JP6047252B2 - 誘電体セラミック材料、その製造方法及び複合誘電体材料 - Google Patents
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Description
レーザー回折散乱法による体積頻度粒度分布測定における累積値が10%となる粒子径をD10、50%となる粒子径をD50、90%となる粒子径をD90としたときに、((D90−D10)/D50)の値が1.2以下であり、
平均粒子径D50が3〜15μmであり、
平均粒子径D50より算出される理論比表面積(m2/g)とBET法により測定されるBET比表面積(m2/g)との関係が、0.5≦((BET比表面積−理論比表面積)/理論比表面積)≦9.0であること、
を特徴とする誘電体セラミック材料を提供するものである。
該シュウ酸塩を焼成温度1050〜1400℃で焼成して、焼成体を得る第二工程と、
該焼成体を解砕して、レーザー回折散乱法による体積頻度粒度分布測定における累積値が10%となる粒子径をD10、50%となる粒子径をD50、90%となる粒子径をD90としたときに、((D90−D10)/D50)の値が1.2以下であり、平均粒子径D50が3〜15μmであり、平均粒子径D50より算出される理論比表面積(m2/g)とBET法により測定されるBET比表面積(m2/g)との関係が、0.5≦((BET比表面積−理論比表面積)/理論比表面積)≦9.0であるペロブスカイト(ABO3)型複合酸化物粒子からなる誘電体セラミック材料を得る第三工程と、
を有することを特徴とする誘電体セラミック材料の製造方法を提供するものである。
レーザー回折散乱法による体積頻度粒度分布における累積値が10%となる粒子径をD10、50%となる粒子径をD50、90%となる粒子径をD90としたときに、((D90−D10)/D50)の値が1.2以下であり、
平均粒子径D50が3〜15μmであり、
平均粒子径D50より算出される理論比表面積(m2/g)とBET法により測定されるBET比表面積(m2/g)との関係が、0.5≦((BET比表面積−理論比表面積)/理論比表面積)≦9.0であること、
を特徴とする誘電体セラミック材料である。
S=6/(ρD)
S(m2/g):理論比表面積
ρ(g/cm3):真比重
D(μm):平均粒子径D50
該シュウ酸塩を焼成温度1050〜1400℃で焼成して、焼成体を得る第二工程と、
該焼成体を解砕して、レーザー回折散乱法による体積頻度粒度分布測定における累積値が10%となる粒子径をD10、50%となる粒子径をD50、90%となる粒子径をD90としたときに、((D90−D10)/D50)の値が1.2以下であり、平均粒子径D50が3〜15μmであり、平均粒子径D50より算出される理論比表面積(m2/g)とBET法により測定されるBET比表面積(m2/g)との関係が、0.5≦((BET比表面積−理論比表面積)/理論比表面積)≦9.0であるペロブスカイト(ABO3)型複合酸化物粒子からなる誘電体セラミック材料を得る第三工程と、
を有することを特徴とする誘電体セラミック材料の製造方法である。
レーザー回折散乱法により測定される、体積頻度粒度分布測定により求められる積算90%(D90)、50%(D50)、10%(D10)の粒径を求めた。
(2)比表面積
BET比表面積はBET法により求めた。また、理論比表面積は、下記式より算出した。
S=6/(ρD)
S(m2/g):理論比表面積
ρ(g/cm3):真比重
D(μm):平均粒子径D50
(3)c/a軸比
X線回折法によって測定し、スペクトル解析から格子定数c及びaを算出した。
(4)塩素含有量
試料を純水で煮沸し、上澄み液をイオンクロマトグラフにより測定した。
<シュウ酸バリウムチタニルの製造>
塩化バリウム2水塩130gと、シュウ酸2水塩130gに、純水720gを加えて、温度55℃にて、0.5時間撹拌して得られた懸濁液をA液とした。
また、TiO2換算で15.3質量%の四塩化チタン水溶液256gに純水560gを加えて希釈したものをB液とした。
次いで、撹拌しながら反応温度55℃で30分間かけてB液をA液に添加し、添加後は撹拌を続けながら0.5時間の熟成を行った。熟成終了後、ろ過してシュウ酸バリウムチタニルを回収した。
次いで、回収したシュウ酸バリウムチタニルを純水でリパルプし、80℃で24時間静置乾燥してシュウ酸バリウムチタニルの粉末を得た。
得られたシュウ酸バリウムチタニルの粉末をアルミナ坩堝に20g仕込み、5時間かけて昇温して、1075℃で20時間焼成を行い、チタン酸バリウムを得た。得られたチタン酸バリウムを乳鉢で解砕してチタン酸バリウム粒子を得た。得られたチタン酸バリウム粒子の諸物性を表1に示す。
<シュウ酸バリウムチタニルの製造>
実施例1と同じ方法でシュウ酸バリウムチタニルの粉末を得た。
<チタン酸バリウムの製造>
焼成温度を1200℃としたこと以外は、実施例1と同じ方法で行いチタン酸バリウム粒子を得た。得られたチタン酸バリウム粒子の諸物性を表1に示す。また、得られたチタン酸バリウム粒子のSEM写真を図1に、粒度分布を図2に示す。
<シュウ酸バリウムチタニルの製造>
実施例1と同じ方法でシュウ酸バリウムチタニルの粉末を得た。
<チタン酸バリウムの製造>
焼成温度を1250℃としたこと以外は、実施例1と同じ方法で行いチタン酸バリウム粒子を得た。得られたチタン酸バリウム粒子の諸物性を表1に示す。
<シュウ酸ストロンチウムチタニルの製造>
水酸化ストロンチウム8水塩325gと、シュウ酸2水塩300gに、純水550gを加えて、温度55℃にて、0.5時間撹拌して得られた懸濁液をA液とした。
また、TiO2換算で15.3質量%の四塩化チタン水溶液590gに純水430gを加えて希釈したものをB液とした。
次いで、撹拌しながら反応温度55℃で180分間かけてB液をA液に添加し、添加後は撹拌を続けながら0.5時間の熟成を行った。熟成終了後、ろ過してシュウ酸ストロンチウムチタニルを回収した。
次いで、回収したシュウ酸ストロンチウムタニルを純水でリパルプし、80℃で24時間静置乾燥してシュウ酸ストロンチウムチタニルの粉末を得た。
<チタン酸ストロンチウムの製造>
得られたシュウ酸ストロンチウムチタニルの粉末をアルミナ坩堝に20g仕込み、5時間かけて昇温して、1375℃で15時間焼成を行い、チタン酸ストロンチウムを得た。得られたチタン酸ストロンチウムを乳鉢で解砕してチタン酸ストロンチウム粒子を得た。得られたチタン酸ストロンチウム粒子の諸物性を表1に示す。また、得られたチタン酸ストロンチウム粒子のSEM写真を図3に、粒度分布を図4に示す。
<シュウ酸バリウムチタニルの製造>
実施例1と同じ方法でシュウ酸バリウムチタニルの粉末を得た。
<チタン酸バリウムの製造>
焼成温度を1450℃としたこと以外は、実施例1と同じ方法で行った。しかし、生成したチタン酸バリウムが強固に焼結し、焼成容器への固着が生じてしまったため、チタン酸バリウム粒子を得ることができなかった。
<シュウ酸バリウムチタニルの製造>
実施例1と同じ方法でシュウ酸バリウムチタニルの粉末を得た。
<チタン酸バリウムの製造>
焼成温度を1000℃としたこと以外は、実施例1と同じ方法で行いチタン酸バリウム粒子を得た。得られたチタン酸バリウム粒子の諸物性を表1に示す。
2)b値:(BET比表面積−理論比表面積)/理論比表面積
実施例1〜3及び比較例2で得られたチタン酸バリウム粒子と、充填補助材としてのチタン酸バリウム微粒子(日本化学工業社製、パルセラムBT−4M、平均粒子径0.7μm、BET比表面積2.0m2/g)を、表2に示す質量割合で市販のミキサーで混合し、実施例5〜7及び比較例3の混合誘電体セラミック材料を得た。
次いで、表2に示す配合割合で、実施例5〜7及び比較例3の混合誘電体セラミック材料と、エポキシ樹脂とを混練し、エポキシ樹脂組成物を調製した。表2中、混練が問題なく行え、均一なエポキシ樹脂組成物が得られたものを○と評価し、混練は行えるが、エポキシ樹脂組成物の増粘により泡が生じたり、流動性が著しく悪化したものを△と評価し、混練が困難であったものを×と評価した。
なお、ここで使用したエポキシ樹脂は、99質量%の熱硬化性エポキシ樹脂(三菱化学株式会社製、商品名:JER(登録商標)828EL、分子量約370、比重1.17、25℃での公称粘度120〜150P)と、1重量%のイミダゾール系硬化促進剤(四国化成工業株式会社製、商品名:2E4MZ)とからなるものである。
実施例4で得られたチタン酸ストロンチウム粒子と、充填補助材としてのチタン酸ストロンチウム微粒子(日本化学工業社製、パルセラムSTG、平均粒子径0.8μm、BET比表面積2.1m2/g)を、表2に示す質量割合で市販のミキサーで混合し、実施例8の混合誘電体セラミック材料を得た。
次いで、表2に示す配合割合で、実施例8の混合誘電体セラミック材料と、上記実施例5〜7と同じエポキシ樹脂とを混練し、エポキシ樹脂組成物を調製した。表2中、混練が問題なく行え、均一なエポキシ樹脂組成物が得られたものを○と評価し、混練は行えるが、エポキシ樹脂組成物の増粘により泡が生じたり、流動性が著しく悪化したものを△と評価し、混練が困難であったものを×と評価した。
先ず、エポキシ樹脂組成物を140℃、5時間で硬化させて複合誘電体試料を作製した。次いで、得られた複合誘電体試料の両面に、蒸着法にて厚さ30nmの白金膜を電極として形成した後、インピーダンスアナライザー(ソーラートロン社製1255B)、インターフェース(ソーラートロン社製1296)にて、周波数1kHz、印加電圧1Vにおける誘電率及び誘電損失の測定を行った。結果を表3に示す。
Claims (15)
- ペロブスカイト(ABO3)型複合酸化物粒子からなり、
レーザー回折散乱法による体積頻度粒度分布測定における累積値が10%となる粒子径をD10、50%となる粒子径をD50、90%となる粒子径をD90としたときに、((D90−D10)/D50)の値が1.2以下であり、
平均粒子径D50が3〜15μmであり、
平均粒子径D50より算出される理論比表面積(m2/g)とBET法により測定されるBET比表面積(m2/g)との関係が、0.5≦((BET比表面積−理論比表面積)/理論比表面積)≦9.0であること、
を特徴とする誘電体セラミック材料。 - 前記ペロブスカイト型複合酸化物粒子のBET比表面積が0.1〜1.1m2/gであることを特徴とする請求項1記載の誘電体セラミック材料。
- 前記ペロブスカイト型複合酸化物粒子が、ABO3型のAサイト元素がBa、Ca、Mg及びSrからなる群から選ばれる少なくとも1種であり、且つ、Bサイト元素がTi及びZrからなる群から選ばれる少なくとも1種であるペロブスカイト型複合酸化物粒子であることを特徴とする請求項1又は2いずれか1項記載の誘電体セラミック材料。
- 前記ペロブスカイト型複合酸化物粒子の塩素含有量が、50質量ppm以下であることを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載の誘電体セラミック材料。
- 前記ペロブスカイト型複合酸化物粒子の形状が無定形であることを特徴とする請求項1〜4いずれか1項記載の誘電体セラミック材料。
- 請求項1〜5いずれか1項記載の誘電体セラミック材料と、レーザー回折散乱法による体積頻度粒度分布測定における平均粒子径D50が3μm未満であるペロブスカイト(ABO3)型複合酸化物微粒子からなる誘電体セラミック材料と、を混合して得られる混合誘電体セラミック材料。
- 複合誘電体の無機充填材用であることを特徴とする請求項1〜5いずれか1項記載の誘電体セラミック材料。
- 複合誘電体の無機充填材用であることを特徴とする請求項6記載の混合誘電体セラミック材料。
- シュウ酸と、Ba化合物、Ca化合物、Mg化合物及びSr化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(A元素化合物)と、を混合して得られる液(A液)に、Tiの塩化物及びZrの塩化物からなる群から選ばれる少なくとも1種の塩化物を含有する液(B液)を添加して反応を行い、Ba、Ca、Mg及びSrからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、Ti及びZrからなる群から選ばれる少なくとも1種の元素と、を有するシュウ酸塩を得る第一工程と、
該シュウ酸塩を焼成温度1050〜1400℃で焼成して、焼成体を得る第二工程と、
該焼成体を解砕して、レーザー回折散乱法による体積頻度粒度分布測定における累積値が10%となる粒子径をD10、50%となる粒子径をD50、90%となる粒子径をD90としたときに、((D90−D10)/D50)の値が1.2以下であり、平均粒子径D50が3〜15μmであり、平均粒子径D50より算出される理論比表面積(m2/g)とBET法により測定されるBET比表面積(m2/g)との関係が、0.5≦((BET比表面積−理論比表面積)/理論比表面積)≦9.0であるペロブスカイト(ABO3)型複合酸化物粒子からなる誘電体セラミック材料を得る第三工程と、
を有することを特徴とする誘電体セラミック材料の製造方法。 - 前記A液は、前記シュウ酸と前記Ba化合物、Ca化合物、Mg化合物及びSr化合物からなる群から選ばれる少なくとも1種の化合物(A元素化合物)とを水溶媒中で接触させることにより得られたものであることを特徴とする請求項9記載の誘電体セラミック材料の製造方法。
- 前記A元素化合物が、塩化物、水酸化物又は炭酸塩であることを特徴とする請求項9又は10いずれか1項記載の誘電体セラミック材料の製造方法。
- 前記第一工程での反応温度が60℃以下であることを特徴とする請求項9〜11いずれか1項記載の誘電体セラミック材料の製造方法。
- 前記B液の添加時間を5〜240分間として、前記B液中のTi元素及びZr元素の原子換算の総モル数に対する前記A液中のBa元素、Ca元素、Mg元素及びSr元素の原子換算の総モル数の比を0.95〜1.30とすることを特徴とする請求項9〜12いずれか1項記載の誘電体セラミック材料の製造方法。
- 請求項1〜5いずれか1項記載の誘電体セラミック材料と、高分子材料と、を含むことを特徴とする複合誘電体材料。
- 請求項6記載の混合誘電体セラミック材料と、高分子材料と、を含むことを特徴とする複合誘電体材料。
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