JPS6278108A - ペロブスカイト及びその固溶体の原料粉末製造方法 - Google Patents

ペロブスカイト及びその固溶体の原料粉末製造方法

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JPS6278108A
JPS6278108A JP60219526A JP21952685A JPS6278108A JP S6278108 A JPS6278108 A JP S6278108A JP 60219526 A JP60219526 A JP 60219526A JP 21952685 A JP21952685 A JP 21952685A JP S6278108 A JPS6278108 A JP S6278108A
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solution
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JP60219526A
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Shinichi Shirasaki
信一 白崎
Kenji Hiratsuka
健二 平塚
Yutaka Umetsu
梅津 豊
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Dai Nippon Toryo KK
National Institute for Research in Inorganic Material
Original Assignee
Dai Nippon Toryo KK
National Institute for Research in Inorganic Material
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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】 〈産業上の用分野〉 本発明は多重湿式法による易焼結性ペロブスカイト及び
その固溶体の原料粉末製造方法に関し、特に半導体の誤
動作を低減させるための原料粉末で、例えば半導体装置
の封着剤として好適な低融点ガラス用フィラーとして利
用出来るペロブスカイト及びその固溶体の原料粉末製造
方法に関するものである。
〈従来の技術〉 ペロブスカイト及びその固溶体(以下両者を便宜上ペロ
ブスカイトという)は圧電体、オプトエレクトロニクス
材、誘電体、半導体、センサー等の機能性セラミックス
として広く利用されている。
ところでペロブスカイトの原料粉末の製造方法として乾
式法と湿式法が知られている。乾式法は構成原料成分の
化合物を乾式で混合し、これを仮焼する方法である。一
方、湿式法は構成原料成分のすべての混合溶液を作り、
これを沈澱形成液に添加して共沈させ、この共沈物を乾
燥、仮焼する方法(以下共沈法という)である。
また半導体は時として誤動作を起こすことが知られてお
り、例えば半導体装置の気密封着用の封着材として低融
点ガラスが使用されているが、該ガラスを使用した半導
体装置は半導体メモリーが一過性の誤動作を起こす現象
があり、その原因として半導体装置から発生する放射性
α粒子が指摘され、このようなα粒子の半導体装置への
侵入防止につき種々検討がなされてきた。
例えば特開昭59−169955号にはメモリーエラー
発生を低減させるため、非失透性の低融点ガラス粉末と
して、放射性同位元素の含有量を20ppb未満とし、
放射性α粒子のカウント数を0、1 CPII/cJ以
下としている。
〈発明が解決しようとする問題点〉 前述の通り、ペロブスカイト原料粉末の製造方法として
乾式法と共沈法とが知られているが、前者は均−組の原
料粉末が得難(、また焼結性も十分でないという欠点が
あった。また後者は均一性の優れた原料粉末が得られる
ものの粒子同志が凝結して二次粒子を形成し、易焼結性
になり難いという欠点があった。さらに共沈法は沈澱形
成液の濃度が一定であるため各成分の沈澱形成能の相違
により所望組成の原料粉末となし難いという欠点もあっ
た。
またペロブスカイトにはA成分として鉛、B成分として
チタンを同時に含むものが極めて多く、    ゛この
ようなものを工業的に製造する場合、チタン化合物とし
て安価な四塩化チタンを使用することが望ましい。とこ
ろがこれを共沈法に使用すると四塩化チタン中の塩素イ
オンが鉛イオンと反応して白色沈澱を生成するため四塩
化チタンは使用出来なかった。それ故四塩化チタンの代
わりに高価なオキシ硝酸チタン等を使用する必要があり
、工業的生産としては実用的でなかった。
また前述の通り半導体装置の封着剤として、非失透性の
低融点ガラス粉末とフィラーとからなる低融点ガラスに
おいて、従来放射性同位元素による悪影響を防止するた
め非失透性の低融点ガラス粉末につき放射性α粒子のカ
ウント数を0.1 CP1)/−以下にする方法は開発
されていたが、フィラーについては全く検討されておら
ず、半導体装置のメモリーエラー発生を完全には防止す
ることが出来なかった。
本発明はこのような現状に鑑みなされたもので前記従来
技術の欠点を解消した、易焼結性、均一性、高嵩密度、
低コストの四つの要件を満足したペロブスカイト原料粉
末の製造方法を提供するものである。本発明は、特に半
導体の誤動作を低減させるための原料粉末、例えば半導
体装置の封着剤として好適な低融点ガラス用フィラーと
して利用出来るペロブスカイトの原料粉末の製造に適す
るものである。
く問題点を解決するための手段〉 すなわち、本発明は、 一般式A B Os (ただし、Aは酸素12配位金属元素の1種または2種
以上、Bは酸素6配位金属元素の1種または2種以上を
表わし、かつA成分とB成分の数の和が3種以上である
。) で示されるペロブスカイト及びその固溶体の原料粉末製
造方法において、 少なくとも各々l[!類のA成分とB成分の両成分化合
物を含んだ混合水溶液またはアルコール溶液を少なくと
も1つ作り、また前記以外の残りの成分化合物の混合も
しくは単独水溶液またはアルコール溶液を作り、これら
溶液を沈澱形成液に逐次添加して沈澱を形成させ、得ら
れた沈澱物を乾燥後、400〜1200℃で仮焼するこ
とを特徴とする放射性α粒子のカウント数が0.1 C
PH/cJ以下のペロブスカイト及びその固溶体の原料
粉末製造方法に関するものである。
本発明において前記一般式のA成分である酸素12配位
金属元素としては、例えばPbs Bas Ca、Sr
及びLa等の希土類元素が挙げられる。またB成分であ
る酸素6配位金属元素としては、例えばTi、Zr5M
g 5ScSHf、sW 、Nbs  Ta zcr、
、Mo %Mn5Fe 5COSNi % Zns  
Cd % A 1 、Sns  As 1Bi等が挙げ
られる。
ペロブスカイトの構成成分であるA成分及びB成分の化
合物の水またはアルコール溶液を作製するための化合物
としては前記A成分、B成分の酸化物、水酸化物、炭酸
塩、硝酸塩、酢酸塩、@酸塩、蓚酸塩、金属等が挙げら
れるが、これらに限定されるものではない。
なお、本発明において、得られるペロブスカイトの原料
粉末中のU、Th等の放射性同位元素から発生する放射
性の粒子のカウント数を0.1 CP+1/cd以下に
するため、不可避不純物としての放射性同位元素を含む
A成分、B成分の化合物を高純度の濃硝酸に溶解し、U
、Th等の放射性同位元素を錯陰イオンとし純水あるい
はアルコールにて遊離硝酸濃度を5〜10iojl濃度
に調整しくこの濃度範囲で放射性同位元素の吸着効率が
良好となる)、しかる後に陰イオン交換樹脂にて浄液処
理し、放射性同位元素であるU、Th等を吸着除去した
水溶液あるいはアルコール溶液を使用することが望まし
い。
また四塩化チタンの如きものは蒸留精製法でもよく、さ
らに他の公知の手段によりA成分、B成分化合物中の放
射性同位元素を除去してもよいことは勿論である。
本発明において、沈澱形成液としてはアンモニア、炭酸
アンモニウム、苛性アルカリ、蓚酸、蓚酸アンモニウム
あるいはアミン類等の水溶液もしくはアルコール溶液が
挙げられる。
次に本発明のペロブスカイトの原料粉末製造方法につき
説明する。
本発明においては、ペロブスカイトの組成成分の全部を
一時に共沈させず、少なくとも各々1種類のA成分とB
成分の両成分化合物を含んだ混合水溶液またはアルコー
ル溶液を少なくとも1つ作り、前記以外の残りのA成分
および/またはB成分の成分化合物(以下便宜上X成分
化合物という)の混合もしくは単独水溶液またはアルコ
ール溶液を作り、これら数種の溶液を適宜沈澱形成液に
、攪拌しながら逐次添加して沈澱を形成させる、いわゆ
る多重湿式法により沈澱を形成させる。
なお、前記X成分の化合物としては、その他の構成成分
の化合物と沈澱形成能が大きく相違するもの、あるいは
、水溶液またはアルコール溶液とし、他の構成成分化合
物と混合した場合、他の構成成分の化合物の水溶液ある
いはアルコール溶液と反応し、沈澱を生じるもの、もし
くは沈澱を生じさせるものを選定することが望ましい。
本発明において構成成分の沈澱を生成するには、前述の
通り沈澱形成液中に撹拌しながら構成成分化合物の水溶
液またはアルコール溶液を添加するが、その反対に沈澱
形成液を構成成分化合物の溶液に添加してもよい。また
沈澱の生成に際し、例えばある成分の沈澱を生成した後
、以降の工程を妨害する陰イオンを除去するため濾過し
沈澱物を新しい水またはアルコール中に分散し、沈澱形
成液を添加した後、他の成分化合物の水溶液またはアル
コール溶液を添加して沈澱を生成させてもよい。さらに
また一部のA成分、B成分あるいはA、B混合成分の沈
澱を生成後、沈澱形成液の種類、濃度等を適宜選択、調
整して、他の成分の沈澱を生成するのに適するようにし
てもよい。
またA成分、B成分の他にペロブスカイトの焼結性やそ
の低時性を制御するため、微量成分を添加する場合は、
A成分、B成分またはA、B混合成分の各溶液を調製す
る際、それを添加させてもよい。
かくして得られた沈澱物は、必要に応じアルコール等で
洗浄した後、乾燥し、400〜1200℃で仮焼すると
均一かつ易焼結性のペロブスカイトの原料粉末が得られ
る。
なお、仮焼温度が400℃未満では、均密沈澱の脱水や
熱分解が不完全であり、逆に1200°Cを越えると粉
末が粗大化して焼結性が悪くなるのでいずれも好ましく
ない。
本発明は以上の通りにしてペロブスカイトの原料粉末を
製造するのであるが、本発明によれば放射性α粒子のカ
ウント数が0.1 CPH/cd以下の原料粉末が得ら
れるので、かかるペロブスカイトの原料粉末は特に半導
体の誤動作を低減させるための原料粉末として好適に利
用出来、例えば半導体装置の封着剤として使用される低
融点ガラスのフィラーとして利用出来る。特に、A成分
としてpb、B成分としてTi5Zrを使用したPZT
は低膨張性であるので前記フィラーとして好適である。
〈発明の効果〉 本発明の方法により二次粒子の形成が少ない、高嵩密度
の易焼結性微粒子が得られる。
また、他の構成成分化合物と沈澱形成能が大きく相違す
る化合物、あるいは水溶液またはアルコール溶液とした
場合、他の構成成分化合物の溶液と相互に反応し沈澱が
生じる化合物は前記X成分化合物として他の成分化合物
と同時に共沈させず、沈澱形成を別段階で行なうので、
目的とするペロブスカイト組成を完全なものとなし得、
さらに構成成分化合物の選択幅が広くなるので、例えば
四塩化チタンあるいはそれを熱酸化分解して得られた酸
化チタンの如き安価な原料を選択使用出来る。
さらに本発明によれば放射性α粒子のカウント数が0.
1 CPH/c+a以下のペロブスカイトの原料粉末が
得られ、かかる原料粉末は半導体装置の封着剤成分に好
適に利用出来、さらにその他放射性α粒子のカウント数
が大きい時、障害が生ずるような装置、材料等にも好適
に適用出来る。
以下本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。
実施例 試薬特級(Pb099.9%以上)の−酸化鉛(A成分
化合物)22.310gと試薬特級のオキシ硝酸ジルコ
ニウム(B成分化合物)12.026gを試薬特級の硝
酸75m1に溶解し、純水75m1を加えて水溶液とし
た。この水溶液を陰イオン交換樹脂を充填した塔に通過
させて、U、Th等を吸着除去せしめた後、攪拌しなが
ら5Nアンモニア水ll中に滴下して共沈物を形成させ
た。
さらに攪拌しながら、これに試薬1級の四塩化チタン(
純度99.95%以上、1比重1.72〜1.76 )
の蒸留精製物(B成分化合物>9.106gを純水に溶
解した水溶液59m!を滴下してPb、 Zr、 Ti
の水酸化物の均密な沈澱物を作った。
沈澱物を純水にて洗浄し、100℃で1時間乾燥後、7
00℃で2時間仮焼し、Pb(Zro、sz  ・Ti
ols  )03組成の原料粉末を得、この粉末をボー
ルミルで粉砕した。
この粉末の放射性α粒子のカウント数をα線測定器によ
り測定した結果0.07 CPH/c4であった。
またこの粉末を走査型電子顕微鏡により観察した結果約
0.3μの均一粒径を有し、X線回折法によるβcos
θ〜sinθ(ただしβは回折線の半価幅、θはプラッ
ク角を表わす。)の関係をプロットした結果、横軸(5
ino軸)に平行で、殆ど組成変動を含まない均一組成
のものであることが確認された。
この粉末を1.5t/catで成型し、鉛蒸気と酸素雰
囲気下、1200℃で、2時間焼結した結果、その密度
は8.0で殆ど理論密度と等しいPZT固溶体が得られ
た。
比較例 市販の試薬特級のPbO、TiO2及びZrO3の粉末
をPb(Zro、st  HTio、ns) Oxの組
成になるように配合し、ボールミル混合後、800℃で
2時間仮焼し、再びボールミルで粉砕した。
得られた粉末につき放射性α粒子のカウント数を測定し
た結果3.”55 CPH/c4であった。
゛  またこの粉末をX線回折法によるβcosθ〜s
in θの関係をプロットした結果顕著な組成変動が認
められた。
この粉末を1.5t/−で成型し、鉛蒸気と酸素雰囲気
下、1200℃で2時間焼結した結果、その濃度は7.
1であり、理論密度と大きく相違しており、最密充填構
造となっていなかった。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般状ABO_3 (ただし、Aは酸素12配位金属元素の1種または2種
    以上、Bは酸素6配位金属元素の1種または2種以上を
    表わし、かつA成分とB成分の数の和が3種以上である
    。) で示されるペロブスカイト及びその固溶体の原料粉末製
    造方法において、 少なくとも各々1種類のA成分とB成分の両成分化合物
    を含んだ混合水溶液またはアルコール溶液を少なくとも
    1つ作り、また前記以外の残りの成分化合物の混合もし
    くは単独水溶液またはアルコール溶液を作り、これら溶
    液を沈澱形成液に逐次添加して沈澱を形成させ、得られ
    た沈澱物を乾燥後、400〜1200℃で仮焼すること
    を特徴とする、放射性α粒子のカウント数が0.1CP
    H/cm^2以下のペロブスカイト及びその固溶体の原
    料粉末製造方法。
  2. (2)前記A成分化合物の水溶液またはアルコール溶液
    が、A成分化合物を遊離硝酸濃度が5〜10mol濃度
    になるように硝酸に溶解し、次いで陰イオン交換樹脂に
    て浄液処理をした水溶液またはアルコール溶液であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のペロブ
    スカイト及びその固溶体の原料粉末製造方法。
  3. (3)前記B成分化合物の水溶液またはアルコール溶液
    が、B成分化合物を遊離硝酸濃度が5〜10mol濃度
    になるように硝酸に溶解し、次いで陰イオン交換樹脂に
    て浄液処理をした水溶液またはアルコール溶液であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のペロブ
    スカイト及びその固溶体の原料粉末製造方法。
  4. (4)前記A成分とB成分の両成分化合物を含んだ混合
    水溶液またはアルコール溶液が鉛化合物とジルコニウム
    化合物の混合水溶液またはアルコール溶液であり、かつ
    前記残りの成分化合物の水溶液またはアルコール溶液が
    チタン化合物の水溶液またはアルコール溶液であること
    を特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載のペロブス
    カイト及びその固溶体の原料粉末製造方法。
  5. (5)前記チタン化合物が四塩化チタンであることを特
    徴とする特許請求の範囲第(4)項記載のペロブスカイ
    ト及びその固溶体の原料粉末製造方法。
  6. (6)前記原料粉末が半導体装置封着用低融点ガラス用
    のフィラーであることを特徴とする特許請求の範囲第(
    1)項記載のペロブスカイト及びその固溶体の原料粉末
    製造方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59195574A (ja) * 1983-04-21 1984-11-06 株式会社村田製作所 セラミツク原料粉末の製造方法
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