JPH06345432A - チタン酸バリウム粉末の製造方法 - Google Patents

チタン酸バリウム粉末の製造方法

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JPH06345432A
JPH06345432A JP13181293A JP13181293A JPH06345432A JP H06345432 A JPH06345432 A JP H06345432A JP 13181293 A JP13181293 A JP 13181293A JP 13181293 A JP13181293 A JP 13181293A JP H06345432 A JPH06345432 A JP H06345432A
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JP
Japan
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barium titanate
dielectric constant
alkoxide
dielectric
titanate powder
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JP13181293A
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English (en)
Inventor
Mitsutoshi Kawamoto
光俊 川本
Yukio Hamachi
幸生 浜地
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Murata Manufacturing Co Ltd
Original Assignee
Murata Manufacturing Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 誘電率が高く、誘電率の温度係数及び誘電損
失が小さく、低い温度で焼成でき、グレインサイズが小
さく、かつ、電圧依存性の小さな積層コンデンサの製造
を可能にするチタン酸バリウム粉末を得ること。 【構成】 チタンアルコキシドとマンガンアルコキシド
とを含む溶液をアルカリで加水分解した後、バリウム塩
と水熱反応させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はチタン酸バリウム粉末の
製造方法、特に、積層コンデンサ等の高誘電率磁器組成
物材料として用いられるチタン酸バリウム粉末の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、高誘電率で誘電率の温度変化が小
さな誘電体磁器組成物としては、例えば、チタン酸バリ
ウムを主成分とし、これに副成分としてBi23−TiO
2、Bi23−SnO2、Bi23−ZrO2などのビスマス
化合物と希土類元素とを添加したものがあるほか、チタ
ン酸バリウムを主成分とし、これに副成分としてビスマ
ス化合物とMgO,SiO2などを添加したものが広く採
用されている。
【0003】他方、前記組成の誘電体磁器組成物とは別
に、平坦な誘電率温度特性が得られる組成物として、B
aTiO3を主成分とし、これにNb25、Nd23及びM
n,Cr,Fe,Ni,Coの酸化物を副成分として添加したも
のが、例えば、特開昭51−143899号、特開昭5
7−92575号にて提案されている。また、特開昭6
4−45772号にて誘電率が3000〜5000と高
く平坦な誘電率温度特性を有する高誘電率磁器組成物が
提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、チタン
酸バリウムを主成分とし、これにビスマス化合物を添加
した誘電体磁器組成物は、誘電率が1000〜2000と低く、
高周波での誘電損失(tan δ)が大きいという問題があ
る。しかも、誘電率を高くすると、静電容量の温度変化
率(温度係数)が大きくなり、逆に、静電容量の温度変
化率を小さくすると、誘電率が低下するという相反する
傾向があるため、この組成物をコンデンサの誘電体材料
として用いた場合、コンデンサの小型大容量化には限界
があった。また、副成分としてビスマス化合物を含む組
成物では、焼成時に酸化ビスマスが蒸発して磁器に歪み
を生じたり、組成比が変化して電気的特性にバラツキを
生じる他、これを積層コンデンサ用誘電体材料とし、そ
の電極材料としてPd又はAg-Pd合金を用いた場合、P
dとBi23が反応して電極の特性が損なわれるため、必
然的に、内部電極としてBi23と反応しない材料、Pt
を使用しなければならず、コストの上昇を招くという問
題があった。
【0005】また、特開昭51ー143899号に記載
の誘電体磁器組成物は、−25℃〜+85℃の狭い範囲
でさえ−27%以上の誘電率温度変化率を示し、−55
℃〜+125℃の広い範囲では誘電率温度変化率が±1
5%以下の平坦な温度特性を得ることは不可能である。
他方、特開昭57ー92575号に記載の誘電体磁器組
成物は、−55℃〜+125℃の広い範囲で誘電率温度
変化率が±15%以下のものが得られるが、誘電率が2
800以上、誘電損失が2.5%以下、焼結温度が12
50℃以下という条件を全て満たすことは困難であっ
た。
【0006】さらに、特開昭64ー45772号に記載
の誘電体磁器組成物は、高い誘電率を示すが、焼成温度
が1280℃以上と高く、しかも、電圧依存性が高いた
め最近要求されている薄膜化に対応できないという問題
がある。即ち、最近、電子機器の小型高性能化に伴い、
それに使用される磁器コンデンサ、特に、積層コンデン
サにおいては小型化かつ大容量化のために、磁器誘電体
層の厚みが5〜15μmと薄膜化される傾向にあるが、
それを実現するためには、誘電体磁器組成物は高誘電率
であるばかりでなく、磁器のグレインサイズが小さく、
電圧依存性も小さいことが要求される。しかしながら、
前記組成物では電圧依存性が大きいため薄膜化が困難で
小型大容量の積層コンデンサを製造することが困難であ
った。
【0007】従って、本発明の目的は、誘電率が高く、
誘電率の温度係数及び誘電損失が小さく、低い温度で焼
成でき、EIAに規定されるX7Rの配合組成で積層コ
ンデンサに適用した場合に、従来の固相法で製造された
チタン酸バリウム粉末を用いた場合に比べて、グレイン
サイズが小さく、かつ、電圧依存性の小さな積層コンデ
ンサを製造することができるチタン酸バリウム粉末を得
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するための手段として、チタンアルコキシドとマンガ
ンアルコキシドとを含む溶液をアルカリで加水分解した
後、バリウム塩と水熱反応させることによりマンガン含
有チタン酸バリウム粉末を合成するようにしたものであ
る。
【0009】前記チタンアルコキシド及びマンガンアル
コキシドとしては、任意のものを使用できるが、アルコ
キシ基の炭素数が15以下、好ましくは、8以下のもの
が望ましい。代表的なものとしては、チタンアルコキシ
ドを例にすると、チタン イソブトキシド(Ti(OC4
9)4)、チタンイソプロポキシド(Ti(OC374)、ジ
ブトキシージトリエタノールーアミネートチタン、ジブ
トキシ−ジ(2-(ヒドロキシエチルアミノ)エトキシ)チ
タン(Ti(C49O)2・〔N(C24OH)2(C2
4O)〕2)などが挙げられるが、これらに限定されるもの
ではない。また、加水分解するためのアルカリとして
は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモ
ニウムなどが代表的なものとして挙げられる。さらに、
バリウム塩としては、塩酸塩、硝酸塩、硫酸塩などの無
機酸塩を使用すれば良い。
【0010】
【作用】チタンアルコキシドとマンガンアルコキシドと
を含む溶液をアルカリで加水分解し、バリウム塩と水熱
反応させると、チタン酸バリウム粉末が合成される。マ
ンガンは、特に、絶縁抵抗を増加させると共に、誘電率
温度特性を平坦化するために添加されるが、その含有量
が0.5モル%を越えると、高温での絶縁抵抗が低下し
たり、誘電率の温度変化率がEIA規格のX7R特性か
ら外れるので、マンガンの含有量は0.5モル%以下と
した。また、水熱反応は100℃未満でも進行するが、
この場合、チタン酸バリウムの生成に24時間以上の反
応時間を要し実用的ではないので、反応温度が高いほど
好ましい。従って、反応容器の材質としては、耐熱性及
び耐圧性に優れたものが好適であるが、その材質として
テトラフルオロエチレンを用いることも可能である。こ
の場合、その耐熱性及び耐圧性の観点からは200℃以
下が望ましい。
【0011】
【実施例】以下、本発明方法の実施例について説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
【0012】0.1molのチタンイソプロポキシド(Ti
(O-i-C37)4)及び0.0001molのマンガンジメト
キシド(Mn(OCH3)2)を正確に秤量し、約30mlの
イソプロピルアルコールと共に内容積約400mlのテフ
ロン製ビーカーに入れて溶解する。この溶液をウルトラ
デイスパーサーで撹拌しながら、0.2molの水酸化ナト
リウムを含有する水溶液120mlを加えて加水分解す
る。次いで、その反応液に0.15molのBaCl2・2H
2Oを添加し、オートクレーブ装置を用い、テフロン製
撹拌棒で150rpmで撹拌しながら、温度160℃、圧
力10Kg/cm2の条件で4時間水熱合成を行なう。反応
終了後、ビーカー内の沈殿物を取り出し、洗浄及びろ過
を数回繰り返し、乾燥及び解砕し、得られた粉末を空気
中、1000℃で2時間仮焼して、チタン酸バリウム粉
末を得た。得られた仮焼粉末は、比表面積:2.5m2/
g、粒子径:0.4μm、Ba/Ti比:0.999であっ
た。また、この仮焼粉末をX線回折分析にしたところ、
結晶構造は正方晶であった。
【0013】前記チタン酸バリウム粉末100重量部に
対し、Nb25:1.35重量部、Co23:0.5重
量部、Nd23:0.7重量部、MnCO3:0.05重
量部、SiO2:0.2重量部をそれぞれ添加して誘電体
セラミック原料粉末を調製し、この原料粉末にポリビニ
ルブチラール系バインダ及びエタノールを加え、ボール
ミルで湿式混合してスラリーを調製した。このスラリー
をドクターブレード法によりシート成形し、厚さ約20
μmの矩形のセラミックグリーンシート得た。この各セ
ラミックグリーンシート上にPdを主成分とする導電ペ
ーストを印刷して内部電極形成用導電ペースト層を形成
した後、導電ペースト層の引き出されている側が互い違
いになるように複数枚積層して積層体を得、これを空気
中、1250℃で2時間焼成した。得られた積層コンデ
ンサチップの両端面に銀ペーストを塗布し、空気中、7
50℃で焼付け、内部電極と電気的に接続された外部電
極を形成し、積層コンデンサを得た。
【0014】得られた積層コンデンサを試料とし、その
静電容量(C)、誘電損失(tan δ)、絶縁破壊電圧、
DCバイアス特性、エージング特性、CR積及び誘電率
の温度変化率を求めた。
【0015】なお、静電容量(C)及び誘電損失(tan
δ)の測定は、自動ブリッジ式測定器を用い、各試料に
ついて25℃で1KHz、1Vrmsの電圧を印加して行な
った。また、DCバイアス特性は、前記条件下で1.5
kV/mmの直流電界を重畳した時の静電容量を測定し
て、0kV/mmの時の静電容量を基準としてその変化率
を求めた。エージング特性は、150℃、30分の条件
下で熱消極を行ない、その直後から1日後の静電容量を
基準としてその値と10日後に於ける静電容量とから変
化率を求めた。誘電率の温度変化率は、25℃の静電容
量を基準として−55℃〜125℃の温度範囲にわたる
静電容量の変化率として求めた。
【0016】さらに、25℃及び125℃での絶縁抵抗
を求めるため、絶縁抵抗計を用いて16Vの電圧を2分
間印加し、静電容量(C)と絶縁抵抗(R)の積、即
ち、CR積を求めた。それらの結果を固相法により調製
したチタン酸バリウム粉末を用いた比較例についての結
果と共に表1に示す。
【0017】
【表1】
【0018】表1に示す結果から明らかなように、本発
明に係るチタン酸バリウム粉末を用いることにより、従
来のものに比して、誘電率、CR積及び誘電率温度変化
率が向上し、誘電損失も1.2%と従来得られなかった優
れた特性の積層コンデンサが得られる。しかも、絶縁破
壊電圧、DCバイアス特性及びエージング特性のいづれも
著しく向上させることができ、従って、積層コンデンサ
の誘電体層の薄膜化を図ることができる。また、本発明
の実施例の試料は焼結温度が1250℃と、従来のもの
の焼結温度1300℃に比べて、低温焼結させることが
できる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、水熱反
応によりチタン酸バリウム粉末を合成するようにしたの
で、従来の固相法に比べて、誘電率が高く、誘電率の温
度係数及び誘電損失が小さく、低い温度で焼成でき、グ
レインサイズが小さく、かつ、電圧依存性の小さな積層
コンデンサを製造することができるチタン酸バリウム粉
末を得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタンアルコキシドとマンガンアルコキ
    シドとを含む溶液をアルカリで加水分解した後、バリウ
    ム塩と水熱反応させることを特徴とするチタン酸バリウ
    ム粉末の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記マンガンの含有量が0.5モル%以
    下である請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記水熱反応を100℃以上、かつ、2
    00℃以下の温度で行なう請求項1または2に記載の方
    法。
JP13181293A 1993-06-02 1993-06-02 チタン酸バリウム粉末の製造方法 Pending JPH06345432A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100395512B1 (ko) * 2000-09-08 2003-08-25 한국과학기술연구원 이소결성 초미립 티탄산바륨 분말 제조방법
US6784235B2 (en) 2000-05-04 2004-08-31 Ciba Specialty Chemicals Corporation Polyolefin film compositions with permanent antifog properties

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