシウム合成までの工程において、反応溶液中の炭酸基の濃度を、CO換算で0ppm以上500ppm以下の範囲に制御することを特徴とする請求項乃至請求項10のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。 In the step of barium titanate synthesized until titanate emissions barium calcium synthesis, claims 7 to the concentration of carbonate groups in the reaction solution, and controlling the 500ppm following range of 0ppm in terms of CO 2 10. The method for producing barium calcium titanate according to any one of 10 above. 前記酸化チタンがブルーカイト型結晶を含有するものであることを特徴とする請求項乃至請求項11のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。 Method for producing a barium calcium titanate according to any one of claims 7 to 11, wherein the titanium oxide are those containing brookite crystals. 前記酸化チタンが、チタン化合物を酸性溶液中で加水分解してなる酸化チタンゾルであることを特徴とする請求項乃至請求項12のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。 The titanium oxide, a manufacturing method of the barium calcium titanate according to any one of claims 7 to 12, characterized in that a titanium oxide sol obtained by hydrolyzing a titanium compound in an acidic solution. 前記塩基性化合物が、大気圧下または減圧下で、蒸発、昇華、熱分解のうちの少なくとも一種以上の手段で気化する物質であることを特徴とする請求項乃至請求項13のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。 The basic compound, under an atmospheric pressure or a reduced pressure, evaporation, sublimation, any of claims 7 to 13, characterized in that a substance that vaporizes at least one or more means of pyrolysis 1 The manufacturing method of barium calcium titanate as described in an item. 前記塩基性化合物が、有機塩基化合物であることを特徴とする請求項乃至請求項14のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。 Wherein the basic compound, method for producing a barium calcium titanate according to any one of claims 7 to 14, characterized in that an organic base compound. 前記塩基性化合物が、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイドであることを特徴とする請求項乃至請求項15のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムの製造方法。 Wherein the basic compound, method for producing a barium calcium titanate according to any one of claims 7 to 15, characterized in that tetramethyl ammonium hydroxide. 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とする誘電材料。 A dielectric material comprising the barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とするペースト。 A paste comprising the barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とするスラリー。 A slurry comprising the barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とする薄膜状形成物。 A thin film-like formed product comprising the barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムを用いて製造されたことを特徴とする誘電体磁器。 A dielectric ceramic produced using the barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムを用いて製造されたことを特徴とする焦電体磁器。 A pyroelectric porcelain produced using the barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 6 . 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムを用いて製造されたことを特徴とする圧電体磁器。 A piezoelectric ceramic manufactured using the barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 6 . 請求項21に記載の誘電体磁器を含むことを特徴とするコンデンサ。 A capacitor comprising the dielectric ceramic according to claim 21 . 請求項20乃至請求項24のいずれかに記載の薄膜状形成物、磁器及びコンデンサからなる群から選ばれる少なくとも一種を含むことを特徴とする電子機器。 25. An electronic device comprising at least one selected from the group consisting of a thin film-like product according to any one of claims 20 to 24 , a porcelain, and a capacitor. 請求項20乃至請求項23のいずれかに記載の薄膜状形成物または磁器を一種または二種以上含むことを特徴とするセンサー。 24. A sensor comprising one or more of the thin film-like formation or porcelain according to any one of claims 20 to 23 . 請求項1乃至請求項のいずれか1項に記載のチタン酸バリウムカルシウムを含むことを特徴とする誘電体フィルム。 A dielectric film comprising the barium calcium titanate according to any one of claims 1 to 6 . 請求項27に記載の誘電体フィルムを用いて製造されたことを特徴とするコンデンサ。 A capacitor manufactured using the dielectric film according to claim 27 .
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