JPS60185303A - 誘電体フイルムの製造方法 - Google Patents

誘電体フイルムの製造方法

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JPS60185303A
JPS60185303A JP3849684A JP3849684A JPS60185303A JP S60185303 A JPS60185303 A JP S60185303A JP 3849684 A JP3849684 A JP 3849684A JP 3849684 A JP3849684 A JP 3849684A JP S60185303 A JPS60185303 A JP S60185303A
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dielectric film
resin
powder
oxalate
perovskite
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JP3849684A
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謙一 中村
信宏 森山
村山 直廣
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Kureha Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 この発明は、無機強誘電体微粉末が樹脂中に分散されて
なる誘電体フィルムの製造方法に関し、更に詳細には、
高い誘電率を有し、薄膜成形が可能な誘電体フィルムの
製造方法に関する。
〔技術の背景と従来技術〕
無機強誘電体粉末を樹脂中に分散してなる誘電体フィル
ム等の誘電体組成物は優ねた成形部−に性を有し薄膜成
形が容易である誘電体として知られている。この誘電体
フィルム等の誘電体組成物において、樹脂中に分散、混
合さ才1ている無機強誘電体粉末としては、チタン酸バ
リウド等が多く用いられており、このような化合物はペ
ロプスカイト型の結晶構造を有することが知られている
。このような無機強誘電体粉末の製造方法は乾式法と湿
式法に大別することができる。チタン酸バリウムを製造
する場合乾式法では例えば、炭酸バリウムと酸化チタン
とを所定量混合し、1,300〜1..400℃で焼成
する。生成したチタン酸バリウムは焼結しているので、
これをさらに粉砕して粉末状にするという工程がとられ
ている。しかしこの方法では、粒径の小すいチタン酸バ
リウムが得にくく、1〜211m程度が限度である。ま
た粉砕の際に結晶形が崩れる恐れがあり、さらに不純物
が混入しやすいという欠点を有している。そのため、こ
のような乾式法によって製造したチタン酸バリウム等の
強誘電体粉末を用いて作製(また誘電体)・イルムでは
、充分に高い誘電率が得られなかった。
またチタニ:Iンム・シーI・ライツブ「7ボギザイド
と水酸化バリウムとからチタン酸バリウムを製造するよ
うにした湿式法の1つの方法では、チタン酸バリウムの
粒径d:1μn2以−トのものが得られるにもかかわら
ず、誘電率は高いものが得られなかった。こわはチタン
酸バリウムの結晶がペロブスカイト型ではあるが、立方
晶に近いためと考えられる。
1だ、湿式法の一つとして蓚酸塩の熱分解法がある。こ
の方法で得られた粉末は軽く粉砕するだけで数μm程度
の粒子径とカリ、前記乾式法による粉末より容易に微粉
化され得るが、樹脂との組成物を薄膜化し、高い静電容
量を得ようとするにはなお大きすきる。この粒径より更
に微粉化するには、例えば、ボールミルにょシ長il1
間粉砕することによ勺、05μm程度の粒子径になり得
るが、誘電体フィル1・における誘電率は微粉化前と較
べ、犬lIJに低下する。この(3) 原因は粉砕によシ粉末の結晶の歪が増大するか、結晶性
が悪化するためと考えられる。
〔発明の目的〕
上記の状況に鑑み、この発明の目的は高い誘電率を有l
〜、薄膜形成力行」−能な誘電体フィルムの製造方法を
提供することにある。
〔発明の構成と開示〕
従来、蓚酸塩を熱分解し焼成した後の冷却を徐冷してい
たのに対して、この発明は、蓚酸塩を熱分解し焼成後、
急冷することにより得られる1次粒子の平均粒径が1μ
m以下であるペロブスカイト型強誘電体微粉末を樹脂中
に分散させた系が高い誘電率が発現することを知見した
ことに基づくものである。
すなわちこの発明は、下記(1)〜(IV)の工程より
なる誘電体フィルムの製造方法に関する。
(1) ペロブスカイト型強誘電体を構成する金属の水
溶性塩を蓚酸水溶液と反応させて蓚酸塩を荘る工程。
(n) 上記蓚酸塩を、その熱分解温度以上の温(4) 度で熱分解して焼成し、ペロブスカイト型強誘市:体を
得る工程。
(ml) 上記ペロブスカイト型強誘電体を冷媒中で急
冷して粉末を得る工程。
(IV) L記粉末を樹脂中に分散し、誘電体フィルム
をイ豆る]工程。
この発明において、ペロブスカイト型強誘電体を構成す
る金属とは、その金属の蓚酸塩の熱分解によシ形成され
る化合物がペロブスカイト型強誘電体となりうる金属で
あり、例えば、ペロブスカイト型強誘電体がチタン酸バ
リウムの場合には、これを構成するチタンとバリウムの
ことである。
蓚酸塩は、ペロブスカイト型強誘電体を構成する金属の
水溶性塩を蓚酸水溶液と反応させることにより得られる
。この反応を行うについては、例えば、上記水溶性塩を
蓚酸水溶液に滴下する等の手段を用いることができる。
蓚酸塩としては、例えば、チタン酸バリウムBa’I’
iosを得るには、塩化バリウムと四塩化チタンとを溶
かした水溶液を、蓚酸水溶液に滴下しで得たハリウムチ
タニールオギザレ−1・が好適に用いられる。
捷だ、チタン酸バリウム中のバリウノ、の1部を他の金
属、例えばストロンチウム、カルシラノ・、鉛等で置換
した、あるいはチタンの一部を他の金属、例えばスズ、
ジルコニウム等で置換した強誘電体を得る場合は、塩化
バリウムと四塩化チタンを溶かした水溶液中に、このよ
う庁置換すべき金属の水溶性塩を含ませることにより、
これらの金属を含む蓚酸塩を得ることができる。さらに
、チタン酸ス)・ロンチウム、チタン酸鉛、ジルコン酸
鉛、ジルコン酸チタン酸鉛なとも、これらに含有されて
いる金属の水溶性塩を蓚酸水溶液に滴下して蓚酸塩を得
ることができる。
この様にして得た蓚酸塩をその蓚酸塩の熱分解温度以上
の温度で熱分解し焼成する。熱分解する温度は蓚酸塩の
種類により異なるが、例えば、バリウムチタニールオギ
ザレ−1・の場合には650℃以上、好壕しくけ700
〜1300℃、より一層好゛」、L<U、800〜12
00℃で熱分解し焼成する。才だB ao、7s S 
]’o、2s T 】03の場合には750℃以上、好
1L7くは800〜i−400℃、より一層好ましくは
900〜1300℃で熱分解し焼成する。
熱分解する温度がその蓚酸塩の熱分解温度より低いと、
分解が不十分と々す、樹脂と混合して分解し7たり、無
機物の誘電率が小さく好壕しくない。また熱分解する温
度が高いと、熱分解後の焼成が過度になされ、後述、粉
砕工程で粉砕されにり<、分級1〜たとU7ても収量が
少なく才た粒径を必要とする迄に粉砕すると、誘電率の
低下を招くことがある。、適度に熱分解し焼成すれば後
述の樹脂と混同する過程で粉砕されることも可能であり
、特別粉砕工程を必要とするものではない。
この様な熱分解焼成によりペロブスカイト型強誘電体が
得られる。
かかる強誘電体を徐冷することなく、冷媒中で急冷する
。冷媒の温度が100℃より高いと(7) 急冷の効果がないので100℃以下の冷媒中で急冷する
のが望ましく、冷媒としては水、アルコール、ドライア
イスメタノール浴等である。
温度は低い程好ましいが、常温程度の水でも寸分急冷で
きる。
この様な急冷により、ひび割れた粉末が得られ、必要に
より分級或いは簡単々粉砕で容易に1次粒子の平均粒子
径が1部1m以下のペロブスカイト型強誘電体微粉末が
得られる。
ここで1次粒子とは最も良い分散媒を用いたときに独立
粒子と認められるものを云う。最も良い分散媒は強誘電
体の種類により異存り、例えばBaTi0:+ではメタ
ノールであり、B ao、7s S r(L2S T 
i Oaではブタノールである。
まだ1次粒子の平均粒子径は最も良い分散媒を用いて光
散乱法によりめた値である。
上述l〜だ強誘電体微粉末は樹脂中に分散されている限
り、任意の量使用することができるが、好壕しくけ体積
分率で5〜60係であり、更に好1しくは7〜50%、
よシ一層好捷しくは10(8) 〜30%である。これは強誘電体微粉末が多すぎると成
形性が悪くかつフィルムを延伸し/ζ場合に誘電率の低
下が生じやすく、1だ少なすぎるとフィルムの誘電率が
小さくなるためである。
この発明において強誘電体は樹脂中に分散、混合される
が、この樹脂として―:比誘電率3以」−を有するもの
が好ましく、例えばポリ塩化ビニルや弗化ビニリチン樹
脂などが広く用いられる。しかしながら、使用する樹脂
の誘電率が高いほど、得られる誘電体フィルムの誘電率
も高くなるので、高い誘電率を有1〜かつその温度依存
性が小さく、形状保持性に優れた弗化ビニリデン系を用
いるのが特に好丑しい。この弗化ビニリデン系樹脂とし
ては、弗化ビニリチンホモポリマー(以下r P V 
I) F Jという)、あるいは弗化ビニリチンを50
モル係以上、好ましくは70モル係以−ヒ、より一層好
ましくは80モル係以上含み、この弗化ビニリチンと共
重合可能な1種もしくは2種以上のコモノマー、例えハ
弗化ビニル、クロロフルオロビニリチン、りロロトリフ
ルオロエチレン、テトラノルオ「1ユチレンおよびヘキ
サフルオロプロピレンの含弗素オレフィンなどとの共重
合体を単独であるいは混合して使用できる。゛また、こ
れらの重合体あるいは共重合体と相溶性の良い他の重合
体、例えばポリメチルメタクリレ−1・、ポリメチルア
クリレートなどを混合して使用してもよい。
さらに、高誘電率を有することが知られているエチレン
−ビニルアルコール共重合体などの樹脂をシアンエチル
化したものを使用することもできる。
この発明に係る誘電体フィルムは、溶融成膜法、溶媒の
分散体からの成膜等公知の成膜法により得られる。1だ
未延伸のフィルムであっても延伸フィルムであってもよ
い。延伸は引張り延伸に限らず圧延であってもよく、丑
だ冷延伸に限らず溶融延伸であってもよい。さらに、延
伸する場合にあっては、高温での延伸性を一ヒげるだめ
に樹脂を架橋してもよく、そのために架橋剤を添加し、
延伸前に放射線々どを照射して架橋することも可能であ
る。この場合用いられる架橋剤としてに1、例えばトリ
アリルシアヌレート、ジアリルモノプロパルギルシアヌ
レ−1・、ジプロパルギルモノアリルシアスレート、ト
リプロパルギルシアヌレ−1・々どのシアヌレート類、
トリアリルイソシアヌレ−1・、ジアリルプロパルギル
イソシアヌレ−1,、ジプロパルギルアリルイソンアヌ
レート、トリプロパルギルイソシアヌレ−1・などのイ
ソシアヌレート類、l−リアクリルホルマール、トリメ
リット !J ル、l− 1)メチロールプロパントリメタクリ
レ=1・、エチレングリコールンメタクリレーl−々ど
が好1ニジ<用いられるが、その他公知の架橋剤が使用
できる。
上述したような樹脂および強誘電体微粉末の他に、との
発明に係るフィルトにば、例えば酸化チタンやアルミナ
々とを必要に応じて添加することもできる。尚、この発
明でいう強誘電体とは、ある温度でキー−−り一点を有
するものであればよく、キュ−−り一点が室温以上に限
定さく11) れるものではない。
以下、この発明を実施例によってさらに詳細に説明する
実施例I Loom/のTiCl2を氷で冷却した1 0 0 m
lの蒸留水に滴下しながら十分に攪拌し、最終的に透明
液とした。この透明液を5 0 0 mlにうすめた。
次に、165F(0.675モル)のBaCe2・2■
■20 を]−、6001711の蒸留水に溶解し、こ
の水溶液に上述したTi329(0.668モル)含む
TiC14水溶液に加えた。
他方、蓚酸(COOI7T)2・2H20 1 8 5
 ? ( 1.4. 7モル)をビーカーに入れ、i,
ooomgの蒸留水を加えた。この蓚酸水溶液に上記T
ICg4とBa.C12の混合水溶液を80℃で滴下し
た。このようにしてイ4)られた白色沈殿物である蓚酸
」塩(蓚酸チタニルバリウム)を洗浄乾燥後、電気炉で
1000℃の空気中にて1時間熱分解焼成し、約100
0℃の温度と推定されるBaTi03をただちに約20
℃の水中に投1ニジて急冷しB aT IOsを得た。
これ(12) をボールミルで1時間粉砕[7だ。このBaTi03を
光透過法による粒度分布測定装置である■セイシン企業
製のミクロンフォート・ザイザーSKN1000型を用
いて粒径をめた結果、平均粒径は075μmであっ/ζ
。々お分散剤とI−てメタノールを用いた。
このBaTiC):+粉末とP V T−)Fとの27
 73体積分率の混合物を180℃の熱ロールで混練し
た。
得られたロールシートを220℃の熱プレスで厚み約2
00μmのプレスシートを得、誘電体フィルムを作製し
た。このフィルト\にアルミニウムを真空蒸着し、これ
を電極と[7てI KHz S室温における比誘電率ε
′および誘電損失tanδを測定した結果ε’=39,
師δ−0.024であった。
比較例1 実施例1と同様に得た蓚酸塩を電気炉で1000℃の空
気中にて1時間熱分解焼成し、電気炉中で平均冷却速度
約4℃/mで徐冷I−てBa’J’i03を得た。こ′
11をボールミルで1時間粉砕し7た結果、半均粒径が
46μmであった。どの粉末とPVDFとの複合体を実
施例1と同様に評価した結果、ε”” 3s、 tan
δ・・・0.023であった。
一方、BaTlO3の粒子径を小さくするために更にボ
ールミルで75時間粉砕し、た結果、平均粒径が0.7
4μ?nとなったが、この粉末とPVDFとの複合体の
誘電率は29と大幅に低下シ、7/こ。
又粉砕方法として超音速ジェットにより粉砕した結果、
平均粒径が0.48μmと微粉化されだが、複合体の誘
電率を同様に評価した結果、29と大幅に低下した。
実施例2,3 実施例1と同様に蓚酸塩を電気炉でそれぞれ800℃及
び900℃の空気中にて1時間熱分解焼成し、ただちに
約20℃の水中に投下して急冷しBa T i 03を
得た。実施例1と全く同様に評価した結果を第1表に示
す。
(15) 実施例4.、 5. 6 BaC40,253mol 、5rC120,169m
o]、 TiC140,334,rnolを蓚酸水溶液
に加えた以外は実施例1と同様に蓚酸塩を作り、電気炉
中でそれぞれ900℃、1.000℃、11.00℃で
1時間分解焼成し、ただちに約20℃の水中に投下して
急冷してB ao−75S r O,25T i 03
を得た。実施例1と全く同様に評価I〜だ結果を第2表
に示す。尚、1次粒子の平均粒径を測定1〜だときの分
散剤としてはブタノールを用いた。
第2表 実施例7. 8. 9 実施例3の方法で得たBaTiへ粉末(平均粒径(16
) 0.34μm)と)) V I) Fとの体積分率を2
7:73として、これにトリアリルイソシアヌレーレを
PVDF 100重量部に対し2布量部添加した。
実施例1と同様にして熱ロールで混合し、熱プレスで成
形を行なって約80μm厚のプレスシートを作製し/こ
。続いてγ線を4Mrad照射1〜架橋させた後、この
プレスジ・−1・を220℃で種々の延伸倍率(厚さ比
)で延伸して誘電体ノイルノ・を得た。これらの誘電体
フィルムの比誘電率を第3表に示す。
第3表 〔発明の効果〕 前記の実施例からも知られる通り、本発明に係る強誘電
体は1次粒子の平均粒径が1μm以下のものが得られ、
樹脂との組成物が例えば強誘電体の占める体積比率が2
7係のとき、そのフィルムの誘電率を35以上とする誘
電体フィルムが得られる。これは従来の誘電体フィルム
が同じ紹成此のとき、その誘電率を:3o以下であるの
に対し優れた効果を有する。
この発明によれば、ペロブスカイト型強誘電体の粉末を
得る工程において、蓚酸塩の熱分解焼成によって得られ
たペロブスカイト型強誘電体が冷媒中で急冷されるため
1次粒子の平均粒径が1.l1m 以下の粉末が容易に
得られる。このため、粉末の粒子径を小さくするだめの
粉砕工程を用いることなく、或いは粉砕工程を用いると
しても粉末の結晶形が崩れたり歪んだりすることの少な
い粉砕ですむために、粉末を樹脂中に分散して誘電フィ
ルムを製造するについて誘電率の優れた薄膜状の誘電フ
ィルムを得ることができる。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)下記(1)〜(IV)の工程よシなる誘電体フィ
    ルムの製造方法。 (1) ペロブスカイト型強誘電体を構成する金属の水
    溶性塩を蓚酸水溶液と反応させて蓚酸塩を得る工程。 (ff) 上記蓚酸塩を、その熱分解温度以」二の温度
    で熱分解し焼成し、ペロブスカイト型強誘電体を得る工
    程。 (III) 上記ペロブスカイト型強誘電体を冷媒中で
    急冷して粉末を得る工程。 (IV) 上記粉末を樹脂中に分散し、誘電体フィルム
    を得る工程。
  2. (2)樹脂が弗化ビニリデン系樹脂である特許請求の範
    囲第1項記載の誘7電体フィルムの製造方法。
  3. (3)樹脂が架橋されておI)fl、つ延伸されている
    樹脂である特許請求の範囲第1項又は第2項記載の誘電
    体フィルムの製造方法。
  4. (4) 冷媒が100℃以下の冷媒である特許請求の範
    囲第1項記載の誘電体フィルムの製造方法。
  5. (5) ペロブスカイト型強誘電体を構成する金属がバ
    リウムとチタンである特許請求の範囲第1項記載の誘電
    体フィルムの製造方法。
  6. (6) ペロブスカイ)・型強誘電体を構成する金属が
    バリウムとストロンチウムとチタンである特許請求の範
    囲第1項記載の誘電体フィルムの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014082523A (ja) * 2010-01-20 2014-05-08 Daikin Ind Ltd 高誘電性フィルム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2014082523A (ja) * 2010-01-20 2014-05-08 Daikin Ind Ltd 高誘電性フィルム

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